DE68907281T2

DE68907281T2 - Zusammengesetzte Stabstrukturen aus mehreren miteinander verbundenen Teilen und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE68907281T2
Application number: DE89112865T
Authority: DE
Inventors: Yashuhiro Kumon; Shigetomo Matsui; Makoto Ryoji; Takeshi Yamada
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2009-07-14
Also published as: KR900001933A; AU3809889A; CN1016455B; US5075175A; EP0350927A2; DE68907281D1; EP0350927A3; KR930005271B1; JPH0225218A; JPH0736925B2; EP0350927B1; CN1041641A; AU612051B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine stangenartige Verbundstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf einen Verfahren zum Herstellen derselben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Im allgemeinen bezieht sich die Erfindung auf Verbundstrukturen aus mehreren miteinander verblockten Elementen und im spezielleren auf das Gebiet unterschiedlich geformter Gegenstände in Stangenform, die durch mechanisches Zusammenfügen wenigstens eines äußeren Elements und eines inneren Elements zu einer vereinigten Struktur gebildet sind. Beispiele solcher Strukturen sind: Schraubensitze oder Unterlegscheiben und Dichtungsringe von Teilen mechanischer Geräte und Vorrichtungen; rohrförmige Strukturen, wie Stahlrohrpfeiler für architektonische Fundamente; sowie säulenförmige Tragmaterialien mit Querschnittsformen wie kreisförmigem Profil, Winkelprofil und H-Profil.
Das äußere Element umfaßt zum Beispiel ein rohrförmiges äußeres Element aus einer Aluminiumlegierung sowie ein säulenförmiges inneres Element oder Kern aus einem Metall, wie z.B. Stahl.
Wie bekannt ist, werden Federelemente für Funktionen, wie die Aufnahme von Vibrationen und Oszillationen, in verschiedenen Maschinen und Vorrichtungen häufig verwendet. Zum Festhalten solcher Federeinrichtungen verwendet man Federsitze oder Festhalteglieder. Auch Schrauben- oder Bolzensitze, wie Unterlegscheiben, werden zum Verhindern eines Lösens der Schrauben oder Bolzen verwendet. In ähnlicher Weise finden Dichtungsringe und dergleichen häufige Verwendung. Auf dem Gebiet des Bauwesens und der Architektur werden Fundamentpfeiler zur Konstruktion von Gebäuden und dergleichen Konstruktionen auf schwachem Untergrund benötigt. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit und Lebensdauer solcher Pfeiler, insbesondere in bezug auf Korrosionsbeständigkeit über lange Zeitdauern, werden sogenannte Stahlrohrpfeiler und dergleichen verwendet.
Bei diesen Metallwaren und Baumaterialien besteht häufig das Risiko, daß sie durch Verformung aufgrund von Vibration oder Wärmeverhalten im Verlauf der Zeit fehlerhaft werden. Zum Verhindern von Veränderungen des funktionalen Leistungsvermögens dieser Materialien besteht ein zunehmender Trend zur Verwendung von aus mehreren Elementen bestehenden stangenartigen Verbundstrukturen, die durch einheitliches Zusammenfügen eines äußeren und eines inneren Elements aus unterschiedlichen Materialien, die je zur Erzielung ihrer Eigenschaften, wie mechanischer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, geeignet sind, hergestellt werden. Dieses äußere und innere Element wurden bisher durch Verfahren, wie Explosionsdruck-Verbinden, Schrumpfpassung oder Schrumpfwalzen (Patents Abstracts of Japan, Bd. 5, Nr. 57, M-064), miteinander verbunden.
