DE4447625C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her­ stellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten An­ lagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlagefläche und einer auf der zweiten Anlagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander ge­ bracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Fügeteils zusammen einen Hohlraum bilden, in den Hohlraum eine formbare und aushärtbare Masse eingebracht wird, die formbare und aus­ härtbare Masse zu einem Formteil geformt wird und das Form­ teil aushärtet, so daß das Formteil flächenhaft an dem ersten Fügeteil und an dem zweiten Fügeteil anliegt und einen Teil eines Formschlußelementes bildet, das zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Belastungsrichtung längs der Anlageflächen relativ zu­ einander fixiert, und das Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweite Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 5,314,282 (Murphy et al.) bekannt.

Bei dem in der genannten US-Patentschrift offenbarten Verfah­ ren ist jedoch nachteilig, daß der Hohlraum zur Anwendung des Verfahrens beidseitig zugänglich sein muß, um zwei im wesent­ lich konisch geformte Befestigungsmittel aus einander entge­ gengesetzten Richtungen in den Hohlraum einführen zu können.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, das es erlaubt, die beiden Fügeteile auch bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums miteinander zu verbinden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein für die formbare und aushärtbare Masse undurch­ lässiger, flexibler Sack in den Hohlraum eingebracht wird, daß anschließend die formbare und aushärtbare Masse in den Sack eingefüllt wird und daß die formbare und aushärtbare Masse derart mit einem Druck beaufschlagt wird, daß die in dem Sack angeordnete formbare und aushärtbare Masse zu dem Formteil geformt wird, wobei das Formteil Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Form­ schlußelement in dem Hohlraum fixiert.

Das erfindungsgemäße Konzept bietet den Vorteil, daß das Her­ stellen einer die beiden Fügeteile miteinander verbindenden Fügeverbindung auch bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums ohne weiteres möglich ist. Darüber hinaus ist es dadurch, daß die formbare und aushärtbare Masse erst nach dem Einbringen des flexiblen Sackes in den Hohlraum in denselben eingefüllt wird, möglich, die in den flexiblen Sack jeweils einzufüllende Menge der formbaren und aushärtbaren Masse ge­ nau auf das Volumen des jeweiligen Hohlraums abzustimmen, so daß eine hohe Flexibilität des Verfahrens und eine optimale Ausnutzung der formbaren und aushärtbaren Masse gewährleistet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann angewandt werden, wenn nur das erste Fügeteil durchbrochen ist und daher der Hohl­ raum nur einseitig zugänglich ist. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren kann aber auch angewandt werden, wenn auch die Ausneh­ mung des zweiten Fügeteils einen Durchbruch darstellt, wobei der Hohlraum in diesem Fall ein- oder zweiseitig zugänglich sein kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die formbare und aushärtbare Masse derart zu einem Formteil geformt wird, daß das Formschlußele­ ment im wesentlichen die Form eines Nietes mit zwei Niet köpfen aufweist. In diesem Fall können die mit konventio­ nellen Nietverbindungen gemachten Erfahrungen und die für diese entwickelten Berechnungsverfahren zumindest teilweise zur Bestimmung der Tragfähigkeit der Fügeverbindung herange­ zogen werden.

Ferner erlauben es Formschlußelemente in konventioneller Nietform, tragfähige Fügeverbindungen herzustellen, bei denen die Querschnitte der Formschlußelemente längs der Anlage­ flächen klein im Verhältnis zu den Anlageflächen selbst sind, so daß geringe Materialmengen zur Bildung der Formschlußele­ mente genügen.

Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß der Hohlraum nach dem Einbringen des form­ baren und aushärtbaren Materials durch Abdeckungen ver­ schlossen wird, bis das formbare und aushärtbare Material ausgehärtet ist. Auf diese Weise wird ein Auslaufen des form­ baren und aushärtbaren Materials aus dem Hohlraum und ein Eindringen unerwünschter Fremdstoffe in den Hohlraum vor dem Aushärten vermieden.

Günstig ist es, die Umgebungsbedingungen derart zu verändern, daß das Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse beschleunigt wird, was je nach Art der formbaren und aushärtbaren Masse beispielsweise durch Temperaturerhöhung, Temperaturerniedrigung oder Begasung erreicht werden kann.

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Fügeverbindung ist es von Vorteil, ein festes, vorgefertigtes Strukturteil vor dem Aus­ härten des Formteiles in den Hohlraum einzubringen.

Wird das Strukturteil vorteilhafterweise vor dem Einbringen der formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum einge­ bracht, so läßt sich die zum Füllen des verbliebenen Hohl­ raums erforderliche Menge formbarer und aushärtbarer Masse besonders einfach bestimmen.

Um eine Gewichtsersparnis zu erzielen, kann das Strukturteil nach dem Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum entfernt werden. In diesem Fall dient das Struk­ turteil lediglich der Formgebung des Formteils.

Soll das Strukturteil wieder aus dem Hohlraum entfernt wer­ den, so ist es günstig, die Oberfläche des Strukturteils vor dem Einbringen in den Hohlraum mit einem Trennmittel zu ver­ sehen.

Wird aus funktionellen Gründen eine Verbindung zwischen ein­ ander abgewandten Oberflächen der Fügeteile gewünscht, so kann diese dadurch hergestellt werden, daß das Strukturteil derart in den Hohlraum eingebracht wird, daß nach seiner Ent­ fernung aus dem Hohlraum das Formschlußelement eine das Form­ schlußelement quer zu den Anlageflächen durchsetzende Öffnung aufweist.

Die mechanischen Eigenschaften des Formteils lassen sich da­ durch günstig beeinflussen, daß die formbare und aushärtbare Masse vor dem Einbringen in den Hohlraum mit Zusatzstoffen wie beispielsweise Langfasern, Kurzfasern, Kugeln, Partikeln oder ähnlichem vermischt wird.

Günstig ist es, den Sack vor dem Einfüllen der formbaren und aushärtbaren Masse relativ zu dem Hohlraum zu fixieren, um zu verhindern, daß der Sack aus dem Hohlraum herausgedrückt wird.

Besonders günstig ist es, wenn Bereiche des Sackes, die nicht an dem Formschlußelement anliegen, nach dem Aushärten der formbaren und aushärtbaren Masse abgetrennt werden. Es be­ steht dann keine Gefahr, daß fremde Objekte in über die Ober­ fläche der Fügeteile vorstehenden Bereichen des Sackes hängenbleiben.

Der Sack kann aus einem textilen Gewebe, zum Beispiel Keramikfasergewebe oder Kohlenstoffasergewebe bestehen.

Vorteilhafterweise wird ein Sack aus einem solchen Material und mit einer solchen Struktur verwendet, daß der Sack die Festigkeit des Formschlußelementes erhöht.

Besonders günstig ist es, wenn ein Sack aus einem gasdurch­ lässigen Material verwendet wird, da in diesem Fall von der formbaren und aushärtbaren Masse verdrängtes Gas durch die Wand des Sackes entweichen kann und kein gesonderter Ent­ lüftungskanal benötigt wird.

Jede Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl manuell als auch automatisiert durchgeführt werden.

Eine Vorspannung der Fügeteile läßt sich dadurch erreichen, daß die Fügeteile während des Einbringens der formbaren und aushärtbaren Masse und während des Aushärtens mittels einer Spanneinrichtung zusammengespannt werden, wobei die Vor­ spannung nach Entfernen der Spanneinrichtung erhalten bleibt.

