EP0303634A1 - Befestiger sowie verfahren zur herstellung von befestigern - Google Patents

Befestiger sowie verfahren zur herstellung von befestigern

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EP0303634A1
EP0303634A1 EP88901036A EP88901036A EP0303634A1 EP 0303634 A1 EP0303634 A1 EP 0303634A1 EP 88901036 A EP88901036 A EP 88901036A EP 88901036 A EP88901036 A EP 88901036A EP 0303634 A1 EP0303634 A1 EP 0303634A1
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EP
European Patent Office
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section
fastener according
rivet
fastener
shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88901036A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Bögel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SFS Stadler Holding AG
Original Assignee
SFS Stadler Holding AG
SFS Stadler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SFS Stadler Holding AG, SFS Stadler AG filed Critical SFS Stadler Holding AG
Publication of EP0303634A1 publication Critical patent/EP0303634A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a fastener made from at least two sections of different material or with a different material structure or degree of hardness, these sections being joined together by a welding method and to a method for producing fasteners.
  • the so-called stud welding process has also become known, by means of which small components, in particular studs, 5 are attached to larger workpieces. It is also already known to measure the immersion stroke time and / or the immersion stroke distance in the welding process and then to control the strength and / or the time of the welding arc current. Such measures may be suitable for welding individual bolts, but not for mass production, as is the case with fasteners, in particular screws. Furthermore, a flash-butt welding process for rolled steel has become known, in which the end faces of the parts to be welded are melted off at a given open-circuit voltage and these parts are pressed against one another.
  • a corresponding contact pressure is also required in such flash-butt welding processes, so that a corresponding ridge is again formed at the welding point, which must be removed after welding.
  • a steel shank to a hard metal spiral or a hard metal tube using the resistance welding method.
  • This connection is based on the special selection of the steel material, the hard metal material and the special welding parameters for carrying out this method.
  • This welding process also requires a relatively large contact pressure and, in addition, a relatively long welding time, which may still be conceivable in the manufacture of drilling tools, but would not be cost-effective in the manufacture of mass articles such as screws.
  • the object of the invention is therefore to create a fastener which can be assembled in a flawless manner and in a short time by a welding process from two or more sections without the need for reworking the weld. Furthermore, an optimal method for the mutual connection of the individual sections can be created, which enables economical manufacture of such fasteners and in which, moreover, no protruding burr is formed during the welding process.
  • this is achieved in that the one section having a drill tip, penetration tip or the like made of hardenable or hardenable, metallic, optionally corrosion-resistant material with the other, a shank, threaded shank, dowel, rivet body, rivet shank, Bolt or the like forming section of another metallic, possibly corrosion-resistant material or material structure is connected by a capacitor welding process.
  • the method proposed according to the invention is characterized in that the two sections of the fastener are aligned axially parallel to one another and are connected to one another by capacitor welding at their mutually facing ends, the welding time being 1-15 msec and the mutual contact pressure being a maximum of 100 kp.
  • Welded connection results A simple and inexpensive system can be used for the capacitor welding process, an optimal connection being able to be established by the shortest possible cycle time, and this with only very little pressure between the two parts.
  • a particular advantage is that precisely this short-term welding means that different materials, that is, very different metals, can be welded to one another without any great technical effort. It is therefore easily possible to securely weld metals with different melting points to one another.
  • the method according to the invention makes it possible to connect a case-hardened section (carbon steel) with an A 2 steel. It is therefore also possible in a simple manner, for example, to form the threaded section of a self-drilling screw from a carbon steel and the drill bit out a martensitic, hardenable steel (chrome steel). This also made it possible to weld a pre-hardened tip. During the welding process, the welding point itself is also hardened by the relatively high temperatures.
  • Friction welding is a process which is too slow per se and, moreover, the removal of the burr formed during the welding process is very expensive.
  • the connection using a laser welding process is also very expensive. Nevertheless, a secure connection between the individual sections of a fastener is required.
  • the capacitor welding process heats both parts to be welded together in the same way. This creates an economical and secure connection.
  • FIG. 1 shows schematically a welding process
  • 2 to 9 different design variants of the connection options between two Sections for forming a fastener
  • 11 to 16 different possibilities for the pre-processing of a drill bit for subsequent feeding to the welding device
  • 16 to 19 show an embodiment of a fastener as a self-drilling blind rivet
  • 20 shows a section along the line XX-XX in FIG. 19
  • 21 shows a section along the line XXI-XXI in FIG.
  • 19; 22 shows a fastener in the form of a blind rivet, partially cut away; 23 and 24 an embodiment of a blind rivet, shown in section and in the finished position; 25 to 32 embodiments of a fastener in the form of shooting bolts, which can thus be shot into the object in question by an explosion pressure.
  • a screw 1 and schematically shown a welding device 2 can be seen.
  • the screw 1 is formed from two sections 3 and 4, the sections being formed from different material or from a different material structure or different degrees of hardness.
  • the section 3 is formed by the screw head 5 and the threaded shaft 6.
  • the threaded shaft 6 has a larger diameter than the section 4 forming the drill tip, the free end of the threaded shaft 6 being offset and this free end 7 then corresponding in diameter to the diameter of the section 4.
  • a conical extension 8 is provided, whereas the associated end of the section 4 is designed with a flat surface 9.
  • the sections 3 and 4 are held by corresponding jaws 10 and 11 and moved against each other. As soon as the conical extension 8 comes into the vicinity of the flat surfaces 9 on the section 4 or touches it, the ⁇ t charge of the capacitor 12 is triggered and there is welding by the skipping sparks.
  • Sections 3 and 4 can be held and the movement directed against one another can be effected, for example, by pneumatic means.
  • the jaws 10 and 11 are made of copper, for example.
  • the same or a slightly modified device can be used to weld each type of fastener to each other. So it is also possible how will be explained in more detail below, connecting dowels, self-drilling dowels, shooting bolts and also other types of fasteners from two or more sections. There is always the same economical arrangement of a capacitor welding device.
  • Fig. 2 it is shown that the section 3 of a fastener can also consist only of the screw head 5, so that the second section 4 is then formed from the threaded shaft 6 and the drill tip 17.
  • an axially projecting pin 18 is provided instead of a conical extension, and a projecting flange 19 arranged at the free end can also be provided.
  • a corresponding depression 20 can additionally be provided on the underside of the screw head 5.
  • FIG. 3 shows, such an arrangement is also possible if, instead of the pin 18 according to FIG. 2, a conical extension 8 is now provided.
  • section 4 that the welding point 21 can also lie in the threaded region of the shaft 6, that the thread therefore extends both over the section 3 and over the section 4.
  • a region 22 of smaller diameter is provided, on which the drill tip 17 is formed.
  • an axially projecting pin 18 is provided on section 4, it being apparent from FIG. 5 that a conical extension 8 could also be arranged in this arrangement.
  • the embodiment according to FIG. 6 is practically the embodiment shown in the explanatory example according to FIG. 1.
  • the welding point 21 lies here in the diameter range of the drill tip 17, it being possible to finish the thread in the area of the threaded shank 6 before the welding, or else to roll it up subsequently.
  • the drill bit 17 can also be formed on the section 4 before welding, it also being possible to harden the drill bit before welding.
  • the welding point 21 is drawn further towards the drill tip 17, so that only a relatively short section 4 is required.
  • FIG. 8 shows this screw according to FIG. 6 in the welded state, the thread subsequently being applied here - 8th -
  • the shaft 6 can be applied, and the drill tip is also formed subsequently. As already mentioned, both parts can also be prepared ready for use before welding.
  • Fig. 9 shows an embodiment in which the thread 23 of the threaded section 6 has already been produced before the welding operation.
  • An axially projecting pin 18 is arranged here on the section 3 and the section 4 forming the drill tip 17 is also pre-processed and hardened and has flat surface 9 at one end.
  • the axially projecting pin 18 or a conical, pyramidal or bottle-necked extension 8 can be arranged either on the section 4 or also on the section 3 of the fastener, the opposite surface 9 preferably being flat .
  • the welding plane can be provided at any point in relation to the screw length.
  • the two parts can be arranged in the area of the drill tip at the transition area between the drill tip and thread or also in the thread area.
  • the capacitor welding method provided according to the invention enables a relatively silent welding of the two sections, which is achieved by the pre-current peak ignition.
  • the formation of a conical end section is even more economical in terms of volume during the welding process than the formation with a protruding spigot.
  • the welding time when a conical end is arranged is somewhat longer than in the case of a design with a pin at one end of a section. With a welding time of 1 - 15 msec and a mutual maximum contact pressure of 100 kp, an optimal welding is achieved with a reliable avoidance of a welding burr.
  • Stainless steel section is formed.