Bei diesen bekannten Verbindungsverfahren handelt es sich jedoch bei der Verbindung zwischen dem äußeren und dem inneren Element an der Grenzfläche derselben um eine metallurgische Verbindung oder eine mit leichtem Druck erfolgende Verbindung. Bei wiederholter Wärmewirkung über lange Zeit oder Einwirken einer hohen Last kann somit zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element Schlupf in Längsrichtung oder in Umfangsrichtung auftreten, wodurch die Struktur nicht mehr in ihrer ursprünglich dafür gedachten Weise funktionieren kann. Außerdem sind eine große Anzahl von Verfahrensschritten bei der Herstellung dieser bekannten Strukturen erforderlich, und die Steuerung und Organisation dieser Schritte werden in beträchtlicher Weise komplizierter. Als Ergebnis hiervon werden die Herstellungskosten dieser bekannten Strukturen hoch.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung der vorstehenden, beim Stand der Technik anzutreffenden Probleme hinsichtlich stangenartiger Verbundstrukturen für Gegenstände, wie Schraubensitze und Unterlegscheiben, Federfesthaltesitze und Stahlrohrträger, sowie in der Schaffung verbesserter stangenartiger Strukturen, die sich bei niedrigen Herstellungkosten, einschließlich niedrigen Personalkosten, herstellen lassen und bei denen die jeweiligen Eigenschaften der mehreren Elemente vollständig und in vorteilhafter Weise zum Einsatz kommen. Die ursprüngliche Leistungs- und Funktionskapazität jeder stangenartigen Struktur werden im Verlauf der Zeit in unveränderter Weise aufrechterhalten; außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen solcher stangenartiger Strukturen geschaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nach Anspruch 1 eine Stangenartige Verbundstruktur geschaffen, mit wenigstens einem äußeren und einem inneren Element, die sich parallel in Längsrichtung der Struktur erstrecken und an einer dazwischen liegenden Grenzfläche mechanisch miteinander verbunden sind, indem eine - hinsichtlich der Längsrichtung und der Umfangsrichtung - Mehrzahl von einstückig an dem einen Element ausgebildeten Vorsprüngen mit jeweiligen in dem anderen Element an der Grenzfläche über die gesamte Erstreckung derselben ausgebildeten Vertiefungen verblockt sind. Bei einer speziellen Ausführungsform der stangenartigen Verbundstruktur besitzt jeder der Vorsprünge an seinem freien Ende einen überstehenden Kopf, der in verblockter Weise in eine entsprechende Vertiefung in dem anderen Element eingepaßt ist, wodurch zwischen den miteinander verbundenen Elementen eine Ankerverbindung hergestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nach Anspruch 6 ein Verfahren zum Herstellen einer stangenartigen Verbundstruktur geschaffen, die wenigstens aus einem äußeren und einem inneren Element gebildet ist, die sich parallel in Längsrichtung der Struktur erstrecken und an einer dazwischen befindlichen Grenzfläche mechanisch miteinander verbunden sind. Das Verfahren umfaßt das Bilden einer - hinsichtlich der Längsrichtung und der Umfangsrichtung - Mehrzahl von Vorsprüngen oder, alternativ hierzu, Vertiefungen an der Oberfläche des inneren Elements in desselben in einstückig damit ausgebildeter Weise, Vorbereiten des äußeren Elements in einer rohrförmigen Gestalt zum ungehinderten Umschließen des inneren Elements, relatives Positionieren der Elemente, so daß das innere Element teleskopartig in dem äußeren Element angeordnet ist, sowie Ausüben einer verengenden Kompressionskraft auf das äußere Element, so daß dieses einer plastischen Verformung und Durchmesserreduzierung unterzogen wird und dadurch ein Verblockungseingriff der Vorsprünge oder Vertiefungen mit den jeweiligen Vertiefungen bzw. Vorsprüngen hergestellt wird und die Elemente dadurch zur Bildung einer integralen stangenartigen Verbundstruktur fest zusammengefügt werden.
Im spezielleren umfaßt das Verfahren das unter Kraftaufwendung erfolgende Schichten des rohrförmigen äußeren Elements relativ zu dem inneren Element, das auf seiner Oberfläche durch ein Verfahren, wie Walzen, in Längs- und in Umfangsrichtung mit einer großen Anzahl einstückig darauf ausgebildeter Vorsprünge versehen worden ist, wobei die Vorsprünge auf dem inneren Element in verblockender Weise mit entsprechenden Vertiefungen in Eingriff treten, die dadurch in der Innenwandfläche des äußeren Elements gebildet werden, wodurch eine in Form einer Einheit vorliegende Stangenstruktur gebildet wird.