Ferner betrifft die Erfindung eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren geeignete Vorrichtung zum Her­ stellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten An­ lagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlagefläche und einer auf der zweiten An­ lagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlage­ fläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Fügeteils zusammen einen Hohlraum bilden, wobei die Vorrichtung einen Einguß­ kanal zum Einbringen einer formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum, einen Durchführdorn zum Einbringen eines für die formbare und aushärtbare Masse undurchlässigen, flexiblen Sackes in den Hohlraum und einen Druckstempel zum Beauf­ schlagen der formbaren und aushärtbaren Masse mit einem Druck umfaßt.

Eine solche Vorrichtung ist vorzugsweise für das Herstellen einer Fügeverbindung bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums vorzusehen.

Günstig ist es, wenn eine solche Vorrichtung eine Einrichtung zum Fixieren des Sackes in seiner Lage relativ zu dem Hohlraum umfaßt. Mit einer solchen Einrichtung kann ver­ hindert werden, daß der Sack beim Formen der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum herausgedrückt wird.

Besonders günstig ist es, wenn die Vorrichtung darüber hinaus eine Trenneinrichtung zum Abtrennen nicht an der ausgehär­ teten formbaren und aushärtbaren Masse anliegender Bereiche des Sackes umfaßt.

Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung sowohl einen Ein­ gußkanal, Abdeckungen zum Verschließen der Mündungsöffnungen des Hohlraums und einen Entlüftungskanal als auch einen Durchführdorn zum Einbringen eines Sackes in den Hohlraum und einen Druckstempel. Eine solche Vorrichtung ist für die Her­ stellung einer erfindungsgemäßen Fügeverbindung bei ein- und beidseitiger Zugänglichkeit des Hohlraumes gleichermaßen ge­ eignet.

Weist die Vorrichtung einen Eingußkanal und/oder einen Ent­ lüftungskanal auf, so ist es von Vorteil, wenn die Vorrich­ tung zusätzlich mindestens einen Spülkanal und zumindest ein Verbindungsstück umfaßt, durch das der Eingußkanal und/oder der Entlüftungskanal mit dem Spülkanal zum Durchspülen mit einem Spülmedium verbindbar sind. So kann verhindert werden, daß der Eingußkanal und/oder der Entlüftungskanal durch aus­ gehärtete formbare und aushärtbare Masse verstopft wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung eine Fixiereinrichtung zum Fixieren der Vorrichtung auf zumindest einem der Fügeteile umfaßt.

Günstig ist es, wenn eine solche Fixiereinrichtung Mittel zum Abdichten einer evakuierbaren Saugkammer umfaßt, so daß die Vorrichtung nach Evakuieren der Saugkammer durch den äußeren Luftdruck an zumindest eines der Fügeteile angepreßt wird.

Zur Beschleunigung des Aushärtevorganges weist die Vorrich­ tung vorteilhafterweise eine Heizeinrichtung zum Beheizen der formbaren und aushärtbaren Masse auf.

Um das Einbringen von Strukturteilen, die der Erhöhung der Tragfähigkeit der Fügeverbindung dienen, in den Hohlraum zu erleichtern, ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung einen in einer Durchgangsbohrung der Vorrichtung geführten Stempel zum Einbringen eines Strukturteils in den Hohlraum umfaßt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Fügeverbindung hergestellt, bei der in dem Hohlraum ein Formschlußelement angeordnet ist, das Formschlußelement ein verformbar einge­ brachtes, in dem Hohlraum ausgehärtetes und flächenhaft an den Fügeteilen anliegendes Formteil umfaßt, das Formschluß­ element zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Belastungsrichtung längs der Anlageflächen relativ zueinander fixiert und das Formschlußelement Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Form­ schluß bilden, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert.

Der Vorteil dieser Fügeverbindung liegt darin, daß zumindest ein Bestandteil des Formschlußelementes verformbar in den Hohlraum eingebracht wird, an Ort und Stelle aushärtet und ein flächenhaft an den Fügeteilen anliegendes Formteil bil­ det, so daß weder große Belastungen der Fügeteile während des Herstellens der Verbindung noch punktförmige Spannungsspitzen aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten auftreten können.

Die Fügeverbindung kann in einfacher Weise hergestellt wer­ den, wenn nur das erste Fügeteil durchbrochen ist und daher der Hohlraum nur einseitig zugänglich ist. Die Fügeverbindung kann aber auch verwendet werden, wenn auch die Ausnehmung des zweiten Fügeteils einen Durchbruch darstellt, wobei der Hohlraum in diesem Fall ein- oder zweiseitig zugänglich sein kann.

Das Formteil kann aus jedem Werkstoff gebildet werden, der aus einem pulverförmigen, viskosen oder flüssigen Zustand in dem Hohlraum in einen festen Zustand überführt werden kann.

Die Fügeverbindung kann durch Aufbohren, Schleifen, chemisches Lösen oder Ultraschallzerrütten des Formteils wieder gelöst werden, ohne die Fügeteile zu zerstören.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Formschlußelement min­ destens eine glatte Oberfläche aufweist, die mit einem der Fügeteile bündig ist. Eine solche Gestalt des Formschlußele­ mentes ist leicht herzustellen, indem Mündungsöffnungen des Hohlraums mittels ebener Abdeckungen nach dem Einbringen von formbarem und aushärtbarem Material, aus dem das Formteil ge­ bildet wird, verschlossen werden.

Durch das Fehlen überstehender Nietköpfe bietet eine solche Fügeverbindung eine Platz- und Gewichtsersparnis sowie eine hohe gasdynamische Oberflächengüte.

Günstig ist es, wenn das Formschlußelement aus einem hoch­ temperaturbeständigen keramischem Material besteht. Während die maximale Anwendungstemperatur der für konventionelle Nietverfahren einsetzbaren Werkstoffe ungefähr 1000°C be­ trägt, können aus geeigneten Hochtemperatur-Keramikklebern oder -Keramikvergußmassen gebildete Formschlußelemente bei Temperaturen weit über 2000°C eingesetzt werden. Als beson­ ders geeignet haben sich Keramikkleber auf der Basis von ZrO₂ sowie Aluminiumoxidkeramik-Vergußmassen, die zusätzlich eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen, erwiesen.

Von Vorteil ist es auch, wenn das Formschlußelement aus einem chemisch resistenten keramischen Material besteht. Besonders auf Zirkonoxid basierende Gußmassen zeichnen sich durch gute chemische Beständigkeit aus.

Besonders günstig ist es, wenn das Formschlußelement eine größere Wärmedehnung aufweist als das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil. Es ergeben sich dann nämlich bei Tempera­ turerhöhung Druckspannungen im Formschlußelement, die bei­ spielsweise bei keramischen Werkstoffen eine Tragfähigkeits­ erhöhung erzeugen.

Von Vorteil ist es, wenn das Formschlußelement den Hohlraum vollständig ausfüllt. Eine solche Fügeverbindung trennt die einander abgewandten Oberflächen der Fügeteile gas- und flüssigkeitsdicht voneinander, auch wenn beide Fügeteile durchbrochen sein sollten.

Wird andererseits aus funktionellen Gründen eine durchgehende Verbindung zwischen einander abgewandten Oberflächen der Fügeteile gewünscht, so ist es günstig, wenn das Form­ schlußelement eine das Formschlußelement quer zu den Anlage­ flächen durchsetzende Öffnung aufweist.

Am schnellsten und einfachsten zu realisieren sind solche Ausführungsformen der Fügeverbindung, bei denen das Form­ schlußelement ausschließlich das Formteil umfaßt. Es müssen dann keine weiteren Teile in den Hohlraum eingeführt werden.