  • the possibility given by the invention also appears to be particularly important in that one section is formed from a carbon steel with a carbon content of up to approximately 0.4% and the other section from stainless steel.
  • the two sections can also be made from materials of different metals due to the short welding time. It has thus become possible to produce a fastener in which one section is formed from a carbon steel and the other section from aluminum.
  • the one section is made of a hardenable, martensitic chromium steel - 10 -
  • one section is formed from a high-performance high-speed steel and the other section to be formed from stainless steel.
  • one section is formed from a high-performance high-speed steel and the other section to be formed from stainless steel.
  • both sections from carbon steel, with the very short-term heating directly on the
  • the method according to the invention has made it possible for at least one of the sections of the fastener to be made of stainless austenitic steel.
  • a major advantage of the capacitor welding process is that the short-time welding does not result in any change in the structure of the sections to be welded to one another, that no work has to be carried out under vacuum and that welding can be carried out using inexpensive equipment.
  • section 4 of a fastener forming a drill tip, penetration tip or the like can also be prefabricated from a metal strip in a stamping / embossing process. This section 4 can then be subjected to hardening while still hanging in the strip. The strip is fed with the pre-punched and embossed sections 4 of the welding device. This enables an even more efficient production of fasteners with correspondingly pre-machined sections 4.
  • the completely formed sections 4, which form the drill tip 17, are produced from a strip 24.
  • This section 4 can then also be designed with a conical extension 8 at its end opposite the drill tip 17.
  • the punching out and shaping or the pinching of the projecting parts takes place, these sections 4 using narrow sections - ⁇ -
  • the lasting preform is cut free in several stages and preformed from the flat material.
  • the drill tip is then embossed in one of the last stations with a cutting edge.
  • Such prefabrication of the sections 4 of the fastener and through an optimized preform can produce high quality drill bits.
  • Such a process will be particularly suitable for cheap, high-performance fasteners where consistently high quality is required.
  • FIGS. 12 and 13 or 14 and 15 show design variants of the design according to FIGS. 10 and 11, the punching process and the punching options and the stamping options being different there.
  • fasteners in the form of rivets are explained, which according to the invention are formed from at least two sections which are connected to one another by a capacitor welding process.
  • the method according to the invention has a particularly positive effect in the case of a rivet, since this method has created a simple possibility of connecting sections made of aluminum and steel to one another. It is possible to attach an attached drill bit so that it can be twisted off or knocked off after the drilling process or remains at the free end of the rivet. If a rivet sleeve 32 is arranged, the end of the drill bit on the drill bit side can also be used to push off the drill bit.
  • These measures according to the invention can be used both for blind rivet fasteners and for other rivet designs.
  • the measures according to the invention make it possible to convert almost all common types of rivets and rivets into self-drilling rivets. This also makes it possible to access stainless material for the first time, although a drilling, hardenable tip can nevertheless be attached.
  • a section 4 forming a drill tip 17 is welded to the rivet shank 30 of a blind rivet fastener, with the rivet shank 30 having flats 31 or projections for attacking a drill drive at its free end facing away from the drill tip 17. points.
  • the rivet shaft 30 thus forms the second section 3, which is connected to the section 4 (drill tip 17) by a capacitor welding process.
  • the rivet sleeve 32 is pushed onto the rivet shaft 30 before the welding process. It is expedient if the rivet sleeve 32 is seated on the rivet shaft 30 in a rotationally fixed manner, so that the rivet sleeve 32 does not get stuck in the borehole during the drilling process.
  • a predetermined breaking point can be formed in the rivet shaft 30 in the usual way at a distance from the welding point in order to be able to tear off the rivet shaft 30 after the blind rivet connection has been tightened. It has been shown that such a predetermined breaking point must be arranged at a distance from the welding point in any case, since the welding point represents a particularly good connection. With such an arrangement, the drill tip 17, that is to say section 4, practically forms the expansion body for the blind rivet fastener.
  • a collar 33 of larger diameter is provided at one end of the rivet shaft 30, which approximately corresponds to the diameter of the section 4 in its rear region. In such an arrangement, this collar 33 then forms the expansion body in the blind rivet fastener.
  • section 4 would be separated by an impact in the area of the weld 21 after the part to be fastened had been drilled through. Since, however, when using blind rivet fasteners, as a rule there is hardly any access to the rear of the part to be fastened, the section 4 forming the drill tip 17 can of course remain in this position.
  • FIG. 18 shows practically a similar embodiment as shown in FIG. 17, but the rivet shaft 30 is additionally equipped with circumferential ribs 34, which allows the rivet shaft 30 to be pulled back even better when the rivet connection is made.
  • FIG. 23 shows a form of a blind rivet fastener similar to that of FIGS. 16 to 18, the rivet sleeve 32 being shown cut away. 24 shows the finished fastening state, the collar 33 at one end of the rivet shaft 30 or the section 4 itself forming the compression body. The rivet sleeve 32 is then formed on the back of the part to be fastened, so that a permanent connection is provided. 23 and 24, the predetermined breaking point 35 in the rivet shank 30 is also indicated.
  • the collar 33 arranged at one end of the rivet shaft 30 has a conical projection 36 directed against the rivet sleeve 32, so that the expansion of the rivet sleeve 32 on the back of the rivet connection is thereby further facilitated.
  • the flats 31 according to FIGS. 16 to 18 are also not arranged, but it is proposed here to make the rivet shaft 30 non-circular or polygonal in cross section in order to be able to transmit the force of a drill drive . 21 also shows a section through the rivet shaft 30, it being evident that the particular shape of a constant thickness has been chosen here.
  • the section 4, which forms the drill tip 17 is welded directly to one end of the rivet sleeve 32, the
  • the rivet shank 30 has a collar 38 with a larger diameter at its drill bit end.
  • the rivet sleeve 32 is thus designed in the form of a cup rivet, whereby the rivet shaft 30 engaging in this cup rivet must be connected to the rivet sleeve 32 in a rotationally fixed manner. This is necessary because section 4 is welded to the drill tip 17 with the rivet sleeve 32 and the drive for the drilling process takes place via the rivet shaft 30.
  • one section 3 is formed by a shaft, which is partially provided with a thread 39, and the one section 4 forms an penetration tip 40.
  • the diameter of the penetration tip 40 is larger than the diameter of the shaft 41 adjoining it.
  • a tubular casing 42 is placed or pushed onto this shaft 41, the outer diameter of which approximately corresponds to the largest outer diameter of the penetration tip 40.
  • a fastener has thereby been created which, as can be seen in FIG. 26, can be knocked through or shot through a part 43 to be fastened, whereupon after the installation of a washer 44 and a screw nut 45, this tubular casing 42 serves as an expansion body in the manner of a blind rivet fastener.
  • one section 3 is designed as a tubular sleeve 46 with an internal thread 47, this tubular sleeve 46 being welded at one end to section 4 in the form of a penetration tip 0.
  • This sleeve 46 can be made of any metal or even partially of plastic. In this way, a bolt of this type can be driven into a wall 48, for example, whereupon a threaded sleeve inserted into the wall is ready to screw in a screw 49.
  • the coefficient of friction of the surface of the tubular sheaths 42 and 46 is significantly greater than the coefficient of friction of the surface of the penetration tip 40. This results in a significantly lower force when the bolt is driven in or shot in, sufficient protection against rotation of the sleeve 42 or the sleeve 46 is nevertheless ensured.
  • the measures according to the invention can also be used in the case of a threaded bolt which can be knocked in or shot into a wall.
  • one section 3 is provided with a thread 39 at least over part of its length, and section 4 is designed as a penetration tip 40.
  • the two sections 3 and 4 are connected to one another in the region of the welding point 21 by a capacitor welding process. It is thus possible to manufacture the penetration tip from a different material or with a different material structure than the thread shaft itself, even in the case of the shooting bolts known to date.
  • the section 3 has the same outer diameter as the section 4 in the opposite connection area 21.
  • the section 3 has a stop 50.
  • Such a construction is particularly useful when fastening various parts, e.g. Plates or the like on a concrete wall, since this stop collar 50 then forms the fastening means in the form of a nail head.
  • FIG. 31 shows a similar embodiment to FIG. 30, but the diameter of section 3 is considerably smaller than the diameter of section 4 forming penetration tip 40.
  • a stop collar 50 is also provided in this embodiment, with stop collar 50 below a washer 51 is used, the outer diameter of which is greater than the largest outer diameter of the section 4 forming the penetration tip 40.
  • This enables an even larger fastening by hammering in or shooting in a bolt.
  • the length of section 3 from the end of section 4 to below the washer 51 approximately corresponds to the thickness D of the workpiece to be penetrated. As a result, when this bolt is inserted, the inner end 51 of section 4 will disengage laterally and engage behind the rear surface 52 of workpiece 53.