Das äußere und das innere Element lassen sich somit durch ein plastisches Verformungsverfahren vereinigen, wie Befördern des rohrförmigen äußeren Elements mit dem teleskopartig darin angeordneten inneren Element durch ein Formstück durch Ziehen oder Strangpressen, um dadurch ein Schrumpfen seines Durchmessers zu veranlassen oder das innere Element zu einer Vergrößerung seines Durchmessers zu veranlassen.
Die Art und Weise, der Nutzen sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die nachfolgend angeführten Begleitzeichnungen noch näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Beispiels der stangenartigen Verbundstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 und 3 Längsschnittansichten entlang der mit II-II bzw. III-III bezeichneten Ebenen in Fig. 1;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels der stangenartigen Verbundstruktur der Erfindung;
Fig. 5 eine Längsschnittansicht der in Fig. 4 gezeigten Struktur;
Fig. 6 und 7 Perspektivansichten, in denen jeweils in der Praxis verwendete Ausführungsformen der stangenartigen Verbundstruktur dargestellt sind;
Fig. 8 bis 15 Querschnittsansichten, in denen jeweils andere Beispiele der erfindungsgemäßen stangenartigen Verbundstruktur gezeigt sind;
Fig. 16 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Walzen eines inneren Elements mit flachen Backen zum Bilden von Vorsprüngen auf dessen Oberfläche;
Fig. 17 eine zur Fig. 16 orthogonale Draufsicht, wobei eine Backe entfernt ist;
Fig. 18 eine Seitenansicht unter Darstellung eines Verfahrens zum Walzen eines inneren Elements mit flachen Backen zur Bildung von überhängenden Teilen an seinen Vorsprüngen;
Fig. 19 eine zur Fig. 18 orthogonale Draufsicht;
Fig. 20 eine Längsschnittansicht entlang der durch die Linie XX-XX in Fig. 18 dargestellten Ebene;
Fig. 21 eine Endansicht eines inneren Elements, das zur Bildung von Vorsprüngen gewalzt worden ist; -6-
Fig. 22 und 23 Längsschnittansichten entlang der durch die Linien XXII- XXII bzw. XXIII-XXIII in Fig. 21 dargestellten Ebenen;
Fig. 24 eine Seitenansicht unter Veranschaulichung eines Walzverfahrens zum Herstellen von Vorsprüngen mit Überständen an einem inneren Element;
Fig. 25 eine zur Fig. 24 orthogonale Draufsicht;
Fig. 26 eine Längsschnittansicht entlang der durch die Linie XXVI- XXVI in Fig. 24 dargestellten Ebene;
Fig. 27 eine Längsschnittansicht eines in ein äußeres Element einzusetzenden inneren Elements;
Fig. 28 eine fragmentarische Perspektivansicht dieses inneren Elements;
Fig. 29 eine Querschnittsansicht dieses inneren Elements;
Fig. 30 eine Längsschnittansicht unter Darstellung eines äußeren Elements, das teleskopartig um das inneren Element herumpaßt;
Fig. 31 eine Querschnittsansicht des äußeren Elements;
Fig. 32 eine Längsschnittansicht unter Darstellung der Art und Weise, in der das in Fig. 30 gezeigte äußere Element durch Hindurchziehen durch ein Formstück zur Ausführung einer plastischen Verformung sowie einer Durchmesserkontraktion relativ zu dem in Fig. 27, 28 und 29 gezeigten inneren Element veranlaßt wird;
Fig. 33 eine Querschnittsansicht der stangenartigen Verbundstruktur, die durch das in Fig. 32 dargestellte Verfahren in Form einer einheitlichen Struktur hergestellt ist;
Fig. 34 eine Längsschnittansicht eines inneren Elements mit Vorsprüngen mit an deren Spitzen ausgebildeten, überstehenden Köpfen;
Fig. 35 eine Längsschnittansicht einen äußeren Elements, das um das in Fig. 34 gezeigte innere Element herumpaßt; und
Fig. 36 eine Längsschnittansicht unter Darstellung der Art und Weise, in der das in Fig. 35 gezeigte äußere Element durch Hindurchziehen durch ein Formstück zu einer plastischen Verformung und Kontraktion seines Durchmessers relativ zu dem in Fig. 34 gezeigten inneren Element veranlaßt wird.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die stangenartige Verbundstruktur 1 aus zwei miteinander verblockten Elementen, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, stellt ein grundlegendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar und kann für Teile, wie verschiedene Rotorwellen von Maschinen und Vorrichtungen, verwendet werden. Diese Struktur 1 umfaßt ein rohrförmiges äußeres Element 2 aus einer Aluminiumlegierung sowie ein damit verblocktes inneres Element oder Kern 3 aus Stahl. Diese beiden Elemente 2 und 3 sind durch den festen Eingriff einer großen Anzahl von mit der gesamten zylindrischen Oberfläche des Kerns 3 einstückig ausgebildeten und strahlenförmig davon wegstehenden stiftartigen Vorsprüngen 5,5, ... in eine Mehrzahl von in der Innenwandungsfläche des äußeren Elements 2 ausgebildeten Vertiefungen 4 mechanisch und in integraler Weise miteinander verbunden.
Bei Verwendung dieser stangenartigen Struktur 1 aus zwei miteinander verblockten Elementen als Welle oder Spindel, besitzt diese im Betrieb eine hohe Beständigkeit in ihrer Axial- und ihrer Umfangsrichtung hinsichtlich Schwingungen und Vibrationen. Es besteht daher keine Möglichkeit von Schlupf, Scheren, Verformen oder anderen widrigen Folgen.
Bei einer in den Fig. 4 und 5 dargestellten Modifizierung des vorstehend beschriebenen Beispiels besitzen die von der gesamten zylindrischen Oberfläche des Kerns 3 strahlenförmig weg stehenden Vorsprünge 5a, 5a, ... jeweils T-förmige Köpfe an ihren äußeren Enden, die überstehende Teile bilden, die tief in die Innenbereiche des äußeren Elements 2 eingreifen. Durch diese Verblockungsweise besitzt die resultierende integrale Struktur 11 einen hohen Widerstand gegen Schlupf, Scheren und Verformung in Radialrichtung, wie dies durch Ursachen wie Wärmeausdehnung bei Temperaturschwankungen entstehen kann.
Das in Fig. 6 gezeigte Beispiel zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die beiden vorstehend beschriebenen stangenartigen Strukturen 1 und 11 in Stücke geteilt sind, die eine spezielle Form eines kurzen Zylinders oder Rings 12 mit einer Bohrung 31 aufweisen und als Schraubensitze oder Unterlegscheiben dienen. In dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel ist die Kombination des inneren und des äußeren Elements 13, 32 umgekehrt, und das innere Element besteht aus einer Aluminiumlegierung. Diese Struktur ist zur Verwendung als Dichtungsring in Maschinen teilen geeignet.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem die stangenartige Struktur 14 in Form einer Säule mit quadratischem Querschnitt vorliegt. Diese stangenartige Struktur 14 umfaßt ein einen quadratischen Querschnitt aufweisendes rohrförmiges äußeres Element 2a aus einer Aluminiumlegierung sowie ein inneres Element bzw. einen Kern 3a mit quadratischem Säulenquerschnitt, das bzw. der in verblockter Weise koaxial in das äußere Element 2a eingepaßt ist. Diese beiden Elemente 2a und 3a sind fest und in Form einer Einheit miteinander verbunden, und zwar durch die mechanische Verblockung einer großen Anzahl von Vorsprüngen 5, 5, ... des Kerns 3a mit entsprechenden Vertiefungen 4, 4, ... in dem äußeren Element 2a in ähnlicher Weise, wie bei den zuvor beschriebenen Beispielen. Ein relatives Auftreten von Schlupf, Scheren oder Verformung zwischen diesen beiden Elementen ist somit verhindert.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, besitzt die stangenartige Struktur 15 den Querschnitt eines Winkelmaterials, wobei sowohl das äußere Element 2a als auch der innere Kern 3a einen L-förmigen Querschnitt besitzen. In ähnlicher Weise wie bei den vorangehenden Beispielen sind dieses innere und äußere Element 2a und 3a durch die mechanische Verblockung der Vorsprünge 5, 5, ... des Kerns 3a mit den entsprechenden Vertiefungen 4, 4, ... in dem äußeren Element 2a fest und in integraler Weise miteinander verbunden.
Bei einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, ist die stangenartige Struktur 16 in Form eines H-Trägers mit einem äußeren Element 2a und einem Kern 3a ausgebildet, die durch die Verblockung der Vorsprünge 5, 5, ... in ähnlicher Weise wie bei den vorausgehenden Beispielen miteinander verbunden sind. Bei einer weiteren Ausführungsform, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist, besitzt die stangenartige Struktur 16a ein äußeres Element 2a aus Aluminium, das einen im Querschnitt blumenförmigen Umriß aufweist, sowie einen Stahlkern 3a kreisförmigen Querschnitts, wobei die Elemente wie bei den vorausgehenden Beispielen in miteinander verblockter Weise verbunden sind. Die vorstehend beschriebenen und in den Fig. 8 bis 11 dargestellten stangenartigen Strukturen eignen sich für verschiedene Zwecke, wie Baumaterialien für Gebäude- und Fundamentpfeiler.
Die Fig. 12 und 13 zeigen Anwendungen der vorliegenden Erfindung bei rohrförmigen stangenartigen Strukturen 17 und 18 mit im Querschnitt kreisförmigem bzw. quadratischem Umriß und mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden hohlen Innenraum runden bzw. quadratischen Querschnitts. Auch diese Strukturen umfassen ein äußeres Element 2b und ein inneres Element bzw. einen Kern 3b, die ähnlich wie bei den vorausgehenden Beispielen in integraler Weise miteinander verbunden sind.
Weitere Beispiele für die Anwendung der Erfindung sind in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Die äußeren Elemente 2b dieser stangenartigen Strukturen 19 und 20 besitzen eine im Querschnitt kreisförmige Außenkontur. Der Kern 3b der stangenartigen Struktur 19 besitzt einen dreieckigen Querschnitt, während es sich bei dem Kern der stangenartigen Struktur 20 um zwei parallel voneinander beabstandete innere Elemente 3c, 3c mit je rechteckigem Querschnitt handelt. Bei jeder dieser stangenartigen Strukturen 19 und 20 sind das äußere Element und der Kern wie bei den vorausgehenden Beispielen in integraler Weise miteinander verbunden.
Die stangenartigen Strukturen aus den paarweise miteinander verblockten Elementen mit der vorstehend erläuterten Konstruktion werden in der nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 36 dargestellten Weise hergestellt.
Zuerst wird, wie in den Fig. 16 bis 20 dargestellt, ein zylindrisches inneres oder Kernelement 3 mit kreisförmigem Querschnitt zwischen planaren Walzbacken 23 und 24 gerollt, die auf ihren Arbeitsflächen in Längsrichtung verlaufende Nuten 21 und in Querrichtung verlaufende Nuten 22 mit einer geringen Schrägstellung aufweisen, so daß stiftförmige Vorsprünge 5, 5, ... in einem schraubenlinienförmigen Muster auf der zylindrischen Oberfläche des Kernelements 3 gebildet werden.
Ein in der vorstehend beschriebenen Weise gebildetes Kernelement 3 besitzt zwischen den Vorsprüngen 5 ausgebildete Nuten, wie dies in den Fig. 21 und 22 dargestellt ist. Durch Ausüben einer Drück- und Stauchwirkung auf die Spitzen aller Vorsprünge 5 des Kerns 3 mittels flacher Backen 23a und 23a mit glatten Arbeitsflächen, wie dies in den Fig. 24 und 25 gezeigt ist, kann ein Kernelement 31 hergestellt werden, das Vorsprünge 51 mit T-förmigen überstehenden Köpfen an ihren Spitzen besitzt durch Walzen hergestellt werden. Der innere Kern 3, 31 kann auch durch einen Strangpreßvorgang oder durch Ziehen durch ein Formstück hergestellt werden.
Der in der vorstehend erläuterten Weise hergestellte innere Kern 3 oder 31 wird dann auf mechanischem Wege mit einen rohrförmigen äußeren Element 2 verbunden, um eine eine Einheit bildende stangenartige Struktur zu bilden, wie dies nachstehend erläutert ist.
Es wird ein rohrförmiges Element 2 vorbereitet, wie es in den Fig. 30 und 31 gezeigt ist, und zwar mit einem Innendurchmesser, der ein bestimmtes Übermaß größer als der Außendurchmesser des in den Fig. 27, 28 und 29 gezeigten Kerns 3 einschließlich der Vorsprünge 5, 5, ... desselben ist. Dann werden in der in den Fig. 32 und 33 gezeigten Weise dieses äußere Element 2 und der innere Kern 3 in einem relativ übereinander angeordneten bzw. teleskopartig ineinandergeschobenen Zustand angeordnet, und mittels einer geeigneten Formvorrichtung, wie Quetschwalzen, wird das äußere Element 2 von außen her nach innen gedrückt und auf die Außenfläche des Kerns 3 gepreßt, so daß es eine plastische Verformung und eine Durchmesserverringerung erfährt. Als Ergebnis hiervon werden die Vorsprünge 5 des Kerns 3 in der in Fig. 33 gezeigten Weise in die Innenwandungsfläche des äußeren Elements 2 gedrückt wobei sie sich in diese einkrallen, wodurch die beiden Teil in miteinander verblockter Weise zusammengefügt sind und eine integrale stangenartige Struktur 1 bilden, wie sie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist.
Im Falle eines inneren Kerns 31 mit Vorsprüngen 51 mit überstehenden Kopfteilen an deren Spitzen werden dieser Kern 31 sowie ein äußeres Element 2 mit einem Innendurchmesser, der um ein bestimmtes Übermaß größer ist als der äußere Gesamtdurchmesser der Vorsprünge 51 - wie sie in den Fig. 34 und 35 gezeigt sind -, übereinander angeordnet. Dann wird in der in Fig. 36 gezeigten Weise ein Ende des äußeren Elements 2 durch ein Klemmglied 21 festgeklemmt und in Pfeilrichtung gezogen, so daß das äußere Element 2 durch ein stationäres Formstück 22 gezogen wird und damit zu seiner Durchmesserreduzierung einer plastischen Verformung unterzogen wird, um dadurch relativ zu dem Kern 31 eine Quetschwirkung aufzubringen. Als Ergebnis hiervon werden die Vorsprünge 51, 51, ... dazu veranlaßt, sich in die Innenfläche des äußeren Elements 2 einzukrallen, wodurch die beiden Elemente 2 und 31 in Form einer eine Einheit bildenden stangenartigen Struktur mechanisch miteinander verbunden, wie dies in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
Das vorstehend erläuterte Verfahren kann zur Herstellung stangenartiger Strukturen unterschiedlicher Art verwendet werden, von denen einige in den Fig. 8 bis 15 gezeigt sind. Die Erfindung ist vorstehend zwar unter Bezugnahme auf Beispiele von stangenartigen Strukturen beschrieben worden, die je zwei in integraler Weise miteinander verbundene Elemente aufweisen, doch es versteht sich, daß die Prinzipien der Erfindung ebenso gut bei stangenartigen Strukturen mit mehr als zwei Elementen anwendbar sind. Vor dem Schritt der mechanischen Beaufschlagung des äußeren Elements derart, daß sich dieses in seinem Durchmesser gegen das innere oder Kernelement verringert, kann außerdem ein geeigneter Industriekleber oder eine korrosionsverhütende Zusammensetzung zum Verhindern einer elektrolytischen (galvanischen) Korrosion auf die jeweilige Oberfläche der beiden Elemente aufgebracht werden, die längs der dazwischen vorhandenen Grenzfläche in verblockter Weise miteinander in Eingriff zu bringen sind.
