DE202009000794U1

DE202009000794U1 - Reibgeschweißtes Metallteil

Info

Publication number: DE202009000794U1
Application number: DE200920000794
Authority: DE
Original assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Current assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-01-21

Abstract

Reibgeschweißtes Metallteil, gekennzeichnet durch:
ein Aufnahmeteil (1) mit einer runden Öffnung (5);
ein bolzenartiges Niet-Teil (2) mit einem Endabschnitt (6), dessen Durchmesser der lichten Weite der runden Öffnung (5) entspricht und in dieser zentrisch aufgenommen ist,
wobei das Aufnahmeteil (1) und das bolzenartige Niet-Teil (2) durch Reibschweißen unter Ausbildung eines Schweißwulstes (4) im Bereich des Aufeinandertreffens der beiden Teile (1, 2) miteinander verbunden sind und der Endabschnitt des bolzenartigen Niet-Teils (2) in der runden Öffnung (5) an seinem freien Ende (7) in der runden Öffnung (5) vernietet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein reibgeschweißtes Metallteil.
Nachfolgend wird die Erfindung generell erläutert, sie eignet sich aber insbesondere für gebaute Kolben für Verbrennungsmotoren oder Lagerböcke für Federauflagen und ähnliches.
Es ist bekannt, zwei Metallteile durch Reibschweißen miteinander zu verbinden. Insbesondere ist es bekannt, wie beispielsweise in der WO 2006/034862 A1 beschrieben, bei einem Kühlkanalkolben einen Kolbenboden mit einem Kolbenschaft durch Schweissen zu verbinden.
Bei bestimmten Anwendungen ist es jedoch von Nachteil, wenn die durch Schweissen oder Reibschweissen ausgebildete Schweißwulst unerwünscht groß auftritt. Es ist auch nachteilig, das die Schweissverbindung üblicherweise nachgearbeitet werden muß, um überstehendes Material zu entfernen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache und sichere Verbindung von zwei Metallteilen zu schaffen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein reibgeschweißtes Metallteil nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß können nun sehr dünne, instabile Bolzen geschweißt werden, ohne daß diese eine Formänderung erfahren, denn sie sind durch die Öffnung im aufnehmenden Teil abgestützt. Durch das Nieten wird die Schweißwulst auf der freien Oberfläche des Aufnahmeteils vermieden.
Das verbundene Metallteil ist herstellbar durch: Reibschweißen des bolzenartigen Teils auf/in der Bohrung des gelochten Aufnahmeteils, wobei die Längsachse des bolzenartigen Teils mit der Zentralachse der runden Öffnung fluchtet, unter Durchdringen eines Vorderabschnitts des Bolzens durch die runde Öffnung unter Herstellung eines Schweißwulstes an dem Ort, an dem das bolzenartige Teil auf dem Aufnahmeteil mit einer runden Öffnung aufliegt; und Nieten der reibgeschweißten Metallanordnung durch Stauchen des nach dem Reibschweißen aus der runden Öffnung hervortretenden Bolzenabschnitts rechtwinkelig zur Längsachse des bolzenartigen Niet-Teils unter Herstellung eines versenkten Nietkopfes. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Dadurch, das die beiden zu verbindenden Metallteile durch Reibschweißen und mechanisch durch Nieten miteinander verbunden werden, kann die Ausbildung eines Schweißwulstes auf der Unterseite der Reibschweißverbindung vermieden werden, wodurch aufwendiges Nacharbeiten entfällt und eine Verbindung erhöhter Haltbarkeit erzielt wird.
Zum erfolgreichen Verbinden kann bspw. ein Schmiedehub die Nietverbindung zwischen den beiden zu verbindenden Metallteilen schließen. Je nach Material kann das Nieten auch bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste zu verbindende Metallteil ein Kolbenboden und das zweite zu verbindende Metallteil ein Kolbenring. Es kann so aber auch ein Lagerbock für Federauflagen produziert werden.
Um bei bestimmten Anforderungen die Qualität eines gebauten Metallbauteils, insbesondere eines Kolbens zu verbessern und gleichzeitig ein sehr wirtschaftliches Metallbauteil herzustellen, kann es von Vorteil sein, wenn der Werkstoff des ersten und des zweiten Metallteils in der Legierung verschieden ist. Es kann beispielsweise das erste Metallteil eine feste bzw. auch eine hoch feste Legierung wie Hochtemperaturstahl (Definition für hochfeste Legierung: s. „Stahlschlüssel" 2007, Verlag Stahlschlüssel Wegst 2007) und für das zweite Metallteil ein minderwertiger/weicherer oder preiswerter Werkstoff eingesetzt werden. Es versteht sich, daß sich die Werkstofflegierungen sowohl auf Stahl oder Aluminiumlegierungen beziehen oder eine Kombination aus Stahl und Aluminiumlegierung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht an der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand eines reibgeschweißten Metallteils unter Bezugnahme auf die dazugehörige Zeichnung näher erläutert, auf die sie keineswegs eingeschränkt ist. Es zeigen:
1 die beiden zu verbindenden Teile vor dem Verbindungsvorgang; und
2 ein reibgeschweißtes Metallteil
Die 1 zeigt die beiden Ausgangsteile – das Aufnahmeteil 1 mit der Bohrung 5 und das bolzenartige Niet-Teil 2, das einen etwas größeren Außendurchmesser als die lichte Weite der Bohrung 5 besitzt. Das bolzenartige Niet-Teil 2 wird nun auf der Bohrung 5 des gelochten Aufnahmeteils 1 ausgerichtet, wobei die Längsachse des bolzenartigen Niet-Teils 2 mit der Zentralachse der runden Öffnung 5 fluchtet, und unter Durchdringen eines Vorderabschnitts des Bolzens 2 durch die runde Öffnung 5 unter Herstellung eines Schweißwulstes 4 an dem Ort, an dem das bolzenartige Niet-Teil 2 auf dem Aufnahmeteil mit einer runden Öffnung 5 aufliegt, reibgeschweißt. Eine Reibschweißbereich 8 bildet sich in der Bohrung 5 und ein Reibschweißwulst 4 entsteht auf der Aufnahmeteiloberfläche beim Eintritt des bolzenartigen Niet-Teils 2. Das Reibschweißen wird nun so lange durchgeführt, bis das Ende des bolzenartigen Niet-Teils 2 die Bohrung 5 durchsetzt hat und aus dieser hervortritt. Nun wird Nieten der reibgeschweißten Metallanordnung durch Stauchen des nach dem Reibschweißen aus der runden Öffnung hervortretenden Bolzenabschnitts rechtwinkelig zur Längsachse des bolzenartigen Niet-Teils 2 unter Herstellung eines versenkten Nietkopfes durchgeführt.
Auf diese Art und Weise wird eine mechanisch durch Formsitz gesicherte Reibschweißverbindung zwischen zwei Teilen hergestellt.
Ein typisches bolzenartiges Niet-Teil 2 ist aus einer Eisenlegierung und weist einen Durchmesser von 4–60 mm auf, bevorzugt von 6–40 mm. Ein geeignetes Aufnahmeteil 1 aus einer Eisenlegierung hat eine Dicke von 4–60 mm, bevorzugt zwischen 5–40 mm.
Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, sind für den Fachmann, an den sich diesen Erfindung wendet, verschiedenste alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Durchführung der Erfindung ersichtlich, wie von den beigefügten Ansprüchen definiert.

