DE19924903A1 - Herstellverfahren eines Befestigungslementes - Google Patents
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Abstract
Zur wirtschaftlichen Herstellung von Befestigungselementen (5, 6) wird ein Verfahren verwendet, bei dem an beiden Endbereichen eines die Länge von zwei Befestigungselementen (5, 6) übersteigenden Rohlings (1) je ein Kopf (2, 3) angestaucht und nach Erwärmen eines zwischen den angestauchten Köpfen (2, 3) liegenden Abschnittes (4) der Rohling (1) bis zu seiner Trennung im erwärmten Abschnitt (4) axial auseinandergezogen wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Befestigungselementen gemäss
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Herstellung von Befestigungselementen ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einem
ersten Schritt von einem Draht ein zylindrischer Rohling abgetrennt wird, dessen Länge
grösser ist als die fertige Länge des herzustellenden Befestigungselementes.
Anschliessend wird an einem ersten Endbereich des Rohlings ein Kopf angestaucht und
ein zweiter Endbereich durch einen Hämmerprozess mit einer Spitze versehen. Beim
Hämmern wird das zylindrische Schaftende im kalten Zustand durch die Schlagbewegung
zweier Hämmerbacken zu einer ballistischen Form umgeformt.
Da das Hämmern einen sehr hohen Schallpegel verursacht, müssen die entsprechenden
Anlagen gekapselt und der Arbeitsplatz als Lärmschutzzone gekennzeichnet sein, in der
das Tragen von Gehörschutz vorgeschrieben ist. Die Kapselung einer Anlage ver
schlechtert ausserdem deren Zugänglichkeit und damit die Ergonomie des Arbeitsplatzes.
Ein weiterer Nachteil, den das Hämmern mit sich bringt ist der hohe Verschleiss, dem die
Hämmerbacken unterliegen. Dieser im wesentlichen kontinuierlich stattfindende
Verschleiss führt zudem dazu, dass sich laufend die Form der angeformten Spitze ändert
und somit auch deren Qualität verschlechtert.
Da ausserdem für jedes Befestigungselement ein eigener Rohling bereitgestellt werden
muss, ergeben sich insgesamt eine geringe Fertigungsleistung und damit
zusammenhängende hohe Herstellkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von
Befestigungselementen zu schaffen, mit dem eine höhere Fertigungsleistung, geringe
Herstellkosten, eine konstante Qualität der Spitzen, eine verschleissfreie Herstellung der
Spitze und eine Reduktion der Lärmemissionen erreicht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt mit einem Verfahren zur Herstellung von
Befestigungselementen, welches die im kennzeichnenden Abschnitt des
Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es möglich, die Herstellkosten sehr gering zu
halten. Dadurch, dass aus einem Rohling zwei Befestigungselemente hergestellt werden
können, lässt sich ausserdem eine sehr hohe Fertigungsleistung erzielen. Die unter
Einwirkung von Wärme und Zugkraft stattfindende Spitzenherstellung erfolgt vollständig
verschleissfrei und ausserdem wird eine konstante Spitzenqualität erreicht.
Zweckmässigerweise werden Köpfe mit einer die Aussenkontur des Rohlings in einer
senkrecht zur Längserstreckung des Rohlings verlaufenden Richtung übersteigenden
Aussenkontur angestaucht. Die auf diese Weise ausgebildeten Befestigungselemente
eignen sich insbesondere für die Befestigung von Bauteilen an einem Untergrund, wobei
die Bauteils von dem Kopf des Befestigungselementes gegen die Oberfläche des
Untergrundes gedrückt werden.
Eine gute schnelle Verformung des Abschnittes beim Auseinanderziehen des Rohlings
wird erreicht, indem vorzugsweise der zwischen den Köpfen liegende Abschnitt auf 900°C
bis 1200°C erwärmt wird.