Aufgrund der Konstruktion der stangenartigen Struktur der vorliegenden Erfindung, bei dem ein äußeres Element und ein Kernelement in verblockter Weise zusammengefügt werden und dadurch eine Einheit bilden, wie dies vorstehend beschrieben wurde, ist die stangenartige Struktur für einen großen Bereich von Anwendungen geeignet, wie Schrauben- und Bolzenunterlegscheiben, Dichtungsringe sowie Stahlrohrpfeiler für Bauzwecke. Ein vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen stangenartigen Struktur besteht darin, daß sie sehr beständig gegen Verformung, wie relativen Schlupf, zwischen dem äußeren und dem inneren Element in Umfangsrichtung oder in Längsrichtung aufgrund von Vibrationen, Schwingungen oder thermischer Beanspruchung bei Verwendung derselben ist. Dadurch lassen sich die ursprünglichen Leistungs- und Funktionseigenschaften der stangenartigen Struktur über die Zeit hinweg unbeschränkt aufrechterhalten. Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das vorstehend erläuterte Verfahren zum Herstellen der stangenartigen Strukturen weniger Bearbeitungszeit (Mannstunden) als herkömmliche Verfahren, wie Explosionsformen oder Explosionsdruck-Zusammenpassen und Schrumpfzusammenpassen, benötigt. Außerdem läßt sich das Verfahren bei niedrigeren Kosten unter Bildung einer festeren Verbindung zwischen innerem und äußerem Element ausführen.

Claims

1. Stangenartige Verbundstruktur (1), mit wenigstens einem äußeren Element (2) und einem inneren Element (3), die sich parallel in Längsrichtung der Struktur erstrecken und an einer dazwischen liegenden Grenzfläche mechanisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Verblockung einer - hinsichtlich der Längsrichtung und der Umfangsrichtung - Mehrzähl von einstückig an dem einen Element ausgebildeten Vorsprüngen (5) mit jeweiligen in dem anderen Element an der Grenzfläche über die gesamte Erstreckung derselben ausgebildeten Vertiefungen (4) gebildet ist.

2. Stangenartige Verbundstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Vorsprünge (5a) an seiner freien Spitze einen überstehenden Kopf aufweist und die jeweilige Vertiefung (4) eine entsprechende Gestalt besitzt, so daß zwischen den Elementen eine enge Verbindung gebildet ist.

3. Stangenartige Verbundstruktur (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element (3) in Form einer massiven Stange vorliegt.

4. Stangenartige Verbundstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element eine rohrtörmige Gestalt (32) besitzt.

5. Stangenartige Verbundstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element wenigstens zwei parallel voneinander beabstandete Stangen (3c) umfaßt.

6. Verfahren zum Herstellen einer stangenartigen Verbundstruktur aus wenigstens einem äußeren und einem inneren Element, die sich parallel in Längsrichtung der Struktur erstrecken und an einer dazwischen befindlichen Grenzfläche mechanisch miteinander verbunden sind,

gekennzeichnet durch folgenden Schritte:

Bilden einer - hinsichtlich der Längsrichtung und der Umfangsrichtung - Mehrzahl von Vorsprüngen oder, alternativ hierzu, Vertiefungen auf der Oberfläche des inneren Elements in einstückig damit ausgebildeter Weise;

Vorbereiten des äußeren Elements in einer rohrförmigen Gestalt zum ungehinderten Umschließen des inneren Elements und relatives Positionieren der Elemente, so daß das innere Element teleskopartig in dem äußeren Element angeordnet ist; sowie

Ausüben einer verengenden Kompressionskraft auf das äußere Element, so daß dieses einer plastischen Verformung und Durchmesserreduzierung unterzogen wird und dadurch ein Verblockungseingriff der Vorsprünge oder Vertiefungen mit den jeweiligen Vertiefungen bzw. Vorsprüngen hergestellt wird und die Elemente dadurch zur Bildung einer integralen stangenartigen Verbundstruktur fest zusammengefügt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verengende Kompressionskraft durch Ziehen des äußeren Elements mit dem teleskopartig darin angeordneten inneren Element durch ein Ziehwerkzeug erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element durch einen Walzvorgang mit den Vorsprüngen oder Vertiefungen versehen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element durch einen Strangpreßvorgang mit den Vorsprüngen oder Vertiefungen versehen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Element durch Ziehen durch ein Ziehwerkzeug mit den Vorsprüngen oder Vertiefungen versehen wird.