  • the bolt itself is designed similarly to the embodiment according to FIG. 31, that is to say with a penetration tip 40, a shaft 54 and a stop collar 50
  • a tubular sleeve 55 which have one or more, in the longitudinal direction, projecting webs 56, edges or the like .
  • a washer 51 could be used below the stop collar 50.
  • the tubular casing 55 pushed on here can consist, for example, of an easily deformable material, for example plastic or aluminum, so that after the insertion of such a bolt, the bore formed by the penetration tip 40 practically closes it
  • the at least two sections made of different material or with different material structure or degree of hardness are connected to one another by a capacitor welding process.
  • the measures according to the invention can be used for the first time to use austenitic, stainless steel. It would therefore be possible for the first time to produce complex shooting bolts.
  • the welding process according to the invention results in a large number of new possible variations. With fasteners in the form of screws, the short welding time and the resultant inexpensive production of a welded screw solution have a particular effect.
  • the method according to the invention is not intended to be limited solely to screws, rivets or shooting bolts, but can be used with any type of fastener which is somehow welded from two sections.

Description

Befestiger sowie Verfahren zur Herstellung von Befestigern
Die Erfindung betrifft einen Befestiger aus wenigstens zwei Abschnitten verschiedenen Materials bzw. mit verschiedenem Materialgefüge oder Härte¬ grad, wobei diese Abschnitte durch ein Schweißverfahren zusammengefügt sind sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Befestigern.
5 Gerade auf dem Befestigersektor, und hier insbesondere bei Bohrschrauben, sind bereits viele Möglichkeiten bekannt geworden, die Befestiger aus zwei oder mehreren Abschnitten zu fertigen, die beispielsweise aus bezüglich der Härtbarkeit unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Diese bekannten Ausführungen bedingen aber nicht nur eine teure und zeitintensive Herstel¬ let lung, sondern es bedarf stets einer Nachbearbeitung im Bereich der Schwei߬ stelle.
Bei unter Anwendung eines Reibungs- bzw. Trägheitsschweißverfahrens herge¬ stellten, zusammengesetzten Bohrschrauben wurde bereits versucht, die mit¬ einander zu verbindenden Endabschnitte anzufasen, um dadurch den üblicher- 5 weise vorstehenden Grat nach dem Schweißen zu verhindern. Dies ist aber trotz dieser Maßnahme nicht gelungen, es muß also trotzdem eine Nachbear¬ beitung stattfinden oder aber, es wird nach dem Verschweißen erst ein Gewinde hergestellt, wobei dann durch diese Bearbeitung der Grat entfernt werden kann.
0 Es ist auch schon vorgeschlagen worden, verschiedene Abschnitte eines Ge¬ windeschaftes oder sonstiger Teile einer Schraube mittels eines Laserstrahles zu verschweißen. Ein solches Schweißverfahren ist bei Schrauben sehr aufwendig.
Es ist in vielen Ausführungsformen auch das sogenannte Bolzenschweißverfah¬ ren bekannt geworden, durch welches kleine Bauteile, insbesondere Bolzen, 5 an größeren Werkstücken befestigt werden. Es ist dabei auch bereits bekannt, beim Schweißverfahren die Eintauchhubzeit und/oder die Eintauchhubstrecke zu messen und danach den Schweißlichtbogenstrom der Stärke und/oder der Zeit nach zu steuern. Solche Maßnahmen sind möglicherweise für das Anschweißen einzelner Bolzen geeignet, nicht jedoch für eine Massenfertigung, wie dies 0 bei Befestigern, insbesondere Schrauben, der Fall ist. Ferner ist ein Abbrennstumpfschweißverfahren für Walzstahl bekannt geworden, bei dem die Stirnflächen der zu verschweißenden Teile bei vorgegebener Leer¬ laufspannung abgeschmolzεn und diese Teile gegeneinander gepreßt werden. Auch bei solchen Abbrennstumpfschweißverfahren ist ein entsprechender Anpreß- druck erforderlich, so daß wiederum ein entsprechender Grat an der Schwei߬ stelle gebildet wird, der nach dem Schweißen zu entfernen ist. Mit bestimmten Steuerungsmaßnahmen bezüglich der Spannung, der maximalen Spaltbreite und des Stauchweges kann das Ausmaß des Grates wohl verringert werden, es ist aber bisher keine Verhinderung eines solchen Grates möglich geworden.
Nach einem weiteren bekannten Verfahren zur Herstellung von Bohrwerkzeugen wird vorgeschlagen, einen Stahlschaft mit einer Hartmetallspirale bzw. einem Hartmetallrohliπg im Widerstandsschweißverfahren zu verbinden. Diese Verbin¬ dung beruht auf der speziellen Auswahl des Stahlmaterials, des Hartmetall¬ materials sowie der besonderen Schweißparameter zur Durchführung dieses Verfahrens. Auch dieses Schweißverfahren benötigt einen relativ großen An¬ preßdruck und außerdem eine relativ lange Schweißzeit, was vielleicht bei der Herstellung von Bohrwerkzeug noch denkbar ist, jedoch bei der Fertigung von Massenartikeln, wie sie Schrauben darstellen, preislich nicht zu be¬ wältigen wären.
Bei Bolzenschweißverfahren ist es auch bekannt geworden, die mit dem Körper zu verschweißende Seite des Bolzens mit einem aus Aluminium bestehenden Zündelement zu versehen. Dadurch soll ein leichteres Zünden des Lichtbogens ermöglicht werden, welcher durch kurzzeitige Berührung der beiden Teile und einem anschließenden Anheben gezündet wird. Bei einem besonderen Her- stellungsverfahren wird dieses Zündelement mittels Kαndensatorentladungs- schweißung auf das Befestigungselement, also den Bolzen, aufgebracht. Es sind also hier mehrere Arbeitsgänge erforderlich, bevor überhaupt mit dem eigentlich Schweißvorgang begonnen werden kann.
Bei denjenigen Ausführungen, bei welchen die Abschnitte miteinander ver- schweißt werden, wird also fast noch immer ein sogenanntes Reibschweißver¬ fahren angewandt, d.h., die beiden Abschnitte werden in Achsrichtung gegen¬ einander ausgerichtet, unter einer Drehbewegung gegeneinander gepreßt, wobei die durch das Aufeinandertreffen und die Drehbewegung entstehende Wärme ein Verschweißen der gegeneinander gerichteten Enden bewirkt. Bei einem solchen Reibschweißverfahren ist aber stets der Nachteil gegeben, daß sich am Außenumfang des so gebildeten Befestigers ein Grat ergibt, so daß in der Regel eine Nachbearbeitung der Schweißverbindung erforderlich ist. Er¬ folgt diese Verschweißung im Gewindebereich einer Schraube, so wird nach¬ träglich, also nach dem Verbinden der beiden Abschnitte, das Gewinde aufge¬ walzt.
Es ist bislang keine wirtschaftliche Lösung für ein Schweißen mehrerer Ab- schnitte zu einem Befestiger auf dem Markt. Das Reibschweißverfahren ist relativ langsam und daher zeitaufwendig und außerdem ist die Entfernung des Grates sehr teuer. Das Laserschweißverfahren bedingt eine sehr teure Anlage, wobei auch der Betrieb dieser Anlage große Kosten verursacht, die sich auf die Produktionskosten eines Massenproduktes, wie Schrauben, negativ auswirken. Beim bekannten Preßschweißverfahren benötigt es eine hohe Strom¬ stärke und einen großen Druck, wobei die Verbindung ähnlich wie beim unkt- schweißen zustande kommt. Es ist also auch hier ein großer maschineller und auch Zeitaufwand erforderlich. Auch ein bekanntes Plasmaschweißverfahren, bei dem der Schweißvorgang unter Vakuum stattfindet, ist für eine billige Massenherstellung völlig ungeeignet. Bei einem Abbrennstumpfschweißverfahren ergibt sich eine wesentlich längere Gesamtschweißzeit, was sich gerade bei Massenartikeln wiederum auf die Herstellungskosten negativ auswirkt.
Einer der wesentlichen Nachteile der bisher bekannten Schweiß erfahren ist außerdem, daß es nur schwer und unter großen Zeitaufwand und unter großem maschinellen Aufwand möglich war, Abschnitte aus verschiedenem Material bzw. aus verschiedenem Materialgefüge oder Härtegrad einwandfrei miteinan¬ der zu verschweißen.
Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, einen Befestiger zu schaffen, der in einwandfreier Weise und in kurzer Zeit durch ein Schweiß- verfahren aus zwei oder mehreren Abschnitten ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung der Schweißstelle zusammengefügt werden kann. Ferner soll ein optimales Verfahren zur gegenseitigen Verbindung der einzelnen Abschnitte geschaffen werden, welches eine wirtschaftl che Herstellung solcher Befesti¬ ger ermöglicht und bei welchem außerdem beim Schweißvorgang kein vorstehen¬ der Grat gebildet wird.