Die Länge der ballistischen Spitze der Befestigungselemente hängt ab von der Länge
des erwärmten Abschnittes. Eine gutes Eintreibverhalten des Befestigungselementes in
einen Untergrund und eine hohe Festigkeit der Spitze wird erreicht, indem vorzugsweise
die Länge des Abschnittes einer 2- bis 8fachen, senkrecht zur Längserstreckung des
Rohlings verlaufenden Stärke entspricht.
Damit die Erwärmung des Rohlings schnell erfolgt, wird vorteilhafterweise der Abschnitt
induktiv erwärmt. Diese induktive Erwärmung wird beispielsweise mit Hilfe eines
Induktors erreicht, durch den der zu erwärmende Abschnitt des Rohlings hindurchgeführt
wird. Dieser Induktor ist zwischen beiden Köpfen versetzbar. Somit ist auch die Lage des
Abschnittes veränderbar. Durch die Verschiebbarkeit des Induktors wird die Möglichkeit
Vorteilhafterweise wird der Abschnitt durch Angreifen von Zugwerkzeugen an den Köpfen
axial auseinandergezogen. Die Köpfe weisen zu diesem Zweck einander zugewandte,
ringförmige Schultern auf, an der sich die Zugwerkzeuge besonders gut abstützen
können, ohne dass eine Beschädigung der Köpfe stattfindet.
Um die dem Auseinanderziehen des Rohlings dienende Vorrichtung wirtschaftlich her
stellen zu können, wird zweckmässigerweise die zum Auseinanderziehen des Rohlings
notwendige Zugkraft von einer Feder aufgebracht, die bis zum Ende der Erwärmung des
Abschnittes von der Vorrichtung in einer vorgespannten Stellung gehalten und
anschliessend an die Erwärmung des Abschnittes freigegeben wird.
Die für das Auseinanderziehen des Abschnittes erforderliche Zugkraft hängt ab von dem
Material des Rohlings; von der Grösse der Querschnittsfläche, von der Höhe der
Erwärmung und von der geforderten Spitzengeometrie. Zweckmässigerweise wird daher
eine Zugkraft auf den Rohling aufgebracht, die 200 N bis 2000 N beträgt.
Die Geometrie der Spitze wird beispielsweise durch die zugeführte Wärmeenergie, die
Zugkraft und die Geschwindigkeit mit der der Rohling auseinandergezogen wird
beeinflusst. Wird dem Abschnitt beispielsweise sehr viel Wärmeenergie zugeführt oder
der Rohling mit einer grossen Zugkraft auseinandergezogen, so weisen die Spitzen
beider Nägel eine grosse Länge und einen kleinen Spitzenwinkel auf. Beim Zuführen von
wenig Wärmeenergie oder beim Aufbringen einer geringen Zugkraft auf den Rohling,
weisen die Spitzen der Nägel eine kleine Länge und eine grossen Spitzenwinkel auf.
Nach dem Aufstauchen der Köpfe und vor dem Erwärmen des Abschnittes findet
beispielsweise ein Waschvorgang statt, der dazu dient, die Phosphatschicht und die für
den Umformvorgang der Endbereiche des Rohlings notwendigen Schmiermittel vom
Rohling zu entfernen.
Um die Befestigungselemente beispielsweise mittels eines Setzgerät, müssen diese eine
entsprechende Härte aufweisen. Das Härten ist beispielsweise ein weiterer
Verfahrensschritt, der nach dem Auseinanderziehen des Rohlings in zwei
Befestigungselemente erfolgt.
Ein besonders gutes Eintreibverhalten der Befestigungselemente in einen Untergrund
wird erreicht, wenn diese mit einer Zinkschicht überzogen werden. Diese Zinkschicht wirkt
als Gleit- und Schmiermittel.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen, die einzelne Verfahrensschritte eines
Ausführungsbeispieles wiedergeben, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Rohling mit geeigneter Länge;
Fig. 2 den Rohling gemäss Fig. 1 mit zwei angestauchten Köpfen;
Fig. 3 den Rohling gemäss Fig. 2, dessen Köpfe mit Zugwerk
zeugen zusammenwirken;
Fig. 4 den Rohling gemäss Fig. 2 nach dem Erwärmen eines
zwischen den Köpfen liegenden Abschnittes beim Aus
einanderziehen des Rohlings mit Hilfe der Zugwerkzeuge;
Fig. 5 den Rohling gemäss Fig. 2 nach dem Auseinanderziehen
und dem Trennen in zwei Befestigungselemente.
