DE361816C

DE361816C - How to connect metal parts

Info

Publication number: DE361816C
Application number: DES57129D
Authority: DE
Original assignee: Novas SA Des Ets
Current assignee: Novas SA Des Ets
Priority date: 1921-07-29
Filing date: 1921-07-29
Publication date: 1922-10-19

Description

(S₅₇I₂₉ (S ₅₇ I ₂₉

Das Fassen oder Drücken in (kaltem Zustande wird angewendet, um Metallteile miteinander zu verbinden, woibei der eine Teil einer Gestaltsveränderung unterworfen wird, um in entsprechende Gestaltungen des anderen Teiles eindringen zu können. Diese Aufgabe liegt häufig· vor, wenn man ein metallisches Rohr auf einer Zwinge befestigen will, die innen oder außen mit Rillen versehen ist. Die ίο Verlbindung kann durch einen Ring fester gestaltet werden, der seinerseits wieder durch Drücken oder Verbreitern auf das in der Gestalt veränderte Stück aufgebracht wird und in den Rillen, in die er eingedrungen ist, festgehalten wird. Die Stützflächen dieser Ringe ig sind mehr oder .weniger den Rillen ähnlich, welche sie aufnehmen sollen. Die Gestaltsveränderungen, welche man auf diese Weise das -Metall in kaltem Zustande erleiden läßt, haben den Nachteil, daß die Widerstandsfähig- ao keit des Metalls verringert wird. Gewöhnlich entstehen dann Brüche an der Verbindungs-Grasping or pressing in the cold state is used to hold metal parts together to connect, whereby one part is subjected to a change in shape, in order to be able to penetrate into corresponding designs of the other part. This task is often present when you want to attach a metal tube to a clamp that is grooved inside or outside. The ίο connection can be made more solid with a ring be, which in turn again by pressing or widening on the in the shape modified piece is applied and held in the grooves in which it has penetrated will. The support surfaces of these rings are more or less similar to the grooves, which they should record. The shape changes that you get in this way the metal can suffer in a cold state have the disadvantage that the resistance ao speed of the metal is reduced. This usually results in breaks at the connection

stelle, also der Stelle, an welcher das Metall eine Gestaltsveränderung erlitten hat.place, i.e. the place where the metal has suffered a change in shape.

Die Erfindung ist bestrebt, diesem Übelstand abzuhelfen, indem sie Verbindungen herzustellen gestattet, in welchen trotz dar Gestaltsveränderung das Metall keine Schwächung erleidet, so daß die Verbindung keine schwache Stelle wird und sogar verstärkt wird, wenn ein Schnumpfring zur Verwendung gelangt. Die Erfindung besteht darin, daß der Querschnitt der Rillen des Stützstückes, in welches' 'das zu verbindende Stück mit geänderter Gestaltung eindringt, derart ist, daß die neutrale Faser dieses Stückes nach der Gestaltsveränderung gleiche Krümmungshalbmesser nach beiden Richtungen aufiweist. Es läßt sich leicht beweisen, daß diese Form eine derartige ist, bei welcher die Oberflächenfasern des Stückes die ao geringsten Zusammeniziehungen bzw. Dehnungen erleiden, so daß für diese Form die Festigkeit des Stückes am wenigsten geschwächt wird. Wird die Verbindung durch einen Schrumpfring gefestigt, SO¹ muß der as Verlauf der Stützoberfläche dieses Schrumpfrings genau dem der Rille entsprechen, in welche er eingreifen soll. Die Ränder des Stütestiicikes und des Ringes sind stark abzurunden, damit eine Abscherung des zwisehen sie geklemmten Stückes vermieden wird, wenn es sich zufolge der auf es einwirkenden Kräfte stark gegen die Ränder lehnt.The invention seeks to remedy this drawback by making it possible to produce connections in which, despite the change in shape, the metal does not suffer any weakening, so that the connection does not become a weak point and is even reinforced when a snubber ring is used. The invention consists in that the cross-section of the grooves of the support piece, into which the piece to be connected with a modified design penetrates, is such that the neutral fiber of this piece has the same radius of curvature in both directions after the change in shape. It can easily be proven that this shape is one in which the surface fibers of the piece suffer the slightest contractions or elongations, so that for this shape the strength of the piece is least weakened. If the connection is strengthened by a shrink ^{ring, SO 1} , the course of the support surface of this shrink ring must correspond exactly to that of the groove in which it is to engage. The edges of the stem and of the ring are to be strongly rounded off so that the piece clamped between them will not be sheared off if it leans strongly against the edges as a result of the forces acting on it.