Er iπdungsgemäß gelingt dies dadurch, daß der eine, eine Bohrspitze, Eindring- spitze od. dgl. aufweisende Abschnitt aus härtbarem bzw. durchhärtbarem, me¬ tallischem, gegebenenfalls korrosionsresistenetem Werkstoff mit dem anderen, einen Schaft, Gewindeschaft, Dübel, Nietkörper, Nietschaft, Bolzen od. dgl. bildenden Abschnitt aus einem anderen metallischen, gegebenenfalls korro- sionsresistenten Werkstoff bzw. Werkstoffgefüge durch ein Kondeπsatorschweiß- verfahren verbunden ist.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte des Befestigers achsparallel zueinander ausgerich¬ tet und durch eine Kondensatorschweißung an ihren einander zugewandten Enden miteinander verbunden werden, wobei die Schωeißzeit 1 - 15 msec und der gegenseitige Anpreßdruck maximal 100 kp beträgt.
Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß durch ein solches Kondensatorschwei߬ verfahren eine optimale Verbindung der einzelnen Abschnitte eines Befesti¬ gers möglich ist, wobei infolge der hohen Temperatur beim Kondensatorschweißen der gegenseitige Anpreßdruck der beiden Abschnitte nicht besonders groß sein muß, so daß sich dadurch auch kein umlaufender Grat im Bereich der
Schweißverbindung ergibt. Für das Kondensatorschweißverfahren ist eine ein¬ fache und preiswerte Anlage einsetzbar, wobei durch kürzestmögliche Taktzeit eine optimale Verbindung herstellbar ist, und dies bei nur sehr geringem Druck der beiden Teile gegeneinander. Als besonderer Vorteil ist zu werten, daß gerade durch diese kurzzeitige Verschweißung auch unterschiedliche Werk¬ stoffe, also ganz unterschiedliche Metalle ohne großen technischen Aufwand einwandfrei miteinander verschweißt werden können. Es ist daher ohne weiteres möglich, Metalle mit unterschiedlichem Schmelzpunkt sicher miteinander zu verschweißen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, einen einsatzgehärteten Abschnitt (Kohlenstoffstahl) mit einem A 2-Stahl zu verbinden. Es ist daher auch in einfacher Weise möglich, zum Beispiel den Gewindeabschnitt einer Bohrschraube aus einem Kohlensto fstahl zu bilden und die Bohrspitze aus einem martensitischen, härtbaren Stahl (Chromstahl). Es ist dadurch auch möglich geworden, eine vorgehärtete Spitze anzuschweißen. Beim Schweißvor¬ gang wird außerdem die Schweißstelle selbst durch die relativ hohen Tempera¬ turen angehärtet.
Erst durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich ge¬ worden, eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Befestigern zu ge¬ währleisten, wobei diese Befestiger auch eine rostfreie Bohrspitze aufwei¬ sen können.
Bisher wurde ja bei Bohrschrauben versucht, den Schraubenkopf und das Ge- winde aus einem rostfreien Material zu fertigen und die Bohrspitze wurde aus einem Schneidstahl gebildet, der die entsprechenden Bohreigenschafteπ aufweist, in der Regel jedoch nicht korrosionsbeständig war.
Es ist zwar das Kondensatorschweißen bzw. das Bolzenschweißverfahren bekannt, wobei jedoch dieses sogenannte Bolzenschweißverfahren nur für die Verbindung von bolzenartigen Teilen an einer Platte eingesetzt worden ist. Offensicht¬ lich ist dieses optimale Schweißverfahren für die Anwendung bei Befestigern und hier insbesondere bei Bohrschrauben bisher nicht erkannt worden bzw. mußte hier vorerst ein Vorurteil überwunden werden.
Bisher ist also keine wirtschaftliche Lösung für ein Schweißverfahren bei Befestigern bekannt geworden. Das Reibschweißen ist ein an sich zu langsames Verfahren und außerdem ist die Entfernung des beim Schweißvorgang gebildeten Grates sehr teuer. Auch die Verbindung durch eine Laser-Schweißverfahren ist sehr teuer. Trotzdem wird eine sichere Verbindung zwischen den einzelnen Abschnitten eines Befestigers gefordert. Durch das Kondensatorschweißverfahren werden beide miteinander zu verschweißenden Teile in gleicher Weise erwärmt. Es entsteht dadurch eine wirtschaftliche und sichere Verbindung.
Weitere erfinduπgsgemäße Merkmale und besondere Vorteile werden in der nach¬ stehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch dargestellt einen Schweißvorgang; die Fig. 2 bis 9 ver- schiedene Ausführungsvarianten der Verbindungsmöglichkeiten zwischen zwei Abschnitten zur Bildung eines Befestigers; die Fig. 11 bis 16 verschiedene Möglichkeiten zur Vorbearbeitung einer Bohrspitze für das nachträgliche Zu¬ führen zur Schweißvorrichtung; die Fig. 16 bis 19 eine Ausfuhrungsform eines Befestigers als selbstbohrender Blindniet; Fig. 20 einen Schnitt nach der Linie XX - XX in Fig. 19; Fig. 21 einen Schnitt nach der Linie XXI - XXI in Fig. 19; Fig. 22 einen Befestiger in Form eines Blindniets, teilweise aufgeschnitten dargestellt; die Fig. 23 und 24 eine Ausfuhrungsform eines Blindniets, im Schnitt dargestellt und in der fertigen Einsatzposition; die Fig. 25 bis 32 Ausfuhrungsformen eines Befestigers in Form von Schieß- bolzen, welche also durch einen Explosionsdruck in den betreffenden Gegen¬ stand eingeschossen werden können.
In Fig. 1 ist eine Schraube 1 sowie schematisch dargestellt eine Schwei߬ vorrichtung 2 ersichtlich. Die Schraube 1 ist aus zwei Abschnitten 3 und 4 gebildet, wobei die Abschnitte aus verschiedenem Material bzw. aus einem verschiedenen Materialgefüge oder verschiedenen Härtegraden gebildet sind. Der Abschnitt 3 wird vom Schraubenkopf 5 und dem Gewindeschaft 6 gebildet. Der Gewindeschaft 6 hat dabei einen größeren Durchmesser als der die Bohr¬ spitze bildende Abschnitt 4, wobei das freie Ende des Gewiπdeschaftes 6 abgesetzt ist und dieses freie Ende 7 dann im Durchmesser dem Durchmesser des Abschnittes 4 entspricht. Am Abschluß des freien Endes 7 des Gewinde¬ schaftes 6 ist ein kegelförmiger Ansatz 8 vorgesehen, wogegen das zugeord¬ nete Ende des Abschnittes 4 mit einer ebenen Fläche 9 ausgeführt ist.
Die Abschnitte 3 und 4 werden von entsprechenden Backen 10 und 11 gehalten und gegeneinander bewegt. Sobald der kegelförmige Ansatz 8 in die Nähe der ebenen Flächen 9 am Abschnitt 4 gelangt bzw. dieses berührt, wird die επt- ladung des Kondensators 12 ausgelöst und es erfolgt eine Verschweißung durch die überspringenden Funken.
Die Halterung der Abschnitte 3 und 4 sowie die gegeneinander gerichtete Bewegung kann beispielsweise durch pneumatische Mittel erfolgen. Die Backen 10 und 11 sind beispielsweise aus Kupfer gefertigt. Die gleiche oder eine nur geringfügig geänderte Einrichtung kann zum gegenseitigen Verschweißen jeder Art von Befestigern eingesetzt werden. So ist es auch möglich, wie anschließend noch näher erläutert werden wird, Dübel, Selbstbohrdübel, Schießbolzen und auch andere Befestigerarten aus zwei oder mehreren Ab¬ schnitten miteinander zu verbinden. Es ist dabei stets die gleich wirtschaft¬ liche Anordnung einer Kondensatorschweißvorrichtung gegeben.