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Fügeverbindung ist es aber vorteilhaft, wenn die Fügeverbindung zusätzlich ein in dem Hohlraum angeordnetes vorgefertigtes, festes Strukturteil, wie beispielsweise einen Bolzen, eine Hülse oder ähnliches, umfaßt. In diesem Fall kann das Formteil den Toleranzaus­ gleich zwischen dem Strukturteil und den Begrenzungswänden des Hohlraums übernehmen, so daß keine punktförmigen Spannungsspitzen auftreten und auch Strukturteile aus spröden Werkstoffen, wie beispielsweise keramischen Hoch­ temperaturwerkstoffen, verwendet werden können.

Günstig ist es, wenn das Strukturteil mindestens eine Hinter­ schneidung aufweist, die zusammen mit dem Formteil einen Formschluß bildet, der das Strukturteil in dem Hohlraum fixiert. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, das Strukturteil gegen ein Herausfallen aus dem Hohlraum zu sichern.

Eine andere, vorteilhafte Möglichkeit der Sicherung des Strukturteils besteht darin, daß das Strukturteil mindestens eine Hinterschneidung aufweist und daß das Formschlußelement mindestens ein Sicherungselement umfaßt, das an der Hinter­ schneidung anliegt und zusammen mit dem Strukturteil, dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bildet, der das Strukturelement in dem Hohlraum fixiert. Dabei ist das zusätzliche Sicherungselement, ebenso wie das Strukturteil, ein vorgeformtes, festes Bauteil, das aus den­ selben Werkstoffen wie das Strukturteil hergestellt sein kann.

Die einfachste Lösung zur Fixierung des Sicherungselementes besteht darin, daß das Sicherungselement durch Kraftschluß in seiner Lage relativ zu dem Strukturteil fixiert ist.

Darüber hinaus kann eine Vorspannung der Fügeteile erreicht werden, wenn das Sicherungselement vorteilhafterweise auf­ grund seines Materials und/oder seiner Formgebung elastische Eigenschaften aufweist und in der Fügeverbindung in einem elastisch deformierten Zustand vorliegt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Fügever­ bindung weist das Strukturteil mindestens eine Hinterschnei­ dung auf und umfaßt das Formschlußelement mindestens ein Sicherungselement, das mindestens eine Hinterschneidung auf­ weist, die der Hinterschneidung des Strukturteils gegenüber­ steht, füllt das Formteil einen Zwischenraum zwischen der Hinterschneidung des Strukturteils und der Hinterschneidung des Sicherungselementes aus und bildet das Sicherungselement zusammen mit dem Formteil, dem Strukturteil, dem ersten Füge­ teil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß, der das Strukturteil in dem Hohlraum fixiert.

Günstig ist es, wenn das Formteil eine Umhüllung aufweist, die die Festigkeit des Formteils erhöht.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Fügeverbindung liegt darin, daß zumindest ein Bestand­ teil des Formschlußelementes verformbar in den Hohlraum ein­ gebracht wird, an Ort und Stelle aushärtet und ein flächen­ haft an den Fügeteilen anliegendes Formteil bildet, so daß weder große Belastungen der Fügeteile während des Herstellens der Verbindung noch punktförmige Spannungsspitzen aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten auftreten können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Fügever­ bindung erlaubt es daher, auch Fügeteile aus Werkstoffen mit sprödem Bruchverhalten unter Verwendung von Verbindungsele­ menten aus ebenfalls spröden Werkstoffen miteinander zu ver­ binden, wofür konventionelle Niet- oder Bolzenverbindungsver­ fahren nicht geeignet sind.

Zur Herstellung einer konventionellen Nietverbindung wird ein Niet mit einem Nietkopf in den Hohlraum (das Nietloch) einge­ führt und plastisch verformt, wobei ein zweiter Nietkopf ent­ steht, der ein Herausfallen des Nietes verhindert. Im allge­ meinen werden Niete aus metallischen Werkstoffen hergestellt, da solche Niete eine hohe elastische und plastische Verform­ barkeit aufweisen, durch die Spannungsspitzen in der Fügever­ bindung, die aufgrund von Fertigungsgenauigkeiten entstehen, abgebaut werden.

Solche konventionellen Nietverfahren sind jedoch nicht dazu geeignet, Fügeverbindungen zwischen Fügeteilen aus Werk­ stoffen mit sprödem Bruchverhalten herzustellen. Solche Werk­ stoffe, die praktisch keine plastische Verformung aufweisen, neigen dazu, infolge der nicht unerheblichen Belastungen der Fügeteile während des Nietvorgangs zu brechen. Auch Bolzen­ verbindungen sind in der Regel zum Herstellen derartiger Fügeverbindungen ungeeignet, da die aufgrund unvermeidbarer Fertigungsungenauigkeiten entstehende Spannungsspitzen wegen der fehlenden Plastizität der Fügeteile nicht abgebaut werden können. Bei Überschreitung der Materialfestigkeit entsteht daher ein Riß, der wegen des spröden Bruchverhaltens sofort zum Totalversagen der Verbindung führt.

Aus genannten Gründen ist es auch nicht möglich, Werkstoffe, die geringe Plastizität aufweisen, bei konventionellen Niet- oder Bolzenverbindungsverfahren als Niet- bzw. Bolzenmaterial zu verwenden. Bei vielen Anwendungen ist es jedoch wünschens­ wert, die Verbindungselemente aus ähnlichem Material wie die Fügeteile herzustellen, damit die Verbindungselemente und die Fügeteile vergleichbare physikalische und chemische Eigen­ schaften haben und der Einsatzbereich der Fügeteile, bei­ spielsweise bei hohen Temperaturen oder unter chemisch aggressiven Umgebungsbedingungen, nicht durch eine geringere Beständigkeit der Verbindungselemente beschränkt wird. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung, im Gegensatz zu konventionellen Niet- oder Bolzenverbindungsverfahren, ohne weiteres möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar­ stellung mehrerer Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht durch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung bei beidseitiger Zugänglich­ keit des Hohlraums und eine Fügeverbindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Vorrichtung längs der Linie 2-2 ihn Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Vorrichtung längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Aus­ führungsform einer Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung bei einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums beim Einbringen eines Gewebesackes in den Hohlraum;

Fig. 5 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Aus­ führungsform der Vorrichtung beim Fixieren des Randes der Öffnung des Gewebesackes;

Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Aus­ führungsform der Vorrichtung beim Befüllen des Sackes mit einer formbaren und aushärtbaren Masse;

Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Aus­ führungsform der Vorrichtung beim Pressen der form­ baren und aushärtbaren Masse;

Fig. 8 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Aus­ führungsform der Vorrichtung beim Abtrennen des die Sacköffnung umgebenden Sackrandes;

Fig. 9 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Aus­ führungsform der Vorrichtung beim Einbringen eines Strukturteils in den Hohlraum;

Fig. 10 eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Aus­ führungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung bei ein- oder beidseitiger Zugäng­ lichkeit des Hohlraums beim Einbringen eines Strukturteils in den Hohlraum.