1: Aufnahmeteil
2: bolzenartiges Niet-Teil
3: Nietunterlage
4: Schweißwulst auf Aufnahmeteiloberfläche
5: runde Öffnung im Aufnahmeteil
6: Endabschnitt von 2
7: gestauchtes Ende des bolzenartigen Niet-Teils
8: Schweißbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/034862 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Stahlschlüssel" 2007, Verlag Stahlschlüssel Wegst 2007 [0011]

Claims

Reibgeschweißtes Metallteil, gekennzeichnet durch: ein Aufnahmeteil (1) mit einer runden Öffnung (5); ein bolzenartiges Niet-Teil (2) mit einem Endabschnitt (6), dessen Durchmesser der lichten Weite der runden Öffnung (5) entspricht und in dieser zentrisch aufgenommen ist, wobei das Aufnahmeteil (1) und das bolzenartige Niet-Teil (2) durch Reibschweißen unter Ausbildung eines Schweißwulstes (4) im Bereich des Aufeinandertreffens der beiden Teile (1, 2) miteinander verbunden sind und der Endabschnitt des bolzenartigen Niet-Teils (2) in der runden Öffnung (5) an seinem freien Ende (7) in der runden Öffnung (5) vernietet ist.
Metallteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bolzenartige Niet-Teil aus einer Eisenlegierung ist und einen Durchmesser von 4–60 mm aufweist, bevorzugt von 6–40 mm.
Metallteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (1) aus einer Eisenlegierung eine Dicke von 4–60 mm, bevorzugt zwischen 5–40 mm besitzt.