In Fig. 2 ist aufgezeigt, daß der Abschnitt 3 eines Befestigers auch nur aus dem Schraubenkopf 5 bestehen kann, so daß dann der zweite Abschnitt 4 aus dem Gewindeschaft 6 und der Bohrspitze 17 gebildet ist. Bei einer solchen Ausführung ist es denkbar, daß anstelle eines kegelförmigen Ansatzes ein axial abstehender Zapfen 18 vorgesehen wird, wobei auch zusätzlich ein am freien Ende angeordneter, vorstehender Flansch 19 vorgesehen werden kann. An der Unterseite des Schraubenkopfes 5 kann zusätzlich eine entsprechende Vertiefung 20 vorgesehen werden. Wie Fig. 3 zeigt, ist eine solche Anord¬ nung auch möglich, wenn anstelle des Zapfens 18 gemäß Fig. 2 nunmehr ein kegelförmiger Ansatz 8 vorgesehen wird.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Schweißstelle 21 auch im Gewindebereich des Schaftes 6 liegen kann, daß sich das Gewinde also sowohl über den Ab¬ schnitt 3 als auch über den Abschnitt 4 erstreckt. Im Abschnitt 4 ist ein Bereich 22 geringeren Durchmessers vorgesehen, an welchem die Bohrspitze 17 ausgebildet wird. Bei dieser Verbindung ist am Abschnitt 4 ein axial abstehender Zapfen 18 vorgesehen, wobei aus Fig. 5 hervorgeht, daß auch bei dieser Anordnung ein kegelförmiger Ansatz 8 angeordnet werden könnte.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 geht es praktisch um jene Ausführung, welche im erläuternden Beispiel nach Fig. 1 dargestellt ist. Die Schweißstelle 21 liegt hier im Durchmesserbereich der Bohrspitze 17, wobei es möglich ist, das Gewinde im Bereich des Gewindeschaftes 6 bereits vor der Ver- schweißung fertig zu stellen, oder aber auch nachträglich aufzuwalzen. Auch die Ausbildung der Bohrspitze 17 kann am Abschnitt 4 bereits vor dem Ver¬ schweißen erfolgen, wobei auch ein Härten der Bohrspitze vor dem Verschweißen möglich ist. Bei der Ausführung nach Fig. 7 ist die Schweißstelle 21 noch weiter in Richtung zur Bohrspitze 17 vorgezogen, so daß nur ein relativ kurzer Abschnitt 4 erforderlich ist. Fig. 8 zeigt diese Schraube nach Fig. 6 in verschweißtem Zustand, wobei hier nachträglich das Gewinde auf - 8 -
den Schaft 6 aufgebracht werden kann, und auch nachträglich die Bohrspitze angeformt wird. Wie schon ausgeführt, können aber auch beide Teile vor dem Verschweißen gebrauchsfertig vorbereitet werden.
Fig. 9 zeigt eine Ausführung, bei der das Gewinde 23 des Gewindeabschnittes 6 bereits vor dem Schweißvorgaπg fertig hergestellt worden ist.Ein axial abstehender Zapfen 18 ist hier an dem Abschnitt 3 angeordnet und der die Bohrspitze 17 bildende Abschnitt 4 ist ebenfalls vorbearbeitet und gehärtet und weist an seinem einen Ende die ebene Fläche 9 auf.
Der axial abstehende Zapfen 18 bzw. ein kegel-, pyramiden- oder flaschenhals- för iger Ansatz 8 können entweder an dem Abschnitt 4 oder aber auch an dem Abschnitt 3 des Befestigers angeordnet werden, wobei die jeweils gegenüber¬ liegende Fläche 9 vorzugsweise eben ausgeführt ist.
Die Schweißebene kann an jeder beliebigen Stelle bezogen auf die Schrauben¬ länge vorgesehen werden. So können die beiden Teile im Bereich der Bohr- spitze am Übergaπgsbereich zwischen Bohrspitze und Gewinde oder auch im Ge¬ windebereich angeordnet sein.
Wie schon erwähnt, ist durch ein solches SchweiQverfahren auch das Herstel¬ lungsverfahren von Bohrspitzen wesentlich einfacher und rationeller mög¬ lich., wobei insbesondere auch die Zuführung der so vorbereiteten Bohrspitzen zur Schweißvorrichtung sehr einfach erfolgen kann.
Das Anschweißen beispielsweise einer carbonitrierten, fertig gezwickten « Spitze scheint die günstigste Lösung. Da bei der rostfrei-geschweißten . Lösung nicht das ganze Volumen des Befestigers wärmebehaπdelt werden muß, erfolgt eine deutliche Kosteneπtlastung gerade bei größeren Befestiger- längen durch den Wegfall der Gesamtcarbonitrieruπg.
Durch eine Vorbearbeitung der Enden der miteinander zu verschweißenden Ab¬ schnitte durch plane Ausführung des einen Endes und durch Ausbildung des anderen Endes mit einem kegel-, pyramiden- oder flaschenhalsförmigen Ansatz bzw. einem axial abstehenden Zapfen kleineren Durchmessers wird erreicht, daß bereits bei entsprechendem Abstand der beiden Endteile der Abschnitte eine Kontaktgabe zwischen den beiden Abschnitten und somit ein Überspringen des Lichtbogens auch am äußersten Randbereich des Durchmessers der Abschnit¬ te erfolgt. Diese Ansätze bzw. Zapfen bewirken also keine Zentrierung zwi¬ schen den einzelnen Abschnitten, sondern dienen zur frühzeitigen Kontaktgabe für das Kondensatorschweißverfahren.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Kondensatorschweißverfahren ermöglicht eine relativ lautlose Verschweißung der beiden Abschnitte, was durch die Vor¬ stromspitzenzündung erreicht wird. Die Ausbildung eines kegelförmigen End- abschnittes ist bezüglich der Lautstärke beim Schweißvorgang noch günstiger als die Ausbildung mit einem vorstehenden Zapfen. Hingegen ist die Schwei߬ zeit bei Anordnung eines kegelförmigen Endes etwas länger als bei einer Ausführung mit einem Zapfen am einen Ende eines Abschnittes. Durch eine Schweißzeit von 1 - 15 msec und durch einen gegenseitigen maximalen Anpreß- druck von 100 kp wird eine optimale Schweißung bei sicherer Vermeidung eines Schweißgrates erreicht.
Es ist bezeichnend, daß seit über 70 Jahren geschweißte Befestiger in der Patentliteratur bekannt sind, doch hat bis heute keiner dieser Lösungen, auch nicht die in jüngerer Zeit aufgetauchte Reibschweiß-Lösung auf dem Markt Eingang gefunden.
Erst durch die erfindungsgemäßeπ Maßnahmen und das erfindungsgemäße Verfah¬ ren ist es in einwandfreier Weise möglich geworden, verschiedene Materialien bzw. Materialien unterschiedlicher Härtung bzw. mit verschiedenem Material- gefüge miteinander zu verschweißen. So ist es beispielsweise möglich, daß der eine Abschnitt aus einsatzgehärtetem Kohlenstoffstahl und der andere
Abschnitt aus rostfreiem Stahl gebildet wird. Besonders wesentlich scheint auch die durch die Erfindung gegebene Möglichkeit, daß der eine Abschnitt aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohleπstoffgehalt bis ca. o,4 % und der andere Abschnitt aus rostfreiem Stahl gebildet sind.
Besonders vorteilhaft wirkt sich aber auch aus, daß die beiden Abschnitte gerade durch die kurze Schweißzeit auch aus Materialien unterschiedlicher Metalle gefertigt werden können. So ist es möglicht geworden, einen Befesti¬ ger herzustellen, bei welchem der eine Abschnitt aus einem Kohlenstoffstahl und der andere Abschnit aus Aluminium gebildet sind.
Für verschiedene Einsatzzwecke von Befestigern ist es auch besonders zweck¬ mäßig, wenn der eine Abschnitt aus einem härtbaren, martensitischeπ Chromstahl - 10 -
und der andere Abschnitt aus einem rostfreien Stahl gebildet sind. Ferner ist es möglich, daß der eine Abschnitt aus einem Hochleistungsschnellschπitt- Stahl und der andere Absrhnitt aus rostfreiem Stahl gebildet sind. In gleicher Weise ist es natürlich auch möglich, beide Abschnitte aus Kohlenstoffstahl zu bilden, wobei durch die nur sehr kurzzeitige Erwärmung direkt an der
Schweißstelle dadurch keine ungewollten Härteverfahren entstehen. Weiters ist durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht worden, daß wenigstens einer der Abschnitt des Befestigers aus rostfreiem, austhenitischem Stahl gefertigt werden kann.
Diese Möglichkeit der Verbindung von Abschnitten unterschiedlicher Materia¬ lien, unterschiedlichem Materialgefüge und unterschiedlicher Härtbarkeit ist für alle Arten von Befestigern einsetzbar, also nicht nur für Schrauben, sondern auch für die noch näher zu erläuternden Nieten, Blindnieten, Schie߬ dübel usw.
Als wesentlicher Vorteil ist bei dem Kondensatorschweißverfahren zu ver¬ merken, daß durch die Kurzzeitschweißung keine Gefügeveränderung in den miteinander zu verschweißenden Abschnitten entsteht, daß keine Arbeiten unter Vakuum durchgeführt werden müssen und daß die Verschweißung mit preis¬ günstigen Apparaturen möglich ist.