Handelt es sich um eine Rohrverbindung, in welcher das Rohr auf ein inneres Stützstück aufgebracht wird, in dem sich eine Hohlrille befindet, so werden gemäß der Erfindung die Albmessungen dieser Rille, ihre Länge und j Tiefe derart gewählt, daß die Verringerung \ des Durchmessers des Rohres, die eintritt, wenn das Rohr in- die Rille eindringt, die Verlängerung, welche es erleidet, um das Profil der Rille anzunehmen, derart aufhebt, daß die Oberfläche des Teiles des in seiner Gestalt veränderten Rohres in der Rille seinen Wert nicht ändert, so daß seine Dichte trotz der Verlängerung nicht verringert wird.If it is a pipe joint in which the pipe is applied to an inner support piece, in which a hollow groove is located, the invention will be chosen Albmessungen this groove, their length and j depth such as that the reduction \ the diameter of the Pipe which, when the pipe penetrates into the groove, cancels the elongation which it undergoes in order to assume the profile of the groove in such a way that the surface of the part of the shape-altered pipe in the groove does not change its value, so that its density is not decreased in spite of the elongation.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beschrieben und ist in der Zeichnung dargestellt für den Fall einer Verbindung eines Rohres auf einer Zwinge ■mit Verfestigung durch einen Schrumpfring. Die Zeichnung stellt die Verhältnisse in dem Augenblick dar, in welchem das Rohr schon auf die Zwinge aufgebracht ist und der S ehr umpiring gerade im Begriff steht, aufgebracht und aufgedrückt zu werden.An embodiment of the invention is described below and is shown in FIG the drawing shown for the case of a connection of a pipe on a clamp ■ with consolidation through a shrink ring. The drawing represents the relationships in that Moment in which the pipe is already attached to the clamp and the Very umpiring is just about to get upset and to be pushed on.

Das Rohr ist mit 1 bezeichnet. DieThe tube is denoted by 1. the

Zwinge 2 ist mit einer Rille versehen, welche sich vom Punkt 3 bis zum Punkt 4 erstreckt, und deren Profil aus zwei Bögen vom Umfang 3-5 und 4-6 zusammengesetzt ist, deren Krümmungshalbmesser nach innen gerichtet ist und aus einem Bogen 5-6, dessen Krümmung nach außen gerichtet ist, wobei diese Böigen mit einer gemeinsamen Tangente ineinander übergehen. Nachdem das Rohr 1 auf die Zwinge 2 geschoben ist, wird es derart befestigt, wie es der Grund der Rille 3-4 zeigt. Gemäß der Erfindung ist das Profil dieser Rille derart, daß die neutrale Faser 7-8 eines Längsschnittes des Rohres sich beim Einfügen in die Rille derart verändert, daß sie drei Bögen 7-9, 9-10 und 10-8 aufweist, die abwechselnd in dem einen und anderen Sinne verlaufen und deren Halbmesser R gleich sind. Dieser Halbmesser R der neutralen Faser entspricht einem kleineren Halbmesser R₀ der inneren Faser und einem größeren Halibmesser der äußeren Faser. Die Zusammenziehung der inneren Faser und die Verlängerung der äußeren Faser, welche die Beanspruchung des Metalles längs dieser Linien ergeben, hängen einzig und allein vom Halbmesser R für eine gegebene Dicke e des Rohres ab.Clamp 2 is provided with a groove which extends from point 3 to point 4, and the profile of which is composed of two arcs of circumference 3-5 and 4-6, the radius of curvature of which is directed inwards and of an arc 5-6 , the curvature of which is directed outwards, these arcs merging into one another with a common tangent. After the tube 1 has been pushed onto the clamp 2, it is fastened as shown by the bottom of the groove 3-4. According to the invention, the profile of this groove is such that the neutral fiber 7-8 of a longitudinal section of the pipe changes when it is inserted into the groove so that it has three arcs 7-9, 9-10 and 10-8 which alternate in run in one sense and the other and whose radius R are the same. This radius R of the neutral fiber corresponds to a smaller radius R _{0 of} the inner fiber and a larger half diameter of the outer fiber. The contraction of the inner fiber and the elongation of the outer fiber, which result in the stress on the metal along these lines, depend solely on the radius R for a given thickness e of the pipe.

Wird die Tiefe der Rille mit E bezeichnet, die nach der transversalen Stützfläche bestimmt wird, welche die Verbindung aufweisen muß, um den vorgesehenen Zugwirkungen in der Längsrichtung zu widerstehen, so ist der Halbmesser, -welchen man einerseits den Krümmungen 7-9 und 10-8 und anderseits der Krümmung 9-10 geben muß, damit sie gleich sind, genau bestimmt. Er ist um so größer, je größer die Länge 3-4 der Klemmung ist. Es ist leicht zu erkennen, daß, wenn, die beiden entgegengesetzt gerichteten Krümmungen der neutralen Faser nicht gleich wären, die eine von ihnen gezwungenermaßen kleiner als R und die andere größer als R wäre. Nun ist bekannt, daß, j e kleiner der Krümmungshalbmesser ist, die Ermüdung des Metalles um so größer wird. Man wird also einen Mindestwert der Ermüdung· erhalten, wenn die beiden Krümmungshalbmesser der neutralen Faser gleich sind. Damit dies der Fall wird, genügt es, daß die Krümmungshalbmesser der Rille 3-5 und 4^J6 gleich dem kleinsten Halbmesser R₀ werden, und daß der Halbmesser der Kurve 5-6 gleich dem größten Halbmesser R₁ gemacht (wird.If the depth of the groove is denoted by E , which is determined according to the transversal supporting surface which the connection must have in order to withstand the intended tensile effects in the longitudinal direction, then the radius, which on the one hand corresponds to the curvatures 7-9 and 10- 8 and on the other hand must give the curvature 9-10 so that they are equal, precisely determined. The greater the length 3-4 of the clamp, the greater it is. It is easy to see that if the two oppositely directed curvatures of the neutral fiber were not the same, one of them would necessarily be less than R and the other greater than R. It is now known that the smaller the radius of curvature, the greater the fatigue of the metal. A minimum fatigue value is thus obtained when the two radii of curvature of the neutral fiber are equal. For this to be the case, it is sufficient that the radius of curvature of the groove 3-5 and 4 ^J 6 be made equal to the smallest radius R ₀ and that the radius of the curve 5-6 is made equal to the largest radius R ₁ .

•Für einen Rohrdurchmesser D und eine Dicke e, die aus praktischen Gründen kleiner als ¹Za₅ D sein muß, wird, wenn man eine Klemmtiefe E = ²/₂₅ D und eine Klemmlänge zwischen den Ebenen 7 und 8 zu L = ²J₅ D nimmt, der gemeinsame Halbmesser der beiden Krümmungen der neutralen Faser it = ²⁰Z₂OO D. • For a tube diameter D and a thickness e, which for practical reasons is less than ¹ Za must be ₅ D, is when a clamping depth E = ^_2/25 D and a clamping length between the levels 7 and 8 to L = ² J ₅ D takes the common radius of the two curvatures of the neutral fiber it = ²⁰ Z ₂ OO D.

Für e = ¹Z₂₅ D wird die Verlängerung oder Verkürzung einer Faser am UmfangFor e = ¹ Z ₂₅ D , the lengthening or shortening of a fiber at the circumference

13,8 Prozent. Diese Gestaltsveränderung übersteigt nicht die Anforderungen, die man an sehr wenig streckbare Metalle stellen kann. Man kann daher durch Anwendung der beschriebenen Verbindungsweise 'die Verbindung in der Kälte Ibei Metallen, wie z. B. Duralumin, vornehmen, die !bisher nicht in dieser Weise verbunden werden konnten.13.8 percent. This change in shape does not exceed the requirements that are made of metals that are not very ductile can. You can therefore by using the connection method described 'the connection in the cold for metals, such as B. duralumin, which! Not yet in could be linked in this way.

Wird die Verbindung des Rohres, wie in ίο der Zeichnung· dargestellt, außen auf einer mit einer hohlen Rille versehenen Zwinge ausgeführt, so wird .man gemäß der Erfindung die Abmessungen dieser Rille, ihre Länge und Tiefe so wählen, daß nach der Klemmung die Dicke des in seiner Gestalt veränderten Teils des Rohres im wesentlichen dieselbe bleibt wie vor dem Aufbringen. Dies ist möglich, weil, wenn die Masse des Metalles, das zwischen den beiden äußersten Schnitten 3 und 4 der Rille liegt, eine Ausdehnung in der Länge erfährt, wenn es¹ auf den 'Grund der Rille aufgebracht wird, was eigentlich die Dicke des Robires zu verringern strebt, diese Masse vielmehr gleichzeitig eine Verringerunig ihres Durchmessers erfährt, was im Sinne einer Vergrößerung der Dicke des Rohres wirkt. Man erkennt, daß diese beiden Wirkungen sich derart aufheben können, daß die Dicke sich nicht verändert. Die oben angegebenen Albmessungen für die Verbindung erfüllen diese Bedingung. In diesem Fall beträgt die theoretische Längsausdehnung des Rohres zwischen den Ebenen 3-4 ungefähr 16 Prozent. Durch Versuch läßt sich feststellen, daß diese Längsausdehnung sich nicht nur auf den »wischen den beiden äußersten Querebenen 3-4 (der Rille gelegenen Teil des Rohres erstreckt, sondern noch auf kleine Teile des R.ohres jenseits dieser Ebenen, so daß die wirkliche Längsausdehnung kleiner als 16 Prozent ist. Die theoretische Verkürzung in der Quere beträgt ungefähr 8 Prozent. Der Versuch zeigt, daß das Rohr im gestaltsveränderten Teil nicht mehr als um ¹Z₁₀ seiner Dicke geschwächt ist. Der auf diese Weise erzielte Widerstand der Verbindung gegen die in der Längsrichtung wirkenden Kräfte ist mindestens gleich dem eigenen Widerstände des Rohres selbst. Der Bruch erfolgt meistens an einer anderen Stelle des Rohres als an der Kfeimmstelle.If the connection of the pipe, as shown in ίο of the drawing, is carried out on the outside on a ferrule provided with a hollow groove, then according to the invention the dimensions of this groove, its length and depth will be chosen so that the thickness after clamping the changed in its shape part of the tube remains essentially the same as before application. This is possible because if the mass of metal lying between the two outermost cuts 3 and 4 of the groove experiences an expansion in length when it is applied ¹ to the bottom of the groove, which is actually the thickness of the robire seeks to reduce, this mass rather experiences a reduction in its diameter at the same time, which acts in the sense of increasing the thickness of the tube. It can be seen that these two effects can cancel each other out in such a way that the thickness does not change. The Alb measurements given above for the connection meet this condition. In this case, the theoretical longitudinal expansion of the pipe between levels 3-4 is approximately 16 percent. It can be determined by experiment that this longitudinal extension extends not only to the "between the two outermost transverse planes 3-4 (the groove part of the pipe, but also to small parts of the pipe beyond these planes, so that the real longitudinal extension is less than 16 percent. The theoretical shortening in the transverse is about 8 percent. The test shows that the tube in the modified part is not ^{weakened by more than 1} Z _{10 of} its thickness. The resistance of the connection against the in The forces acting in the longitudinal direction are at least equal to the resistance of the pipe itself. The break usually takes place at a different point on the pipe than at the point where it is bent.