Die Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Rohling 1 mit einer geeigneten Länge nach dem
Ablängen von einem nicht näher dargestellten Draht. Der Rohling 1 weist einen kreis
runden Querschnitt und eine Gesamtlänge auf, die grösser ist als die doppelte Länge
eines in Fig. 5 dargestellten Befestigungselementes 5, 6.
Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, werden mit Hilfe eines Anstauchprozesses beide Endbe
reiche des Rohlings 1 mit jeweils einem Kopf 2, 3 versehen, wobei beide Köpfe 2, 3 den
gleichen Durchmesser und im wesentlichen das gleiche Volumen sowie einen Durch
messer aufweisen, die den Durchmesser des ursprünglichen Rohlings 1 überragen.
In der Fig. 3 bis 5 ist der Rohling 1 mit seinen beiden Köpfen 2, 3 in zwei voneinander
beabstandeten Zugwerkzeugen 8 einer nicht näher dargestellten Vorrichtung angeordnet,
mit der über die Köpfe 2, 3 eine Zugkraft F in einer parallel zur Längserstreckung des
Rohlings 1 verlaufenden Richtung auf den Rohling 1 ausgeübt werden kann.
Aus der Fig. 4 ist entnehmbar, dass der in den Zugwerkzeugen 8 eingesetzte Rohling 1
mit einer Zugkraft F beaufschlagt und in einem zwischen beiden Köpfen 2, 3 liegenden
Abschnitt 4 erwärmt wird. Die auf den Abschnitt 4 einwirkende Wärmeenergie Q und
anschliessend auf die von den Zugwerkzeugen 8 auf den Rohling 1 einwirkende Zugkraft
F führt dazu, dass sich der zwischen den Köpfen 2, 3 liegende Abschnitt 4 zur Bildung
von zwei Spitzen bis zu seiner Trennung in einer beispielsweise ballistischen Form
verjüngt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.
Damit Befestigungselemente 5, 6 mit unterschiedlichen Längen erzeugt werden können,
lässt sich beispielsweise ein der Erzeugung der Wärmeenergie Q dienender, nicht näher
dargestellter Induktor zwischen beiden Köpfen 2, 3 des Rohlings 1 verschieben.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von Befestigungselementen (5, 6), durch Anstauchen
eines Kopfes (2, 3) an einem Endbereich sowie Anformen einer Spitze am
anderen Endbereich, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Endbereichen
eines die Länge von zwei Befestigungselementen (5, 6) übersteigenden Rohlings
(1) je ein Kopf (2, 3) angestaucht und nach Erwärmen eines zwischen den ange
stauchten Köpfen (2, 3) liegenden Abschnittes (4) der Rohling (1) bis zu seiner
Trennung im erwärmten Abschnitt (4) axial auseinandergezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Köpfe (2, 3) mit einer
die Aussenkontur des Rohlings (1) in einer senkrecht zur Längserstreckung des
Rohlings (1) verlaufenden Richtung übersteigenden Aussenkontur angestaucht
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen
den Köpfen (2, 3) liegende Abschnitt (4) auf 900°C bis 1200°C erwärmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Länge des Abschnittes (4) einer 2- bis 8-fachen, senkrecht zur Längserstreckung
des Rohlings (1) verlaufenden Stärke entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Abschnitt (4) induktiv erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Rohling (1) durch Angreifen von Zugwerkzeugen (8) an den Köpfen (2, 3) axial
auseinandergezogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (F) der
Zugwerkzeuge (8) durch Federkraft aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugkraft (F) von
200 N bis 2000 N aufgebracht wird.
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US6234913B1 (en) | 2001-05-22 |
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