Identische oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung ist insbesondere zur Herstellung von Fügeverbindungen bei beid­ seitiger Zugänglichkeit des Hohlraums geeignet. Die als Ganzes mit 22 bezeichnete Vorrichtung umfaßt eine Fixier­ einrichtung 24 zum Fixieren der Vorrichtung 22 auf einer Oberfläche. Diese Fixiereinrichtung 24 weist ein Halterohr 26 aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi, auf, dessen Achse vertikal gerichtet ist. An einem oberen Ende des Halterohres 26 ist ein Ansaugbalg 28 aus einem elas­ tischen Material angeformt, der sich von dem Halterohr 26 aus radial nach außen erstreckt, so daß der Ansaugbalg 28 zu­ sammen mit dem Halterohr 26 im wesentlichen die Form eines senkrecht zur seiner Symmetrieachse halbierten Torus auf­ weist. An einem dem Halterohr 26 abgewandten Rand des Ansaug­ balgs 28 ist ein ringförmiger Auflagewulst 30 angeformt. Der Auflagewulst 30 weist eine keilförmige Ringnut 32 auf, die eine Unterseite desselben in zwei ringförmige Dichtlippen 34 unterteilt. Die Dichtlippen 34 verlaufen in derselben Ebene wie ein unterer Rand des Halterohres 26, der als Dichtungs­ wulst 36 ausgebildet ist.

In dem Halterohr 26 ist ein zu diesem konzentrisches Außen­ rohr 38 angeordnet und kraftschlüssig mit dem Halterohr 26 verbunden. Das Außenrohr 38 weist einen Boden 40 mit einem den Boden 40 vertikal durchsetzenden, mittigen Bodenloch 42 auf.

In dem Außenrohr 38 ist mit geringem Spiel ein zu diesem kon­ zentrisches Innenrohr 44 angeordnet, das auf dem Boden 40 aufliegt und dessen Innendurchmesser mit dem Durchmesser des Bodenloches 42 übereinstimmt.

Das Innenrohr 44 ist in dem Außenrohr 38 zwischen einer linken und einer rechten Anschlagstellung eines Anschlag­ bolzens 46 drehbar, der in ein in der Wand des Innenrohres 44 angeordnetes radiales Gewindesackloch 48 eingedreht ist und von einem die Wand des Außenrohres 38 durchsetzenden, hori­ zontal verlaufenden Langloch 50 geführt wird. Die linke und die rechte Anschlagstellung des Anschlagbolzens 46 weisen einen Winkelabstand von ungefähr 50° auf.

Die Wand des Innenrohres 44 weist vier axiale Kanäle auf, nämlich einen Eingußkanal 52, einen Entlüftungskanal 54, einen ersten Spülkanal 56 und einen zweiten Spülkanal 58. Die Kanäle 52, 54, 56 und 58 sind in jeweils gleichem radialem Abstand von der Achse des Innenrohres 44 angeordnet. Der Eingußkanal 52 und der Entlüftungskanal 54 liegen einander gegenüber. Ebenso liegt der erste Spülkanal 56 dem zweiten Spülkanal 58 gegenüber. Die Lage des Eingußkanals 52 weist gegenüber der Lage des ersten Spülkanals 56 einen Winkel­ abstand von ungefähr 110°, von oben gesehen im Uhrzeigersinn, bezüglich der Achse des Innenrohrs 44 auf.

Wenn sich der Anschlagbolzen 46 in seiner linken Anschlag­ stellung befindet, wie in Fig. 3 dargestellt, so fluchtet der Eingußkanal 52 mit einem den Boden 40 des Außenrohres 38 ver­ tikal durchsetzenden Eingußloch 60, und der Entlüftungskanal 54 fluchtet mit einem den Boden 40 vertikal durchsetzenden Entlüftungsloch 62. Der erste Spülkanal 56 mündet in eine an einer Oberseite des Bodens 40 angeordnete erste bogenförmige Verbindungsnut 64, der zweite Spülkanal 58 mündet in eine entsprechende zweite bogenförmige Verbindungsnut 66. Die Verbindungsnuten 64 und 66 weisen jeweils einen halbkreis­ förmigen Querschnitt auf und erstrecken sich, wie in Fig. 2 dargestellt, zwischen dem Eingußloch 60 und dem Entlüftungs­ loch 62 jeweils über einen Sektor von ungefähr 130°.

Befindet sich dagegen der Anschlagbolzen 46 in seiner rechten Anschlagstellung, so münden der Eingußkanal 52 und der erste Spülkanal 56 beide in die erste Verbindungsnut 64. Dadurch entsteht eine durchströmbare Verbindung zwischen dem Einguß­ kanal 52 und dem ersten Spülkanal 56. Entsprechend münden der Entlüftungskanal 54 und der zweite Spülkanal 58 in die zweite Verbindungsnut 66, wodurch eine durchströmbare Verbindung zwischen dem Entlüftungskanal 54 und dem zweiten Spülkanal 58 entsteht.

In dem Innenrohr 44 ist ein zu diesem konzentrischer, zylin­ drischer Stempel 68 mit geringem Spiel verschieblich ange­ ordnet. Der zylindrische Stempel 68 weist in einem oberen Teil eine mittige erste Bohrung 70 und in einem unteren Teil eine mittige zweite Bohrung 72 auf. Die erste Bohrung 70 weist einen geringeren Durchmesser als die zweite Bohrung 72 auf und mündet in die zweite Bohrung 72 ein. Ein anderes Ende der ersten Bohrung 70 mündet auf einer oberen Stirnfläche des zylindrischen Stempels 68.

Die zweite Bohrung 72 mündet auf einer unteren Stirnfläche des zylindrischen Stempels 68 und ist in einem unteren Teil mit einem Gewinde versehen, in das eine Verschlußschraube 74 eingedreht ist, deren zylindrischer Kopf denselben Durch­ messer wie der zylindrische Stempel 68 aufweist.

In der von der Verschlußschraube 74 verschlossenen zweiten Bohrung 72 ist eine Heizpatrone 76 angeordnet, die über durch die erste Bohrung 70 geführte Versorgungsleitungen 78 und 80 an eine (nicht dargestellte) externe Stromversorgung ange­ schlossen ist.

Außerdem umfaßt die Vorrichtung 22 noch einen Gegenhalter 82, der eine flache, zylindrische Andruckscheibe 84 aufweist, die von einem zu dieser konzentrischen, ebenfalls zylindrischen Handgriff 86 getragen wird.

Ein plattenförmiges erstes Fügeteil 88 weist eine als An­ lagefläche 90 bezeichnete untere Oberfläche und eine als Oberseite 92 bezeichnete obere Oberfläche auf. Das erste Fügeteil 88 wird von einem Durchbruch 94 durchsetzt, der einen unteren zylindrischen Abschnitt 96 und einen zu diesem konzentrischen oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 98 um­ faßt, wobei die gemeinsame Achse beider Abschnitte 96 und 98 auf den Oberflächen 90 und 92 senkrecht steht, der Durch­ messer des zylindrischen Abschnittes 96 mit dem kleinsten Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnittes 98 überein­ stimmt und der kegelstumpfförmige Abschnitt 98 sich zur Ober­ seite 92 hin weitet.

Ein plattenförmiges zweites Fügeteil 100 weist eine als An­ lagefläche 102 bezeichnete obere Oberfläche und eine als Unterseite 104 bezeichnete untere Oberfläche auf. Das zweite Fügeteil 100 weist einen Durchbruch 106 auf, der einen oberen zylindrischen Abschnitt 108 und einen zu diesem konzen­ trischen, unteren kegelstumpfförmigen Abschnitt 110 umfaßt, wobei die gemeinsame Achse der beiden Abschnitte 108 und 110 auf den Oberflächen 102 und 104 senkrecht steht, der Durch­ messer des zylindrischen Abschnittes 108 mit dem kleinsten Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnittes 110 überein­ stimmt und der kegelstumpfförmige Abschnitt 110 sich zu der Unterseite 104 hin weitet.

Zum Herstellen einer Fügeverbindung werden das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 in eine Fügestellung zueinan­ der gebracht, in der die Anlagefläche 90 des ersten Fügeteils 88 und die Anlagefläche 102 des zweiten Fügeteils 100 aneinander anliegen und die zylindrischen Abschnitte 96, 108 der Durchbrüche 94, 106 miteinander fluchten, so daß die Durchbrüche 94 und 106 zusammen einen Hohlraum 112 bilden, wie in Fig. 1 dargestellt.

Die Vorrichtung 22 wird so auf dem ersten Fügeteil 88 ange­ ordnet, daß der Dichtungswulst 36 und die Dichtlippen 34 an der Oberseite 92 anliegen und der Boden 40 des Außenrohrs 38 eine obere Mündungsöffnung 114 des Hohlraums 112 überdeckt.

Das Halterohr 26, der Ansaugbalg 28 mit dem Auflagewulst 30 und die Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 umschließen eine luftdicht geschlossene Saugkammer 118, die über einen (nicht dargestellten) Anschluß an eine Vakuumpumpe evakuiert wird. Aufgrund des in der Saugkammer 118 entstehenden Unterdruckes werden der Ansaugbalg 28, das Halterohr 26 und das kraftschlüssig mit dem Halterohr 26 verbundene Außenrohr 38 an das erste Fügeteil 88 angepreßt, wodurch die Vorrichtung 22 in ihrer Lage relativ zu dem Hohlraum 112 fixiert wird.

Der zylindrische Stempel 68 wird so weit in das Innenrohr 44 eingeschoben, daß eine Unterseite der Verschlußschraube 74 mit einer Unterseite des Bodens 40 bündig ist. Dadurch ent­ steht eine ebene Abdeckung, die die obere Mündungsöffnung 114 des Hohlraums 112 bis auf das Eingußloch 60 und das Ent­ lüftungsloch 62 verschließt.

Eine untere Mündungsöffnung 116 des Hohlraums 112 wird mit Hilfe des Gegenhalters 82 verschlossen, in dem die Andruck­ scheibe 84 mittels Druckes auf den Handgriff 86 gegen die Unterseite 104 des zweiten Fügeteils 100 gepreßt wird.

Nun wird der Anschlagbolzen 46 in seine linke Anschlag­ stellung gebracht, in der der Eingußkanal 52 mit dem Einguß­ loch 60 und der Entlüftungskanal 54 mit dem Entlüftungsloch 62 fluchten.

Eine formbare und aushärtbare Masse wird durch den Einguß­ kanal 52 und das Eingußloch 60 in den Hohlraum 112 einge­ gossen oder eingespritzt, wobei die aus dem Hohlraum 112 ver­ drängte Luft durch das Entlüftungsloch 62 und den Ent­ lüftungskanal 54 entweicht. Der Einfüllvorgang wird fort­ gesetzt, bis aus dem Entlüftungskanal 54 formbare und aus­ härtbare Masse austritt. Dadurch wird eine vollständige Füllung des Hohlraums 112 mit der formbaren und aushärtbaren Masse gewährleistet.

Als formbare und aushärtbare Masse können alle Materialien verwendet werden, die aus einem viskosen oder pastösen Zu­ stand in einen festen Zustand überführt werden können. Bei­ spiele dafür sind keramische Schlicker oder Kleber, schmelz­ bare Metalle oder Nichtmetalle, aushärtbare Kunststoffe oder Gemische aus verschiedenen dieser Materialien.

Für die Herstellung von Fügeverbindungen, die im Hochtem­ peraturbereich (oberhalb von ungefähr 1000°C) beständig sind, sind vor allem keramische Werkstoffe geeignet.

Besonders bewährt haben sich einkomponentige Keramikkleber auf der Basis von ZrO₂, die bis zu Temperaturen von 2400°C einsetzbar sind, sowie Aluminiumoxidkeramik-Vergußmassen, die eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen.

Für die Herstellung von Fügeverbindungen, die unter chemisch aggressiven Umgebungsbedingungen beständig sind, sind chemisch resistente Werkstoffe wie Glas oder Keramik geeignet.

Besonders bewährt haben sich auf Zirkonoxid basierende Guß­ massen, die eine gute chemische Beständigkeit aufweisen.

Die mechanischen Eigenschaften der Fügeverbindung können be­ einflußt werden, indem Zusatzstoffe wie beispielsweise Lang­ fasern, Kurzfasern, Kugeln, Partikel oder ähnliches mit der formbaren und aushärtbaren Masse vermischt werden.

Nach dem Ende des Einfüllvorgangs wird der Anschlagbolzen 46 in seine rechte Anschlagstellung gebracht. Die im Eingußkanal 52 verbliebene formbare und aushärtbare Masse wird durch Ausspülen mit einem Spülmedium, das unter Druck durch den ersten Spülkanal 56, die Verbindungsnut 64 und den Ein­ gußkanal 52 strömt, entfernt. Ebenso wird die im Entlüftungs­ kanal 54 verbliebene formbare und aushärtbare Masse durch Ausspülen mit einem Spülmedium, das unter Druck durch den zweiten Spülkanal 58, die Verbindungsnut 66 und den Entlüf­ tungskanal 54 strömt, entfernt. Als Spülmedium kann bei­ spielsweise Luft oder Wasser verwendet werden.

Die in den Hohlraum 112 eingebrachte formbare und aushärtbare Masse härtet aus und bildet ein festes Formteil 120.

Je nach Art der verwendeten formbaren und aushärtbaren Masse kann der Vorgang der Aushärtung durch Veränderung der Umge­ bungsbedingungen (Temperaturerhöhung oder -erniedrigung, Begasung) beschleunigt werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung ist vorge­ sehen, während des Aushärtens den Stromkreis durch die Heiz­ patrone 76 zu schließen, so daß Wärmeenergie von der Heiz­ patrone 76 über die Verschlußschraube 74 an die im Hohlraum 112 enthaltene Masse abgegeben wird. Zu diesem Zweck besteht die Verschlußschraube 74 aus einem Material mit hoher Wärme­ leitfähigkeit.

Das im Hohlraum 112 gebildete Formteil 120 liegt flächenhaft an den Begrenzungswänden der Durchbrüche 94 und 106 an. Das Formteil 120 stellt ein Formschlußelement 122 dar, das zu­ sammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 in Belastungsrichtungen, die parallel zu den Anlageflächen 90, 102 ausgerichtet sind, relativ zueinander fixiert.

Darüber hinaus weist das Formschlußelement 122 einen oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 124 und einen unteren kegel­ stumpfförmigen Abschnitt 126 auf, deren Mantelflächen Hinter­ schneidungen 128 bzw. 130 darstellen, die zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Form­ schluß bilden, der das Formschlußelement 122 in dem Hohlraum 112 fixiert.

Somit sind die Fügeteile 88 und 100 gegen eine Scherung und das Formschlußelement 122 gegen ein Herausfallen aus dem Hohlraum 112 gesichert.

Nach dem Aushärten des Formteils 120 wird die Saugkammer 118 belüftet, worauf die Vorrichtung 22 von der Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 abgenommen werden kann. Auch der Gegen­ halter 82 wird von der Unterseite 104 des zweiten Fügeteils 100 abgenommen.

Alle genannten Verfahrensschritte sind manuell oder auto­ matisiert durchführbar.

