DE1001059B

DE1001059B - Bolzen zum Einschiessen in eine Metallplatte

Info

Publication number: DE1001059B
Application number: DER16091A
Authority: DE
Inventors: Robert John Macdonald
Original assignee: Remington Arms Co LLC
Current assignee: Remington Arms Co LLC
Priority date: 1954-03-18
Filing date: 1955-02-26
Publication date: 1957-01-17
Also published as: CH326872A; US2768552A; GB769235A; FR1120402A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Bolzen, der in harte Materialien, wie Beton und Stahl, durch die Entzündung einer Pulverladung eingetrieben wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Bolzen, der in einer Stahlplatte befestigt werden soll, deren Stärke etwa dem Durchmesser des Bolzens entspricht.

Die bekannten Bolzen, die durch Explosionswirkung befestigt werden, enthalten einen spitzbogenförmigen Kopf von einer Länge, die etwa dem doppelten Schaftdurchmesser des Bolzens entspricht. Im Gebrauch dringt ein Bolzen dieser Art in das Material, beispielsweise Konstruktionsstahl, bis zu einer Tiefe ein, die etwa der Länge des spitzbogenförmigen Kopfes des Bolzens entspricht. Ist die Stahlplatte, die den Bolzen aufnimmt, von geringerer Stärke als der Bolzen, so tritt dieser unerwünschterweise aus der Rückseite der Stahlplatte aus. Wenn die den Bolzen eintreibende Kraft herabgesetzt wird, um das Eindringen desselben wesentlich zu verringern, wird auch die Haltekraft praktisch auf Null vermindert.

Die Erfindung betrifft einen Bolzen, der so ausgebildet ist, daß er wirksam in einer Stahlplatte befestigt werden kann, die eine dem Bolzendurchmesser entsprechende Stärke aufweist, ohne daß der Bolzen aus der Rückseite der Platte austritt oder diese aufbricht.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht eines typischen Bolzens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise Seitenansicht eines abgeänderten Bolzens gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 4 einen Längsschnitt an einer Befestigungsstelle des Bolzens gemäß der Erfindung in einer Stahlplatte, die eine dem Durchmesser des Bolzens entsprechende Stärke aufweist.

Die Erfindung betrifft die besondere Ausgestaltung des in das Metall eindringenden Teiles des Bolzens. Während die üblichen Bolzen mit einem verhältnismäßig langen spitzbogenförmigen Kopf versehen sind, der dazu dient, daß der Bolzen tief in das aufnehmende Material eindringt, haben die Bolzen gemäß der Erfindung einen verhältnismäßig kurzen und stärker gekrümmten spitzbogenförmigen Kopf 10, von dem aus sich in Achsrichtung des Bolzenschaftes 13 eine spitzbogenförmige oder konische Spitze 11 geringeren Durchmessers erstreckt. Die Oberfläche der Spitze 11 ist mit der Oberfläche des Kopfes 10 durch einen gekrümmten oder geneigten Zwischenteil oder eine Oberfläche 12 verbunden. Die Spitze 11 ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung. Wenn sie fehlt Bolzen zum Einschießen
in eine Metallplatte

Anmelder:

Remington Arms Company, Inc.,
Bridgeport, Conn. (V, St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Paap, Patentanwalt,
München 22, Mariannenplatz 4

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. März 1954

Robert John MacDonald, Upper Arlington, Ohio

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

und der Bolzen nur den stumpfen spitzbogenförmigen Kopf, wie er gerade beschrieben wurde, aufweist,

