DE1263639B - Verfahren zum Verbinden von Werkstuecken durch Kerbnaegel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 25 c

Deutsche KL: 87 a-18

Nummer: 1263 639

Aktenzeichen: L 455211 c/87 a

Anmeldetag: 2. August 1963

Auslegetag: 14. März 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Werkstücken durch Kerbnägel oder -stifte.

Kerbnägel oder -stifte in der Form von konischen oder zylindrischen Stiften oder Nägeln haben als Verbindungselemente zwischen Teilen aus Metall oder Kunststoff bislang nur eine beschränkte Verbreitung erfahren. Ein wesentlicher Grund hierfür ist die im Vergleich zu Niet- oder Schraubverbindungen geringe Haltbarkeit der Kerbstiftverbindungen sowie der Umstand, daß die zu verbindenden Teile gegenüber der Kraft, die zum Eintreiben des Kerbstiftes benötigt wird, einen hinreichenden Verformungswiderstand aufweisen müssen, wenn diese Kraft nicht durch ein passendes Gegenlager für die zu verbindenden Teile aufgenommen wird. Andererseits lassen sich Kerbnagelverbindungen besonders schnell und einfach herstellen. Aus diesem Grund werden sie wirtschaftlich interessant, wenn sich ihre Haltbarkeit verbessern läßt.

Die verbindende Kraft der Kerbnagelverbindung ist die Haftreibung zwischen der Mantelfläche des Stiftes und der Innenfläche der Bohrung. Diese Haftreibung kann nur durch elastische Radialkräfte im Kerbstift entstehen, die die Kerbwülste nach außen gegen die Bohrungen pressen und entsprechende elastische Gegenkräfte in der Umgebung der Bohrung hervorrufen.

Beim Eintreiben des Kerbstiftes kommt es bisher neben der elastischen auch zu einer plastischen Verformung des Stiftsegmentes und der Bohrung. Diese Verformungen verringern die Haftreibung. Sie können sogar — je nach Form und Werkstoff des Stiftes und der zu verbindenden Teile — so weit gehen, daß infolge der Verminderung der elastischen Rückstellkräfte der Kerbstift nicht mehr hinreichend festsitzt. Sind die Reibungs- und die Formänderungswiderstände von Stift und Werkstück — die außer von den Materialeigenschaften und der Eintreibgeschwindigkeit noch von dem Querschnittsverhältnis von Stift und Bohrung abhängen — zu groß, dann besteht die Gefahr einer direkten Beschädigung des Stiftes und der zu verbindenden Teile.

Aufgabe der Erfindung ist es, die plastische Verformung von Kerbstift und Bohrung beim Eintreiben des Kerbstiftes möglichst zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das sich dadurch kennzeichnet, daß die zu verbindenden Werkstücke oder der Kerbnagel oder beide während des Eintreibens zu Ultraschall-Schwingungen angeregt werden.

Durch die Ultraschall-Schwingungen wird die Reibung zwischen der Innenwand der Bohrung und der

Verfahren zum Verbinden von Werkstücken
durch Kerbnägel

Anmelder:

Wolfgang Lewerenz,

6380 Bad Homburg, Foellerweg 68

Als Erfinder benannt:

Wolfgang Lewerenz, 6380 Bad Homburg

Mantelfläche des Kerbstiftes vermindert. Das hat wiederum eine Verringerung der plastischen Verformung des Kerbstiftes während des Eintreibens zur Folge.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich durch ein Gehäuse mit einem durch Hammerschläge oder durch den Druckstempel einer Presse belastbaren Kopfteil und einem elektromagnetisch erregten Schwinger mit einem Eintreibdorn, wobei Schwinger und Eintreibdorn je in einer Knotenebene der erregenden Ultraschallschwingung im Gehäuse gelagert sind.

Die Anwendung von Ultraschallschwingungen ist beispielsweise bei Pressen zum Stanzen von Löchern und Erzeugen von muldenartigen Blechverformungen bekannt. Dort wird jedoch beim Eindringen des zu Ultraschallschwingungen angeregten Preßstempels in das Blechmaterial eine Reibungsverminderung dadurch bewirkt, daß das Blechmaterial an der bearbeiteten Stelle zu fließen beginnt. Durch diesen Fließvorgang werden aber jegliche elastischen Rückstellkräfte im Werkstück vernichtet, was gerade beim erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden muß, bei dem die elastischen Rückstellkräfte aufrechterhalten werden sollen, um ein festes Haften der Kerbstifte in den zu verbindenden Werkstücken zu erreichen.

Ferner ist es bekannt, einen sich nicht drehenden Bohrerschaft zu Ultraschallschwingungen anzuregen und durch Axialdruck unter Zuführung eines flüssi-

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gen oder gasförmigen Kühlmittels an die Bohrstelle zum Durchbohren von Werkstücken zu verwenden. Dieser Ultraschallbohrer wird jedoch nach Beendigung des Bohrvorganges wieder aus der Bohrung herausgezogen. Sein Durchmesser muß also kleiner als der Durchmesser der Bohrung sein. Es handelt sich dabei also um eine ganz andere Aufgabenstellung als bei der Erfindung* durch welche ein fester Haftsitz des Kerbnagels oder Kerbstiftes in den Werkstücken gewährleistet sein soll, zu deren Verbindung er in sie eingetrieben wird.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird beispielsweise das in der Zeichnung dargestellte Werkzeug- verwandt.- -Das Werkzeug besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Kopfteil 2 und einem elektromagnetisch erregten Schwinger 3 mit einem daran angesetzten Eintreibdorn 4 aus Stahl. Die Länge des Schwingers 3 und des Domes 4 beträgt jeweils eine halbe Schallwellenlänge. Der Dorn 4 ist in einem Schallknoten mittels einer Platte 5 in der Öffnung des Gehäuses 1 eingespannt. Der Schwinger 3 ist ebenfalls in einer Schallknotenebene in einem Lagerring 6 gelagert.

Der Eintreibdorn_4_sitzt beim Eintreiben des Kerbnagels auf dessen Kopf auf. Die zum Eintreiben notwendigen Kräfte werden durch Hammerschläge auf den Kopfteil 2 des Gehäuses aufgebracht. Man kann den Kerbnagel auch mit Hilfe einer Presse in das

Werkstück drücken, deren Druckstempel auf den Kopfteil 2 einwirkt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verbinden von Werkstücken durch Kerbnägel oder -stifte, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Werkstücke oder der Kerbnagel oder beide während des Eintreibens des Kerbnagels zu Ultraschallschwingungen angeregt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) mit einem durch Hammerschläge oder durch den Druckstempel einer Presse belastbaren Kopfteil (2) und einem elektromagnetisch erregten Schwinger (3) mit einem Eintreibdorn (4), wobei Schwinger und Eintreibdorn je in einer Knotenebene der erregenden Ultraschallschwingung im Gehäuse gelagert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 776 800;
schweizerische Patentschrift Nr. 257 489;
französische Zusatzpatentschrift Nr. 66 991 (1. Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 1 094 908); USA.-Patentschrift Nr. 2 452 211;
Zeitschrift »American Machinist/Metalworking Manufacturing« vom 17. 11. 1961, S. 83 bis 85.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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