Soll die so hergestellte Fügeverbindung hohen Temperaturen ausgesetzt werden, so wird zweckmäßigerweise eine formbare und aushärtbare Masse gewählt, die dem Formschlußelement 122 eine Wärmedehnung verleiht, die größer ist als die Wärme­ dehnung der Fügeteile 70 und 82. Dadurch ergeben sich bei Temperaturerhöhung Druckspannungen im Material des Form­ schlußelementes 122, die eine Erhöhung der Tragfähigkeit erzeugen.

Eine weitere Tragfähigkeitserhöhung kann dadurch erzielt werden, daß Strukturteile wie Bolzen, Hülsen oder ähnliches neben der formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum 112 eingebracht werden. Das Formschlußelement 122 umfaßt in diesem Falle sowohl das Formteil 120 als auch das Struktur­ teil.

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen der Vorrich­ tung und des Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung dienen der Herstellung einer Fügeverbindung bei nur einsei­ tiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112.

Die in Fig. 4 dargestellte und als Ganzes mit 22 bezeichnete zweite Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt eine Fixiereinrichtung 24 und ein Außenrohr 38, wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der Vorrichtung beschrieben.

Das Außenrohr 38 weist einen Boden 40 mit einem mittigen Bodenloch 42 auf, der an einer Oberseite eine ringförmige erste Klemmbacke 150 mit halbkreisförmigem Querschnitt trägt.

In dem Außenrohr 38 ist mit geringem Spiel ein zu diesem kon­ zentrischer, rohrförmiger Fixierstempel 152 verschieblich angeordnet, der einen unteren dickwandigen Abschnitt 154 und einen oberen dünnwandigen Abschnitt 156 aufweist. Beide Ab­ schnitte 154, 156 des Fixierstempels 152 weisen denselben Innendurchmesser auf, der dem Durchmesser des Bodenlochs 42 entspricht.

Eine Unterseite des unteren, dickwandigen Abschnittes 154 trägt eine ringförmige zweite Klemmbacke 158 mit rechteckigem Querschnitt, die aus einem elastischen Material besteht. Die zweite Klemmbacke 158 weist an einer Unterseite eine ringförmige Klemmnut 160 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt auf, dessen Radius mit dem Radius des halbkreis­ förmigen Querschnitts der ersten Klemmbacke 150 überein­ stimmt. Die Klemmnut 160 weist denselben radialen Abstand von der Achse des Außenrohrs 38 auf wie die erste Klemmbacke 150. Der Fixierstempel 152 kann daher in eine untere Anschlag­ stellung gebracht werden, in der die Klemmnut 160 an der ersten Klemmbacke 150 anliegt.

In einer oberen Anschlagstellung liegt eine Stufe 162 an einer Außenseite des Fixierstempels 152, an der der dick­ wandige Abschnitt 154 des Fixierstempels 152 in den dünn­ wandigen Abschnitt 156 übergeht, an einer Unterseite eines Innenrandes einer Überwurfmutter 164 an, die auf ein Außen­ gewinde an einem oberen Ende des Außenrohres 38 aufgeschraubt ist. Durch weiteres Auf- oder Herausdrehen der Überwurfmutter 162 auf bzw. aus dem Außengewinde des Außenrohres 38 kann die Höhe einer oberen Anschlagstellung des Fixierstempels 152 variiert werden.

In dem rohrförmigen Fixierstempel 152 wird ein zu diesem kon­ zentrischer zylindrischer Führungsabschnitt 166 eines Durch­ führdorns 168 mit geringem Spiel geführt. Der Führungsab­ schnitt 166 trägt an einer Unterseite einen kegelstumpfför­ migen Anschlagabschnitt 170, der wiederum einen zylindrischen Durchführabschnitt 172 trägt.

Die Fig. 4 bis 8 stellen die zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung bei ver­ schiedenen Verfahrensschritten einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung bei ein­ seitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 dar.

Das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 sowie deren Fügestellung sind mit den im Zusammenhang mit Fig. 1 be­ schriebenen Fügeteilen 88 und 100 bzw. mit der dort be­ schriebenen Fügestellung identisch.

Die Vorrichtung 22 wird so auf der Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 positioniert, daß das Bodenloch 42 mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 98 des Durchbruches 94 fluchtet. Die Fixierung der Vorrichtung 22 auf dem ersten Fügeteil 88 erfolgt durch Evakuieren der Saugkammer 118, wie vorstehend beschrieben.

Die Überwurfmutter 164 ist ungefähr zur Hälfte auf das Außen­ gewinde des Außenrohrs 38 aufgedreht. Der Fixierstempel 152 befindet sich in seiner oberen Anschlagstellung.

Nun wird der Durchführdorn 168 nach oben aus dem Fixier­ stempel 152 herausgezogen und ein Gewebesack 174 mit einer Sacköffnung 176 über den Durchführabschnitt 172, den An­ schlagabschnitt 170 und einen an den Anschlagabschnitt 170 angrenzenden Teil des Führungsabschnittes 166 des Durchführ­ dorns 168 gestülpt, so daß ein Rand 178 der Sacköffnung 176 den Führungsabschnitt 166 umgibt. Die Weite des Gewebesackes 174 ist so gewählt, daß er eng an der Oberfläche des Durch­ führdorns 168 anliegt.

Der mit dem Gewebesack 174 überzogene Durchführdorn 168 wird mit dem Durchführabschnitt 172 voran von oben in den rohr­ förmigen Fixierstempel 152 eingesteckt und nach unten ge­ drückt, bis der mit dem Gewebesack 174 überzogene An­ schlagabschnitt 170 an der Begrenzungswand des kegel­ stumpfförmigen Abschnitts 98 des ersten Durchbruches 94 an­ liegt. Der Rand 178 der Sacköffnung 176 befindet sich dann in einem Zwischenraum zwischen der Klemmnut 160 und der ersten Klemmbacke 150.

In Fig. 5 ist dargestellt, wie der Rand 178 der Sacköffnung 176 fixiert wird. Dazu wird der Fixierstempel 152 in seine untere Anschlagstellung gebracht, wodurch der Rand 178 der Sacköffnung 176 zwischen der Klemmnut 160 und der ersten Klemmbacke 150 eingeklemmt wird. Darauf wird die Überwurf­ mutter 164 so weit auf das Außengewinde des Außenrohrs 38 aufgedreht, bis eine Unterseite ihres Innenrandes wieder an der Stufe 162 des Fixierstempels 152 anliegt. Dadurch wird der Fixierstempel 152 in seiner Stellung fixiert.

Darauf wird der Durchführdorn 168 wieder nach oben aus dem Fixierstempel 152 herausgezogen, wobei der Gewebesack 174 in seiner Lage in dem Hohlraum 112 verbleibt.

In Fig. 6 ist dargestellt, daß der Gewebesack 174 von oben durch den Fixierstempel 152 mit einer formbaren und aushärt­ baren Masse gefüllt wird. Dabei behält der unterhalb des ersten Fügeteils 88 befindliche Abschnitt des Sackes 174 zunächst eine im wesentlichen zylindrische Form bei.

Zur Durchführung des nächsten, in Fig. 7 dargestellten Ver­ fahrensschrittes wird ein zylindrischer Druckstempel 180 be­ nötigt, dessen Durchmesser geringfügig kleiner als der Innen­ durchmesser des Fixierstempels 152 ist. Der Druckstempel 180 wird von oben in den Fixierstempel 152 eingeführt, bis eine untere Stirnfläche des Druckstempels 180 auf der formbaren und aushärtbaren Masse aufsitzt.

