DE361816C - Verbindungsweise von Metallteilen - Google Patents

Description

(S₅₇I₂₉

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-

stelle, also der Stelle, an welcher das Metall eine Gestaltsveränderung erlitten hat.

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.

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.

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.

Das Rohr ist mit 1 bezeichnet. Die

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.

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.

•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.

Für e = ¹Z₂₅ D wird die Verlängerung oder Verkürzung einer Faser am Umfang

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.

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.

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.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Verbindungsiweise von Metallteilen durch Fassen oder Drücken in kaltem Zustande, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Rillen des Stützstückes, in welche das zu verbindende Stück eingedrückt wird, den theoretischen Formen entspricht, welche die entsprechende Oberfläche dieses Stückes annimmt, wenn man ihr izwei entgegengesetzt gerichtete Knüm-•miingen verleiht, in welchen die neutrale Faser denselben Krümmungshalbmesser besitzt.

2. Verbindungsweise nach Anspruch 1 mit .Schrumpfring, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Stützfläche des Ringes genau demjenigen der entsprechenden "Fläche des Stückes entspricht, welches der Ring festhalten soll, wenn dieses .Stück gemäß Anspruch 1 in seiner Gestalt verändert ist, so daß das Profil des .Ringes genau komplementär zu dem Profil der entsprechenden Rille ist.

3. Veibindungsweise nach Anspruch 1, bei welcher das mit Rillen versehene Stütizstüdk im Innern eines Rohres angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen dieser Rille, ihre Länge und Tiefe, derart sind, daß die Längenausdehnung des Rohres und seine Durchmesserverringerung sich derart ausgleichen, daß die Dicke des Metalles in der Rille gleich bleibt.

4. Verbindungsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Zwinge, auf welcher die Verbindung erfolgt, und die Enden des Schrumpfringes stark abgerundet werden, so daß die Abscheriwirkung vermieden wird, welche eine scharfe Kante bei einer Zugwirkung auf die Verbindungsstelle ausüben würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.