Ist es ziwecikmäßig, die Verbindung durch einen Schrumpf ring zu verstärken, so besteht dieser Ring 11 aus einem äußeren zylindrisehen Teil 12-13 und einem inneren Längsprofil, das von 14 bis 15 und von 16 bis 17 nach dem Krümmungshalbmesser R^ gestaltet ist, während es von 15 bis 17 j nach derm Krümmungshalbmesser R₀ verläuft. Dieses Profil entspricht also genau dem des Rohres 1, das unter den oben erörterten Bedingungen in seiner Gestalt verändert wurde. Im Anfang ist der innere Durchmesser dieses Ringes im Punkt 18 gleich oder nur ganz wenig größer als der äußere Durchmesser des Rohres 1. Der Ring wird frei auf das Rohr aufgelegt und über die Rille 3-4 geführt. Dann wind er durch Drücken in diese Rille getrieben, und sein Profil schmiegt sich genati demjenigen des äußeren, schon festgeklemmten Rohres an, so daß der Ring das Rohr festhält, ohne dessen Gestalt trotz des Klemmungsdruokes zu verändern.If it is ziwecikweise to reinforce the connection by a shrink ring, this ring 11 consists of an outer cylindrical part 12-13 and an inner longitudinal profile which is designed from 14 to 15 and from 16 to 17 according to the radius of curvature R ^ , while it runs from 15 to 17 j to the radius of curvature R ₀ . This profile therefore corresponds exactly to that of the pipe 1, which was changed in shape under the conditions discussed above. In the beginning, the inner diameter of this ring at point 18 is the same or only slightly larger than the outer diameter of the pipe 1. The ring is placed freely on the pipe and guided over the groove 3-4. Then he winds driven into this groove by pressing, and his profile hugs that of the outer, already clamped tube, so that the ring holds the tube without changing its shape despite the clamping pressure.

Claims

Patent Claims:

1. How to connect metal parts by grasping or pressing in a cold state, characterized in that the profile of the grooves of the support piece into which the piece to be connected is pressed corresponds to the theoretical forms that the corresponding surface of this piece assumes when one its two oppositely directed knots in which the neutral fiber has the same radius of curvature.

2. Connection method according to claim 1 with .Shrinking ring, characterized in that that the profile of the support surface of the ring exactly that of the corresponding "Area corresponds to the piece that the ring is supposed to hold on to when this .Piece according to claim 1 is changed in shape, so that the profile of the .Ringes is exactly complementary to the profile of the corresponding groove.

3. Veibindweise according to claim 1, wherein the grooved Stütizstüdk is mounted inside a pipe, characterized in that the dimensions of this groove, its length and depth, are such that the elongation of the pipe and its reduction in diameter balance each other so that the thickness of the metal in the groove remains the same.

4. Connection according to claim 1, characterized in that the ends of the Ferrule, on which the connection is made, and the ends of the shrink ring are strongly rounded, so that the shearing effect is avoided, which has a sharp edge in the event of a pulling effect the liaison would exercise.

1 sheet of drawings.