Nun wird eine Druckkappe 182 in Form eines mit einem Deckel 184 versehenen zylindrischen Rohres, das ein Innengewinde aufweist, auf ein Außengewinde an einem oberen Ende des Fixierstempels 152 aufgeschraubt. Sobald die Innenwand des Deckels 184 an einer oberen Stirnfläche des Druckstempels 180 anliegt, übt die Druckkappe 182 auf den Druckstempel 180 und letzterer wiederum auf die formbare und aushärtbare Masse einen Druck aus, der bei weiterem Aufschrauben der Druckkappe 182 auf das Außengewinde des Fixierstempels 152 zu einer Ver­ dichtung und Pressung der formbaren und aushärtbaren Masse in dem Gewebesack 174 führt.

Diese Pressung bewirkt, daß sich der Gewebesack 174 an die Begrenzungswände des Hohlraums 112 anschmiegt. Die an den Begrenzungswänden der kegelstumpfförmigen Abschnitte 98, 110 der Durchbrüche 94, 106 anliegenden Bereiche des Gewebesackes 174 bilden dabei Hinterschneidungen 128, 130, die den Gewebe­ sack 174 im Hohlraum 112 fixieren.

Das Material des Gewebesacks 174 ist so beschaffen, daß die formbare und aushärtbare Massa nicht durch seine Wand hin­ durchfließen kann. Der Gewebesack 174 ist jedoch luftdurch­ lässig, so daß auf einen Entlüftungskanal in der Vorrichtung 22 verzichtet werden kann.

Geeignete Materialien für den Gewebesack 174 sind textile Gewebe, wie zum Beispiel Keramikfasergewebe oder Kohlen­ stoffasergewebe.

Der Druck auf die formbare und aushärtbare Masse wird so lange aufrechterhalten, bis die formbare und aushärtbare Masse ausgehärtet ist und sich ein festes Formteil 120 gebil­ det hat. Dieses Formteil 120 stellt ein Formschlußelement 122 dar, das zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß bildet, der das erste Fügeteil 88 und das zweite Fügeteil 100 in Belastungsrichtungen parallel zu den Anlageflächen 90 und 102 relativ zueinander fixiert.

Außerdem weist das Formschlußelement 122 Hinterschneidungen auf, die zusammen mit dem ersten Fügeteil 88 und dem zweiten Fügeteil 100 einen Formschluß bilden, der das Formschlußele­ ment 122 in dem Hohlraum 112 fixiert.

Nach dem Aushärten des Formteils 120 wird die Druckkappe 182 von dem Fixierstempel 152 abgeschraubt und der Druckstempel 180 dem Fixierstempel 152 entnommen.

In Fig. 8 ist dargestellt, wie der über die Oberseite 92 des ersten Fügeteils 88 vorstehende Rand 178 des Gewebesackes 174 abgetrennt wird. Zum Abtrennen wird ein zylindrisches Schneidrohr 186 verwendet, das denselben Außendurchmesser wie der Druckstempel 180 aufweist-und dessen Wand sich zu einem Rohrende hin keilförmig verjüngt, so daß an dem betreffenden Rohrende eine scharfe, ringförmige Schneidkante 188 entsteht.

Das Schneidrohr 186 wird mit der Schneidkante 188 voran von oben in den Fixierstempel 152 eingeführt, bis die Schneid­ kante 188 an dem Rand 178 des Gewebesackes 174 anliegt und diesen bei Anwendung einer Kraft von oben auf das Schneidrohr 186 abtrennt.

Nach Belüften der Saugkammer 118 kann die Vorrichtung 22 von dem ersten Fügeteil 88 abgenommen werden.

Damit ist diese Ausführungsform des Verfahrens abgeschlossen.

Das Verdichten und Pressen der formbaren und aushärtbaren Masse kann bei dem beschriebenen Verfahren auch dadurch er­ folgen, daß mit Hilfe des Druckstempels 180 ein Strukturteil 132 in die in dem Gewebesack 174 angeordnete formbare und aushärtbare Masse eingedrückt wird. In diesem Fall bilden das Formteil 120 und das Strukturteil 132 zusammen das Form­ schlußelement 122.

Wie in Fig. 9 dargestellt, kann dieses Strukturteil 132 bei­ spielsweise die Form eines Bolzens mit einem kegelstumpfför­ migen Bolzenkopf 138 und einem zylindrischen Bolzenschaft 140 aufweisen. Dabei kann der Bolzenschaft 140 mit einer ringför­ migen Nut 136 mit halbkreisförmigem Querschnitt versehen sein, die Hinterschneidungen aufweist, welche zusammen mit dem Formteil 120 einen Formschluß bilden, der das Struktur­ teil 132 in seiner Lage relativ zu dem Formteil 120 fixiert.

Während die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform der Vorrichtung vornehmlich für die Herstellung von Fügeverbin­ dungen bei beidseitiger Zugänglichkeit und die in Fig. 4 dargestellte zweite Ausführungsform der Vorrichtung vornehm­ lich für die Herstellung einer Fügeverbindung bei einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 geeignet sind, ist die in Fig. 10 dargestellte dritte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung beider Verfahren gleichermaßen geeignet.

Die als Ganzes mit 22 bezeichnete dritte Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt eine Fixiereinrichtung 24, die mit der′ im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der Vorrichtung beschriebenen identisch ist.

In dem Halterohr 26 ist ein zu diesem konzentrisches Außen­ rohr 38 angeordnet und kraftschlüssig mit dem Halterohr 26 verbunden. Das Außenrohr 38 trägt an seinem unteren Ende eine radial nach innen abstehende, ringförmige erste Klemmbacke 150 mit einem viertelkreisförmigen Querschnitt.

In dem Außenrohr 38 ist ein zu diesem konzentrischer rohr­ förmiger Fixierstempel 152 mit geringem Spiel verschieblich angeordnet. Der Fixierstempel 152 weist einen unteren dick­ wandigen Abschnitt 154 und einen oberen dünnwandigen Ab­ schnitt 156 auf. Die Innendurchmesser der beiden Abschnitte 154 und 156 stimmen miteinander überein.

Der Fixierstempel 152 ist mit einem Boden 40 versehen, der wie der Boden 40 der ersten Ausführungsform der Vorrichtung ausgebildet ist.

Der dickwandige Abschnitt 154 des Fixierstempels 152 weist an einem unteren, äußeren Rand eine ringförmige Ausnehmung 190 mit rechteckigem Querschnitt auf, in der eine ringförmige zweite Klemmbacke 158 mit rechteckigem Querschnitt angeordnet ist. Die zweite Klemmbacke 158 weist an ihrer Unterseite eine ringförmige Klemmnut 160 mit viertelkreisförmigem Querschnitt auf, deren Oberfläche parallel zu der Oberfläche der ersten Klemmbacke 150 ausgerichtet ist. In einer unteren An­ schlagstellung des Fixierstempels 152 liegt daher die Klemm­ nut 160 an der ersten Klemmbacke 150 an.

In einer oberen Anschlagstellung des Fixierstempels 152 liegt eine Stufe 162 an der Außenseite des Fixierstempels 152, an der der dickwandige Abschnitt 154 in den dünnwandigen Ab­ schnitt 156 übergeht, an einer Unterseite eines Innenrandes einer Überwurfmutter 164 an, die auf ein Außengewinde an einem oberen Ende des Außenrohres 38 aufgeschraubt ist.