^a5 kerbt er das Material nur ein und springt von der Oberfläche des Metalls ab, an Stelle in dieses einzudringen und sich mit diesem zu verbinden. Die Spitze leitet dagegen das Schneiden des Metalls ein, das für das Eindringen des Bolzens nötig ist, und bewirkt den Auswärtsfluß der Metalloberfläche samt ihrem Film, der Oxyde und andere Fremdkörper enthält, die das Eindringen hemmen. Die das Eindringen erleichternde Spitze fördert auch die Deformierung des den Bolzen aufnehmenden Metalls (14, Fig. 4) durch die ganze Stärke hindurch und die damit verbundene Bildung der Ausbauchung 15 auf der Rückseite des Metalls. Eine derartige Deformierung des Metalls durch die ganze Stärke hindurch hat sich als wesentlich für eine gute Bindung erwiesen. Fehlt diese Verformung, so bricht infolge der elastischen Rückfederung des den Bolzen aufnehmenden Materials die Bindung zwischen dem Bolzen und dem Material teilweise oder auch ganz.

Es ist wichtig, daß die Oberfläche 12, die zwischen der Basis der konischen oder der spitzbogenförmigen Spitze 11 und dem spitzbogenförmigen Kopf 10 liegt, sich nach außen von der Spitze weg neigt. Eine flache Schulter erschwert das Eindringen und hemmt den Auswärtsfluß der Oberflächenunreinheiten. Mit Ausnähme derartigen Flächen, d. h. Absätze, die im wesentlichen rechtwinklig zur Bolzenachse verlaufen, ist die Ausbildung der dazwischenliegenden Oberfläche 12 nicht entscheidend. Eine Reihe verschiedener Formen ist in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt.

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Die Bildung zwischen dem aufnehmenden Metall und dem Bolzen gleicht nahezu einer Schweißung, und die Gegenwart von Martensit in den besser gebundenen Bolzenoberflächen zeigt an, daß vorübergehend Temperaturen oberhalb der Umformung vorliegen. Die Hitze stammt von der ungewöhnlichen Reibung zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Oberflächen des Bolzens und des aufnehmenden Materials. Der größte Zusammenhalt besteht an dem Teil des Bolzenkopfes 10, der in der Nähe der Zwischenoberfläche 12 liegt, während der Zusammenhalt allmählich nach außer und nach dem Ende zu abnimmt. Es besteht loser Zusammenhalt an der Oberfläche der Spitze 11 und ein geringeres Maß an der Zwischenfläche 12. Der Zusammenhalt wird durch Polieren der Bolzenoberfläche beispielsweise bis zu einer Feinheit von nicht mehr als 33 Mikrozoll,

33
gleich -j-- μ, wie sie mit einem Profilmesser gemessen

wird, sehr gefördert. Dieser Feinheitsgrad stellt die sogenannte Rauhtiefe R^ gemäß DIN-Blatt 4762, S. 2, dar, und zwar ist diese Rauhtiefe R nach 3er Berechnungsmethode in den USA. unter Benutzung der Bezeichnungen des Bildes 2 des genannten DIN-Blattes definiert durch die Formel

Hierin bedeutet M die Vertikal vergrößerung des verzerrten Profilschnittes einer Oberfläche gemäß Bild 2, DIN-Blatt 4762. Eine Feinpolierung erhöht die Haltekraft. Reiner Stahl und auch Kohlenstoffstahl sind ausgezeichnete Bolzenmaterialien.

Ein typischer Bolzen, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, hat einen Schaftdurchmesser von etwa

6.4 mm. Die Länge der Spitze 11 beträgt etwa 1,3 mm, während der Basisdurchmesser der Spitze etwa

2.5 mm groß ist. Die Spitze kann entweder spitzbogenförmig, wie in Fig. 1 dargestellt, oder konisch gemäß Fig. 3 ausgebildet sein. Die Länge des Zwischenteiles 12 beträgt etwa 0,32 mm, während die Länge des Bolzenkopfes 10 ungefähr 2,2 mm mißt. Ein Bolzen mit diesen Maßen und Proportionen, der in eine 6,4 mm starke Stahlplatte, wie in Fig. 4 dargestellt, eingetrieben wird, hat eine durchschnittliche Haltekraft von 2310 kg.