Anhand der Fig. 10 bis 15 ist aufgezeigt, daß der eine Bohrspitze, Eindring¬ spitze oder dgl. bildende Abschnitt 4 eines Befestigers auch in einem Stanz- Präge-Verfahren aus einem Metallstreifeπ vorgefertigt werden kann. Dieser Abschnitt 4 kann dann noch im Streifen hängend einer Härtung unterzogen werden. Der Streifen wird mit den vorgestanzteπ und -geprägten Abschnitten 4 der Schweißvorrichtuπg zugeführt. Es kann dadurch eine noch wesentlich rationellere Fertigung von Befestigern mit entsprechend vorbearbeiteten Abschnitten 4 erfolgen.
In einem Stanz-Präge-Verfahren werden aus einem Streifen 24 die fertig ge¬ formten Abschnitte 4, welche die Bohrspitze 17 bilden, hergestellt. Dieser Abschnitt 4 kann dann auch gleich an seinem der Bohrspitze 17 gegenüberlie¬ genden Ende mit einem kegelförmigen Ansatz 8 ausgeführt werden. In einem schrittweisen Verfahren erfolgt das Ausstanzen und Verformen bzw. das An¬ zwicken vorstehender Teile, wobei diese Abschnitte 4 über schmale Abschnitte - π -
25 im Streifen 24 hängend verbleiben und so gehärtet werden. In diesem ge¬ härteten Zustand ist eine sehr einfache Zuführmöglichkeit des Abschnittes 4 zu der Schweißvorrichtuπg möglich, wo dann durch entsprechende Zusatzeinrich- tuπgen die Abschnitte 4 aus der restlichen Halterung im Streifen 24 heraus- gebrochen werden.
In mehreren Stufen wird konventionell die Zwickvorform freigeschnitten und aus dem Flachmaterial vorgeformt. In einem einzigen Werkzeug wird dann die Bohrspitze in einer der letzten Stationen schneidhaltig fertig geprägt (ge¬ zwickt). Durch eine solche Vorfertigung der Abschnitte 4 des Befestigers und durch eine optimierte Vorform können Bohrspitzen höchster Güte erzeugt werden. Ein solches Verfahren wird sich besonders für billige Hochleistungs- befestiger eignen, wo eine gleichbleibend hohe Spitzenqualität gefordert ist. Die Fig. 12 und 13 bzw. 14 und 15 zeigen Ausführungsvarianten der Aus¬ führung nach den Fig. 10 und 11, wobei dort jeweils das Stanzverfahren und die Ausstanzmöglichkeiten und die Prägemöglichkeiten verschieden sind.
Anhand der Fig. 16 bis 24 werden Befestiger in Form von Nieten erläutert, welche erfindungsgemäß aus wenigstens zwei Abschnitten gebildet sind, die durch ein Kondensatorschweißverfahren miteinander verbunden werden. Gerade bei einem Niet wirkt sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr positiv aus, da durch dieses Verfahren eine einfache Möglichkeit geschaffen worden ist, Abschnitte aus Aluminium und Stahl miteinander zu verbinden. Es ist dabei möglich, wahlweise eine angesetzte Bohrspitze so anzubringen, daß sie nach dem Bohrvorgang abgedreht bzw. abgeschlagen werden kann oder aber am freien Ende des Niets verbleibt. Bei Anordnung einer Niethülse 32 kann auch das bohrspitzenseitige Ende derselben zum Abschieben der Bohrspitze herange¬ zogen werden. Diese erfindunqsgemäßen Maßnahmen sind sowohl für Blindniet- befestiger als auch für sonstige Nietausbildungen einsetzbar. Durch die er¬ findungsgemäßen Maßnahmen können nahezu alle gängigen Nietarten und Nietfor¬ men in selbstbohrende Nieten übergeführt werden. Es ist dadurch auch erst¬ mals ein Zugriff auf rostfreies Material möglich, wobei dennoch eine bohren¬ de, härtbare Spitze angebracht werden kann.
Bei der Ausführung nach Fig. 16 ist ein eine Bohrspitze 17 bildender Ab¬ schnitt 4 mit dem Nietschaft 30 eines Blindnietbefestigers verschweißt, wo¬ bei der Nietschaft 30 an seinem freien, der Bohrspitze 17 abgewandten Ende Abflachungen 31 oder Vorsprünge zum Angriff eines Bohrantriebes auf- weist. Der Nietschaft 30 bildet hier also den zweiten Abschnitt 3, welcher mit dem Abschnitt 4 (Bohrspitze 17) durch ein Kondensatorschweißverfahren verbunden ist. Auf den Nietschaft 30 wird vor dem Schweißvorgang die Niet¬ hülse 32 aufgeschoben. Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Niethülse 32 ver- drehfest auf dem Nietschaft 30 sitzt, so daß beim Einbohrvorgang die Niet¬ hülse 32 nicht im Bohrloch stecken bleibt.
Im Nietschaft 30 kann in üblicher Weise mit Abstand von der Schweißstelle eine Sollbruchstelle ausgebildet werden, um nach dem Anziehen der Blindniet¬ verbindung den Nietschaft 30 abreißen zu können. Es hat sich gezeigt, daß auf jeden Fall eine solche Sollbruchstelle mit Abstand von der Schweißstelle anzuordnen ist, da die Schweißstelle eine besonders gute Verbindung dar¬ stellt. Bei einer solchen Anordnung bildet die Bohrspitze 17, also der Ab¬ schnitt 4, praktisch den Aufweitkörper für den Blindnietbefestiger.
bei der Ausführung nach Fig. 17 ist am einen Ende des Nietschaftes 30 ein Bund 33 größeren Durchmessers vorgesehen, welcher annähernd dem Durchmesser des Abschnittes 4 in dessen rückwärtigem bereich entspricht. Bei einer sol¬ chen Anordnung bildet dann dieser Bund 33 den Aufweitkörper beim Blindniet- befestiger. Es bestünde hier die Möglichkeit, daß der Abschnitt 4 nach dem Durchbohren des zu befestigenden Teiles durch eine Schlagwirkung im Bereich der Schweißstelle 21 abgetrennt wird. Nachdem aber beim Einsatz von Blind- nietbefestigern in der Regel an der Rückseite des zu befestigenden Teiles kaum eine Zugänglichkeit gegeben ist, kann der die Bohrspitze 17 bildende Abschnitt 4 selbstverständlich in dieser Lage verbleiben.
Fig. 18 zeigt praktisch eine ähnliche Ausführung, wie sie in Fig. 17 darge- stellt ist, wobei jedoch der Nietschaft 30 zusätzlich mit umlaufenden Rippen 34 ausgestattet ist, welche ein noch besseres Rückziehen des Nietschaftes 30 beim Herstellen der Nietverbindung gestattet. Fig. 23 zeigt eine zu den Ausführungen nach den Fig. 16 bis 18 ähnliche Form eines Blindnietbefesti¬ gers, wobei die Niethülse 32 aufgeschnitten dargestellt ist. Fig. 24 zeigt den fertigen Befestigungszustand, wobei der Bund 33 am einen Ende des Niet¬ schaftes 30 oder eben der Abschnitt 4 selbst den Stauchkörper bilden. Die Niethülse 32 wird dann an der Rückseite des zu befestigenden Teiles aus¬ geformt, so daß eine dauerhafte Verbindung gegeben ist. In den Fig. 23 und 24 ist auch die Sollbruchstelle 35 im Nietschaft 30 angedeutet.
Bei der Ausführung nach Fig. 19 weist der am einen Ende des Nietschaftes 30 angeordnete Bund 33 einen gegen die Niethülse 32 gerichteten kegelförmi¬ gen Ansatz 36 auf, so daß dadurch der Aufweitvorgaπg der Niethülse 32 an der Rückseite der Nietverbindung noch erleichtert wird. Bei dieser Aus¬ führung nach Fig. 19 sind auch die Abflachungen 31 gemäß den Fig. 16 bis 18 nicht angeordnet, sondern es wird hier vorgeschlagen, den Nietschaft 30 im Querschnitt unrund bzw. mehreckig auszuführen, um dadurch die Kraft eines Bohrantriebes übertragen zu können. Fig. 21 zeigt auch einen Schnitt durch den Nietschaft 30, wobei ersichtlich ist, daß hier die besondere Form eines Gleichdickes gewählt worden ist. Durch entsprechendes Einpressen in die Niethülse 32 ist dann auch gewährleistet, daß eine formschlüssige Dreh¬ verbindung zwischen der Niethülse 32 und dem Nietschaft 30 entsteht. In dem in Fig. 20 dargestellten Schnitt ist ersichtlich, daß dadurch auch am Außenumfang der Niethülse 32 entsprechende Erhebungen 37 gebildet werden, die jedoch keinesfalls störend wirken und unter Umständen sogar von vorne herein vorgesehen werden können, um dadurch einen besseren Sitz bei trotzdem leichterem Einführen in der Bohrung zu erzielen.
Bei der Ausbildung nach Fig. 22 ist der Abschnitt 4, welcher die Bohrspitze 17 bildet, direkt am einen Ende der Niethülse 32 angeschweißt, wobei der
Nietschaft 30 an seinem bohrspitzenseitigen Ende einen im Durchmesser größeren Bund 38 aufweist. Die Niethülse 32 ist hier also in Form eines Bechernietes ausgebildet, wobei dadurch der in diesen Becherniet eingreifende Nietschaft 30 verdrehfest mit der Niethülse 32 verbunden werden muß. Dies ist deshalb notwendig, weil ja der Abschnitt 4 mit der Bohrspitze 17 mit der Niethülse 32 verschweißt ist und der Antrieb für den Bohrvorgang über den Nietschaft 30 erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Befestigers und das erfindungs¬ gemäße Verfahren ergibt sich eine völlig neue Möglichkeit bei der Herstellung von einschlag- oder einschießbaren Bolzen. Bisher bestand hier praktisch nur die Möglichkeit, diese Bolzen aus einem durchgehend einheitlichen Material zu fertigen, wobei dann aber ein eventuell aufgesetztes Gewinde oder sonsti¬ ge angesetzte Teile stets aus dem gleichen Material und mit der gleichen Härtung hergestellt werden mußten. Nun besteht die Möglichkeit, einen sol¬ chen Bolzen aus zwei Abschnitten zu fertigen, wobei der eine beispielsweise aus härtbarem bzw. durchhärtbarem, metallischem Werkstoff und der andere Abschnitt aus einem anderen metallischen, vorzugsweise korrαsionsresistentem Werkstoff bzw. Werkstoffgefüge vorgefertigt wird, und daß diese beiden Ab¬ schnitte dann durch ein Kondensatorschweißverfahren miteinander verbunden werden. Es besteht durch diese Ausführungsmöglichkeit eine Vielzahl von Kαnstruktionsvarianten, die den Einsatzbereich solcher Bolzen wesentlich erweitern.
Bei der Ausführung nach Fig. 25 ist der eine Abschnitt 3 von einem teilweise mit einem Gewinde 39 versehenen Schaft gebildet und der eine Abschnitt 4 bildet eine Eiπdringspitze 40. Der Durchmesser der Eindringspitze 40 ist dabei größer als der Durchmesser des an diese anschließenden Schaftes 41, wobei eben auf diesen Schaft 41 eine rohrförmige Hülle 42 aufgesetzt bzw. aufgeschoben ist, deren Außeπdurchmesser annähernd dem größten Außendurch¬ messer der Eindringspitze 40 entspricht. Es ist dadurch ein Befestiger ge¬ schaffen worden, der, wie in Fig. 26 ersichtlich ist, durch einen zu befesti¬ genden Teil 43 hindurchgeschlagen bzw. hindurchgeschoßen werden kann, worauf dann nach dem Aufsetzen einer Unterlegscheibe 44 und einer Schraubenmutter 45 diese rohrförmige Hülle 42 als Aufweitkörper dient nach Art eines Blind- nietbefestigers.
Bei der Ausführung nach Fig. 27 ist der eine Abschnitt 3 als rohrförmige Hülse 46 mit einem Innengewinde 47 ausgeführt, wobei diese rohrförmige Hülse 46 an ihrem einen Ende mit dem Abschnitt 4 in Form einer Eindringspitze 0 verschweißt ist. Diese Hülse 46 kann aus irgendeinem Metall oder auch teilweise aus Kunststoff gebildet sein. Auf diese Weise kann ein derartiger Bolzen beispielsweise in eine Wand 48 eingeschlagen werden, worauf dann eine in die Wand eingesetzte Gewindehülse zum Eindrehen einer Schraube 49 bereit steht.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Reibungskoeffizient der Oberfläche der rohrförmigen Hülle 42 und 46 wesentlich größer ist als der Reibungskoeffi¬ zient der Oberfläche der Eindringspitze 40. Es ergibt sich dadurch eine wesentlich geringere Kraft beim Einschlagen bzw. Einschießen des Bolzens, wobei trotzdem eine ausreichende Verdrehsicherheit der Hülle 42 bzw. der Hülse 46 gewährleistet ist.
In Fig. 29 ist aufgezeigt, daß die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch bei einem in eine Wand einschlagbaren bzw. einschießbaren Gewindebolzen einge- setzt werden können. Es ist hier der eine Abschnitt 3 zumindest auf einem Teil dessen Länge mit einem Gewinde 39 ausgestattet und der Abschnitt 4 ist als Eindringspitze 40 gestaltet. Die beiden Abschnitte 3 und 4 werden im Bereich der Schweißstelle 21 durch ein Kondensatorschweißverfahren mit¬ einander verbunden. So ist es möglich, auch bei den bisher bekannten Schieß- bolzen die Eindringspitze aus einem anderen Material zu fertigen bzw. mit anderem Materialgefüge als den Gewiπdeschaft selbst.
Fig. 30 zeigt eine Ausfuhrungsform eines Bolzens, bei welchem der Abschnitt 3 den gleichen Außendurchmesser aufweist wie der Abschnitt 4 im gegensetigen Verbindungsbereich 21. An seinem freien Ende weist der Abschnitt 3 einen Anschlagbuπd 50 auf. Eine solche Konstruktion ist insbesondere bei der Be¬ festigung verschiedener Teile, z.B. Platten od. dgl. an einer Betonmauer zweckmäßig, da dann dieser Anschlagbund 50 zugleich das Befestigungsmittel in Form eines Nagelkopfes bildet.
Fig. 31 zeigt eine ähnliche Ausfuhrungsform wie Fig. 30, wobei jedoch der Durchmesser des Abschnittes 3 wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des die Eindringspitze 40 bildenden Abschnittes 4. Auch bei dieser Ausfüh¬ rung ist ein Anschlagbund 50 vorgesehen, wobei unter den Anschlagbund 50 eine Unterlegscheibe 51 eingesetzt ist, deren Außendurchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser des die Eindringspitze 40 bildenden Abschnit- tes 4. Es ist dadurch eine noch großflächigere Befestigung durch Einschlagen oder Einschießen eines Bolzens möglich. Bei einer solchen Konstruktionsvariante ist es auch denkbar, daß die Länge des Abschnittes 3 vom Ende des Abschnittes 4 bis unterhalb der Unterlegscheibe 51 annähernd der Dicke D des zu durch¬ dringenden Werkstückes entspricht. Dadurch wird beim Einsch-ießen dieses Bolzens das innere Ende 51 des Abschnittes 4 seitlich ausrasten und die rückwärtige Oberfläche 52 des Werkstückes 53 hintergreifen. Es ist dadurch eine sehr feste, un-lösbare Verbindung von Werkstücken möglich, welche prak¬ tisch ähnlich einer Nietverbindung wirkt. Bei der Ausführung nach Fig. 32 und 33 ist der Bolzen an sich ähnlich ausge¬ führt wie bei der Ausgestaltung nach Fig. 31, also mit einer Eindringspitze 40, einem Schaft 54 und einem Anschlagbund 50. Es ist hier jedoch auf den Schaft 54 des Bolzens eine rohrförmige Hülle 55 aufgeschoben, welche eine oder mehrere, in Längsrichtung verlaufende, vorstehende Stege 56, Kanten od. dgl. aufweisen. Auch hier könnte unterhalb des Anschlagbundes 50 eine Unterlegscheibe 51 eingesetzt werden. Die hier aufgeschobene rohrförmige Hülle 55 kann beispielsweise aus einem leicht verformbaren Material, z.B. Kunststoff oder Aluminium bestehen, so daß nach dem Einschießen eines sol- chen Bolzens die von der Eindringspitze 40 gebildete Bohrung praktisch zur
Gänze ausgefüllt wird. Es könnte daher allein anhand der von der rohrförmigen Hülle 55 ausgeübten Reibung eine ausreichend sichere Befestigung in einem Sackloch erzielt werden.
Bei den Bohrspitzen wurden die in der Regel verwendeten Formen dargestellt und auch bei den Eindringspitzen wurden die üblichen Formen aufgezeigt.
Im Rahmen der Erfindung können hier selbstverständlich verschiedenste kon¬ struktive Varianten eingesetzt werden, so wäre es denkbar, die Bohrspitze in der Art eines Bohrplättchens auszubilden, oder z.B. die Eindringspitze im Querschnitt mehrkantig auszuführen.
Wesentlich bei allen dargesellten Ausführungsbeispielen ist jedoch, daß die wenigstens zwei Abschnitte aus verschiedenem Material bzw. mit verschie¬ denem Materialgefüge oder Härtegrad durch ein Kondensatorschweißverfahren miteinander verbunden sind. Gerade bei den Schießbolzen kann durch die er¬ findungsgemäßen Maßnahmen erstmals eine Möglichkeit geschaffen werden, austhenitischer, rostfreier Stahl einzusetzen. Es wäre daher erstmals mög¬ lich, komplexe Schießbolzen herzustellen. Auch bei den Nietausführungen ergeben sich durch das erfindungsgemäße Schweißverfahren eine Vielzahl von neuen Variationsmöglichkeiten. Bei Befestigern in Form von Schrauben wirkt sich besonders die kurze Schweißzeit und die dadurch günstige Herstellung einer geschweißten Schraubenlösuπg aus. Das erfindungsgemäße Verfahren soll aber nicht allein auf Schrauben, Nieten oder Schießbolzen beschränkt sein, sondern kann bei jeder Art von Befestigern eingesetzt werden, die irgendwie aus zwei Abschnitten verschweißt werden.

Claims

P n h e n t A n s p r ü c h e :
1. Befes iqer aus wenigstens zwei Abschnitten verschiedenen Materials bzw. mit verschiedenem Materialqefüge oder Härtgrad, wobei diese Abschnitte durch ein Schweißverfahren zusammengefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine, eine Bohrspitze (17), Eindringspitze (40) od. dgl. aufwei- sende Abschnitt (4) aus härtbarem bzw. durchhärtbarem, metallischem, gege¬ benenfalls korrosionsresistentem Werkstoff mit dem anderen, einen Schaft (6) Gewindeschaft, Dübel, Nietkörper (32), Nietschaft (30), Bolzen od. dgl. bil¬ denden Abschnitt aus einem anderen metallischen, gegebenenfalls korrosions- resistenten Werkstoff bzw. Werkstoffgefüge durch ein Kondensatorschweißver- fahren verbunden ist.
2. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ab¬ schnitte (3, 4) unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, wobei der Ab¬ schnitt (3, 4) mit dem größeren Durchmesser an seinem zu verschweißenden Ende auf den Durchmesser des anzusetzenden Abschnittes kleineren Durch- c messers z.B. stufenförmig abgesetzt ist.
3. Befestiger nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Enden der Abschnitte (3, 4) für den Schweißvorgang vorbearbeitet sind, wobei das Ende (9) des einen Abschnittes (3, 4) plan bearbeitet und das Ende des anderen Abschnittes mit einem kegel-, pyrami- den- oder flaschenhalsförmigen Ansatz (8) bzw. einen axial abstehenden Zapfen (18) kleineren Durchmessers gefertigt ist.
4. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine, eine Bohrspitze (17) bildende Abschnitt (4) mit dem Nietschaft (30) eines Blindnietbefestigers verschweißt ist, wobei der Nietschaft (30) an sei- nem freien, der Bohrspitze (17) abgewandten Ende Abflachungen (31) oder Vorsprünge zum Angriff eines Bohrantriebes aufweist.
5. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine, eine Bohrspitze (17) bildende Abschnitt (4) mit dem freien Ende eines als Becherniet (32) ausgeführten Blindnietbefestigers verschweißt ist, wobei der im Becherniet eingreifende Nietschaft (30) verdrehfest mit diesem verbunden ist (Fig. 22). -iS
6. Befestiger nach den Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Nietschaft (30) eines Blindnietbefestigers vorgesehene Sollbruch¬ stelle (35) mit Abstand von der Schweißstelle (21) ausgebildet ist.
7. Befestiger nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bohrspitze (17) bildende Abschnitt (4) als Aufweitkörper eines Blindnietbefestigers ausgebildet ist.
8. Befestiger nach den Ansprüchen 1, 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft (30) an seinem bohrspitzenseitigen Ende verstärkt ausgebildet ist und einen annähernd dem Durchmesser des die Bohrspitze (17) aufweisenden Abschnittes (4) entsprechenden Bund (33) trägt, welcher den Aufweitkörper für den Bliπdnietbefestigεr bildet.
9. Befestiger nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft (30) verdrehfest mit dem Nietkörper (32) verbunden ist.
10. Befestiger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft (30) zumindest über einen Teilbereich der vom Nietkörper (32) abgedeckten Länge im Querschnitt als Gleichdick ausgeführt ist.
11. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Eindringspitze (40) größer ist als der Durchmesser des an diese an¬ schließenden Schaftes (41, 54).
12. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringspitze (40) das freie Ende eines einschlagbaren oder einschießbaren Kunststoff- oder Metalldübels (46) bildet.
13. Befestiger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf den als Schaft ausgebildeten Abschnitt (3) eine rohrförmige Hülle (42) aufge- schoben ist, deren Außendurchmesser annähernd dem größten Außendurch¬ messer des als Eindringspitze (40) ausgebildeten Abschnittes (4) ent¬ spricht. -iq -
14. Befestiger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrför¬ mige Hülle (42) als Kunststoff- oder Metalldübel ausgebildet ist.
15. Befestiger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungs¬ koeffizient der Oberfläche der rohrför igen Hülle (42, 55) wesentlich größer ist als der Reibungskoeffizient der Oberfläche der Eindringspitze (40).
16. Befestiger nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Eindringspitze (40) anschließende Schaft des Bolzens länger als die rohrförmige Hülle (42) ausgeführt und gegebenenfalls mit einem Außengewinde (39) ausgestattet ist.
17. Befestiger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des Bolzens oder eine auf den Schaft aufgeschobene, rohrförmige Hülle (55) eine oder mehrere, in Längsrichtung verlaufende, vorstehende Stege (56), Kanten od. dgl. aufweisen.
18. Befestiger nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (54) des Bolzens an seinem freien Ende einen Anschlagbund (50) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Eindringspitze (Fig. 30).
19. Befestiger nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem An- schlagbund (50) eine Unterlegscheibe (51) eingesetzt ist, deren Außen¬ durchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser der Eindring¬ spitze (40).
20. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ein¬ dringspitze (40) bildende Abschnitt (4) durch eine Kondensatorschweiß- Verbindung mit einem als rohrförmiger Dübel (46) ausgebildeten Schaft fest verbunden ist.
21. Befestiger nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der als rohr¬ förmiger Dübel (46) ausgeführte Schaft mit einem Innengewinde (47) aus¬ gestattet ist (Fig. 27 und 28).
22. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt aus einsatzgehärtetem Kohlenstoffstahl und der andere Abschnitt aus rostfreiem Stahl gebildet sind.
- 23. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt aus einem Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoff¬ gehalt bis ca. 0,4 % und der andere Abschnitt aus rostfreiem Stahl ge¬ bildet sind.
24. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt aus einem Kohlenstoffstahl und der andere Abschnitt aus Aluminium gebildet sind.
25. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt aus einem härtbaren, martensitischen Chromstahl und der andere Abschnitt aus einem rostfreien Stahl gebildet sind.
26. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt aus einem Hochleistungsschnellschnitt-Stahl und der andere Abschnitt aus einem rostfreien Stahl gebildet sind.
27. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abschnitte aus Kohlenstoffstahl gebildet sind.
28. Befestiger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Abschnitte aus rostfreiem, austhenitischem Stahl besteht.
29. Verfahren zur Herstellung von Befestigern nach den Ansprüchen 1 bis
28, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (3, 4) des Befesti¬ gers achsparallel zueinander ausgerichtet und durch eine Kondensator- schweißung an ihren einander zugewandten Enden miteinander verbunden werden, wobei die Schweißzeit 1 - 15 msec und der gegenseitige Anpre߬ druck maximal 100 kp beträgt. - V -
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspitze (17), Eindringspitze (40) od. dgl. fertig bearbeitet und gehärtet und der Schaft (6), Gewindeschaft, Dübel, Niet (32), Bolzen od. dgl. fertig bearbeitet werden, worauf die beiden Abschnitte miteinander durch eine Kondensatorschweißung verbunden werden.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Bohrspitze (17), Eindringspitze (40) od.' dgl. nach dem Schweißvor¬ gang erfolgt.
32. Verfahren nach den Ansprüchen 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bohrspitze (17), Eindringspitze (40) od. dgl. bildende Abschnitt (4) in einem Stand-Präge-Verfahren aus einem Metallstreifen (24) vorge¬ fertigt und in Streifen (24) noch hängend einer Härtung unterzogen wird, worauf der Streifen (24) mit den vorgestanzten und -geprägten Abschnitten (4) der Schweißvorrichtung zugeführt wird.
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