In dem Fixierstempel 152 ist ein Innenrohr 44 angeordnet, das mit dem Innenrohr 44 der ersten Ausführungsform identisch ist und dessen Eingußkanal 52, Entlüftungskanal 54 und Spülkanäle 56 und 58 in derselben Weise in bezug auf das Eingußloch 60, das Entlüftungsloch 62 und die Verbindungsnuten 64 und 66 angeordnet sind, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Ebenso wie das Innenrohr 44 der ersten Ausführungsform der Vorrichtung in dem Außenrohr 38 ist das Innenrohr 44 der dritten Ausführungsform in dem Fixierstempel 152 drehbar, und zwar zwischen zwei Anschlagstellungen eines Anschlagbolzens 46, der in ein radiales Gewindesackloch 48 des Innenrohrs 44 eingedreht ist und in einem horizontal verlaufenden Langloch 50 des Fixierstempels 152 geführt wird. Ferner ist auch bei dieser dritten Ausführungsform in dem Innenrohr 44 ein zylindrischer Stempel 68 verschieblich geführt, der mit dem vorstehend beschriebenen zylindrischen Stempel 68 identisch ist.

Da diese dritte Ausführungsform der Vorrichtung einen Ein­ gußkanal 52 und einen Entlüftungskanal 54 umfaßt, kann sie in Verbindung mit einem Gegenhalter 82 zur Durchführung des vor­ stehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Füge­ verbindung bei beidseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 verwendet werden.

Da diese Ausführungsform darüber hinaus auch einen Fixier­ stempel 152 mit einer Klemmbacke 150 und einer Klemmnut 160 sowie einen als Druckstempel verwendbaren zylindrischen Stempel 68 umfaßt, kann sie darüber hinaus auch zur Durchfüh­ rung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung bei nur einseitiger Zugänglichkeit des Hohlraums 112 verwendet werden.

Fig. 10 zeigt die dritte Ausführungsform der Vorrichtung beim Eindrücken eines Strukturteils 132 in einen mit formbarer und aushärtbarer Masse gefüllten Gewebesack 174, was dem in Fig. 9 unter Verwendung der zweiten Ausführungsform der Vorrich­ tung dargestellten Verfahrensschritt entspricht.

Das in Fig. 10 dargestellte Strukturteil 132 weist die Form eines zylindrischen Bolzens mit einem abgerundeten unteren Ende auf. Darüber hinaus weist das Strukturteil 132 zwei ringförmige Nuten 134 und 136 mit jeweils halbkreisförmigem Querschnitt auf.

Claims (21)

1. Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlage­ fläche und einer auf der zweiten Anlagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Füge­ teils zusammen einen Hohlraum bilden, in den Hohlraum eine formbare und aushärtbare Masse eingebracht wird, die formbare und aushärtbare Masse zu einem Formteil geformt wird und das Formteil aushärtet, so daß das Formteil flächenhaft an dem ersten Fügeteil und an dem zweiten Fügeteil anliegt und einen Teil eines Form­ schlußelementes bildet, das zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bil­ det, der das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in zumindest einer Belastungsrichtung längs der Anlage­ flächen relativ zueinander fixiert, und das Hinter­ schneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bilden, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die formbare und aushärtbare Masse undurchlässiger, flexibler Sack in den Hohlraum eingebracht wird, daß anschließend die formbare und aushärtbare Masse in den Sack eingefüllt wird und daß die formbare und aushärt­ bare Masse derart mit einem Druck beaufschlagt wird, daß die in dem Sack angeordnete formbare und aushärtbare Masse zu dem Formteil geformt wird, wobei das Formteil Hinterschneidungen aufweist, die zusammen mit dem ersten Fügeteil und dem zweiten Fügeteil einen Formschluß bil­ den, der das Formschlußelement in dem Hohlraum fixiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Fügeteil verwendet wird, dessen Ausnehmung ein Durchbruch des zweiten Fügeteils ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse derart zu einem Formteil geformt wird, daß das Form­ schlußelement im wesentlichen die Form eines Nietes mit zwei Nietköpfen aufweist.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hohlraum nach dem Ein­ bringen des formbaren und aushärtbaren Materials durch Abdeckungen verschlossen wird, bis das Formteil ausge­ härtet ist.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Umgebungsbedingungen der­ art verändert werden, daß das Aushärten des Formteils beschleunigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse während des Aus­ härtens erwärmt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Strukturteil vor dem Aus­ härten des Formteiles in den Hohlraum eingebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturteil vor dem Einbringen der formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum eingebracht wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die formbare und aushärtbare Masse vor dem Einbringen in den Hohlraum mit Zusatz­ stoffen vermischt wird, die die mechanischen Eigen­ schaften des Formteils beeinflussen.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sack vor dem Einfüllen der formbaren und aushärtbaren Masse relativ zu dem Hohlraum fixiert wird.

11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Bereiche des Sackes, die nicht an dem Formschlußelement anliegen, nach dem Aushärten des Formteils abgetrennt werden.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Sack aus einem gasdurch­ lässigen Material verwendet wird.

13. Vorrichtung zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Fügeteil mit einer ersten Anlagefläche und einem auf der ersten Anlagefläche mündenden Durchbruch und einem zweiten Fügeteil mit einer zweiten Anlage­ fläche und einer auf der zweiten Anlagefläche mündenden Ausnehmung, wobei das erste Fügeteil und das zweite Fügeteil in eine Fügestellung zueinander gebracht werden, in der die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche aneinander anliegen und der Durchbruch des ersten Fügeteils und die Ausnehmung des zweiten Füge­ teils zusammen einen Hohlraum bilden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung (22) einen Eingußkanal (52) zum Einbringen einer formbaren und aushärtbaren Masse in den Hohlraum (112), einen Durchführdorn (168) zum Einbringen eines für die formbare und aushärtbare Masse undurchlässigen, flexiblen Sackes (174) und einen Druckstempel (68, 180) zum Beaufschlagen der formbaren und aushärtbaren Masse mit einem Druck umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) eine Einrichtung (150, 160) zum Fixieren des Sackes (174) in seiner Lage relativ zu dem Hohlraum (112) umfaßt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) eine Trenneinrichtung (186) zum Abtrennen nicht an der aus­ gehärteten formbaren und aushärtbaren Masse anliegender Bereiche des Sackes (174) umfaßt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) Abdeckungen (40) zum Verschließen der Mündungsöffnungen (114, 116) des Hohlraums (112) und einen Entlüftungskanal (54) zum Abführen der von der formbaren und aushärtbaren Masse aus dem Hohlraum (112) verdrängten Luft umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) mindestens einen Spülkanal (56, 58) und zumindest ein Verbindungsstück (64, 66) umfaßt, durch das der Eingußkanal (52) und/oder der Ent­ lüftungskanal (54) mit dem Spülkanal (56, 58) zum Durch­ spülen mit einem Spülmedium verbindbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) eine Fixierein­ richtung (24) zum Fixieren der Vorrichtung (22) auf zu­ mindest einem der Fügeteile (88, 100) umfaßt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiereinrichtung (24) Mittel zum Abdichten (26, 28, 34, 36) einer evakuierbaren Saugkammer (118) umfaßt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) eine Heizein­ richtung (76) zum Beheizen der formbaren und aushärt­ baren Masse umfaßt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22), einen in einer Durchgangsbohrung der Vorrichtung (22) geführten Stempel (68, 180) zum Einbringen eines Strukturteils (132) in den Hohlraum (112) umfaßt.