Ein ähnlicher 6,4 mm starker Bolzen mit einem abgeänderten spitzbogenförmigen Kopf 10 und einem Zwischenteil 12, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, hat, in eine 6,4 mm starke Stahlplatte eingetrieben, eine durchschnittliche Haltekraft von 2360 kg.

Der Bolzen gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die Spitze 11 mehr konisch als spitzbogenförmig ist. Ein 6,4 mm starker Bolzen dieser Art, der in eine 6,4 mm starke Stahlplatte eingetrieben worden ist, wie dies Fig. 4 zeigt, hat eine durchschnittliche Haltekraft von 2380 kg.

Wenn die Spitze 11 und der Kopf 10 zu einem einzigen spitzbogenförmigen Kopf von gleicher Länge wie der Bolzenkopf gemäß der Erfindung mit der Spitze 11 verschmolzen sind, wird die Haltekraft wesentlich verringert; sie beträgt dann etwa 1500 kg. Wenn ein solcher Teil dann noch konisch ausgebildet ist, wird die Haltekraft weiter verringert.

Während ein Bolzen mit einem Schaftdurchmesser von 6,4 mm in allen Einzelheiten beschrieben wurde, sind im wesentlichen die gleichen Verhältnisse bei Bolzen anderer Größe anwendbar. Im allgemeinen entspricht der Krümmungsradius des spitzbogenförmigen Kopfes 10 dem Radius des Schaftes 13. Während er den Schaftradius im geringen Ausmaß überschreiten kann, nähert er sich nicht dem Schaftdurchmesser. Die Länge des Bolzenkopfes 10, ausgenommen die Zwischenoberfläche 12, sollte den Schaftradius nicht übersteigen; sie beträgt vorzugsweise etwa sechs Zehntel des Radius. Um ein Durchbohren der Rückseite der den Bolzen aufnehmenden Metallplatte, deren Stärke etwa dem Bolzendurchmesser entspricht, zu M ' 40 ^μ'

vermeiden, sollte die Länge der Spitze 11 nicht über die Hälfte des Schaftradius hinausgehen, sondern vorzugsweise etwa vier Zehntel des Schaftradius betragen. Der Durchmesser des unteren Teiles der Spitze 11; d. h. die Stelle, an der die Oberfläche der Spitze in die Oberfläche des Zwischenteiles 12 übergeht, ist nicht größer, sondern vorzugsweise ein wenig kleiner als der Radius des Schaftes, d. h. etwa acht Zehntel von diesem. Wie oben bereits ausgeführt wurde, sind die Ausbildung und das Ausmaß des Zwischenteiles 12 nicht entscheidend, vorausgesetzt, daß dieser Teil nach außen von der Basis der Spitze weg geneigt ist und keinen flachen Absatz enthält.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Bolzen zum Einschießen in eine Metallplatte, die eine etwa dem Bolzendurchmesser entsprechende Stärke aufweist, und deren Rückseite von dem eintreibbaren Bolzen nicht durchbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen einen praktisch zylindrischen Schaft (13), einen spitzbogenförmigen Kopf (10) mit einem nicht wesentlich größeren Krümmungsradius als dem Bolzenschaftradius und eine zentrisch angeordnete Spitze (11) aufweist, die aus dem Bolzenkopf (10) in Achsrichtung des Schaftes (13) vorspringt.

2. Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser der Spitze (11) den halben Durchmesser des Bolzenschaftes (13) nicht überschreitet.

3. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Spitze (11) nicht wesentlich den halben Sehaftradiuis des Bolzens übersteigt.

4. Bolzen nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (11) spitzbogenförmig ausgebildet ist.

5. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (11) konisch ausgebildet ist.

6. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Spitze (11) mit der Oberfläche des Kopfes (10) durch eine Oberfläche (12) verbunden ist, die von der Spitze (11) nach außen verläuft.

7. Bolzen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsoberfläche (12) gekrümmt ausgebildet ist.

8. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Teiles (10) und der Spitze (11) bis auf eine Feinheit von nicht mehr als 33 Mikrozoll (³³/₄₀ μ) poliert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen