DE1019869B - Schiessbolzen zum Eintreiben in Eisen oder Stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schießbolzen zum Eintreiben in Eisen oder Stahl. Während Beschußwerkstoffe, die aus harten Baustoffen bestehen, im allgemeinen eine Wandstärke haben, die ein Vielfaches der zum Halten des Schießbolzens erforderlichen Schußtiefe beträgt, muß man bei Aufnahmewerkstoffen, die aus Eisen oder Stahl bestehen, von geringen Wandstärken ausgehen, die sich auf Grund der Festigkeitsberechnungen als unumgänglich notwendig ergeben und entsprechend dünn ausgeführt sind. Das bedeutet, daß man die Einschußtiefen nicht mehr ohne Rücksicht auf diese Wandstärken beliebig groß wählen kann, sondern daß man die Dimensionen der aus Eisen oder Stahl bestehenden Beschußwerkstoffe, insbesondere an die Wandstärken von Profilen aller Art gebunden ist, weil die Geschoßspitze oder gar der Geschoßkörper auf der zur beschossenen Fläche entgegengesetzten Begrenzungsfläche des Beschußwerkstoffes in den meisten Fällen nicht heraustreten darf. Diese Bedingungen bedeuten, daß man mit kleinstmöglichen Einschußtiefen ein Maximum an Zug- und Torsionsfestigkeiten des eingeschossenen Teiles des Schießbolzens erzielen muß. Genaue Untersuchungen haben dabei gezeigt, daß das mit den bisher üblichen. Ausbildungen von Schießbolzen nicht zu erreichen ist. Zwar ist bereits versucht worden, durch eine axial gerichtete Riffelung des Schaftmantels derartiger Schießbolzen eine Erhöhung der Torsionsfestigkeit zu erzielen. Diese Maßnahmen sind jedoch völlig unzulänglich, weil nicht berücksichtigt wurde, daß beim Einschuß außerordentlich verwickelte und schwierig zu übersehende, bleibende und elastische Formänderungen sowohl des beschossenen Aufnahmewerkstoffes als auch der Baustoffe eintreten, aus denen die Schießbolzen üblicherweise bestehen. Daher konnte auch der Vorschlag zu keinem Erfolg führen, der darin besteht, den Schießbolzen nach Art eines Spiralbohrers in der Überlegung auszubilden, daß sich ein derartiger Bolzen wie ein Bohrer unter Rotation um seine Längsachse in den Aufnahmewerkstoff eingräbt. Da der Spiralbohrerquerschnitt denkbar ungeeignet ist, um die erhebliche Knickbeanspruchung aufzunehmen, die beim Einschuß auftritt, war ein Mißerfolg dieser und ähnlicher Bemühungen auch von vornherein übersehbar.

Die Erfindung geht von einem Schießbolzen aus, bei welchem auf eine ogivale Geschoßspitze ein Rillen tragender Verdickungswulst folgt, an den sich ein Schaftteil mit zunehmendem Durchmesser und ein nicht eintreibbarer Kopf anschließen. Die Besonderheit besteht darin, daß der Wulst sich unmittelbar an die Basis der Geschoßspitze anschließt und die Form eines sich nach der Spitze hin erweiternden Kegelstumpfes hat, wobei die gesamte Einschußlänge des

Schießbolzen zum Eintreiben
in Eisen oder Stahl

Anmelder:

Anstalt für Montage-Technik,
Vaduz (Liechtenstein)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 25. August 1Θ52

Dipl.-Ing. Martin Hilti, Vaduz (Liechtenstein),
ist als Erfinder genannt worden

Bolzens höchstens das Dreifache des Durchmessers des nicht eintreibbaren Kopfes beträgt. Eine solche Gestaltung des Schießbolzens ergibt nicht nur eine geringe Eindringungstiefe, sondern auch eine auf Verkeilung beruhende hohe Festigkeit. Durch die Verdrängerwirkung des Wulstes entsteht beim Einschuß, in Schußrichtung gesehen, hinter dem Wulst zunächst ein freier Raum, dessen Ausfüllung mit dem gerade dort zeitweilig plastisch werdenden Beschußwerkstoff zu der gewünschten Verkeilung führt. Die Begrenzungsfläche des Wulstes gehört einem Kegelmantel als Kegelstumpffläche an, dessen zur Spitze des Verankerungsgeschosses zu sich erweiternder Öffnungswinkel etwa 6 bis 16° betragen kann. Dieser Wulst bildet ein Mittel, um die Torsionsfestigkeit auf das gewünschte Maximum bringen zu können, ohne daß die Nachteile der eingangs erwähnten, früheren Vorschläge auftreten. Zu diesem Zwecke trägt der Wulst in bekannter Weise Rillen. Verlaufen die Rillen schräg zur Längsachse des Geschosses, so kann ihr beispielsweise ein Richtungsverlauf erteilt werden, bei dem gemäß der Rechts- oder Linksgängigkeit eines Gewindeansatzes des Schießbolzens auftretende Torsionsbeanspruchungen in axiale Beanspruchungen umgesetzt werden, deren Richtung mit der Geschoßeinschußrichtung übereinstimmt. Durch gemeinsame Wirkung der Ausbildung der Wulstmantelfläche als Kegelstumpffläche und des Schrägverlaufens der Rillen bilden sich Materialkeile, die sich zur Spitze des Verankerungsgeschosses zu infolge der Verfor-

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mung verjüngen und deshalb, zur Vergrößerung der Stauchwirkung beitragen. Um die erforderliche Verkeilung in besonders zweckentsprechender Weise zu verwirklichen, kann der Kopf des Bolzens derart hinterschnitten- sein, daß sein Rand eine Schneidkante

bildet. . . ' .. . ..

Der Vorgang beim Einschießen ist folgender: Zunächst umfaßt die Hinterschneidung, die, von der im Aufwurf befindlichen Warze aus gesehen, eine Ringkalotte um den Schaftteil zwischen Wulst und kalottenbildendem Körper bildet, diesen Aufwurf bereits im Beginn seines Entstehens wie ein Gesenkstempel, so daß es überhaupt nicht mehr zu einem äußerlich erkennbaren Aufwerfen der Warze zu. kommen vermag; denn der Werkstoff ist an dieser Stelle noch plastisch verformbar und daher in einem Zustand, bei dem er flließt und zu leiten ist.

Führt man. weiter den Schaftteil zwischen Wulst und hinterschnittenem Kopf kegelstumpfförmig derart aus, daß der kleinste Querschnitt des Kegelstumpfes in der Nähe des Wulstes liegt, so erhält die vom Kalottenrand zentripetal zur Kalottenmitte zu gerichtete Stauchbewegung eine axiale Komponente, die das plastifizierte Beschußmaterial zum Wulst zu drängt und so zur Vervollständigung des Auffüllvorganges des beim Einschießen des Wulstes entstehenden Raumes führt. Dabei hat es sich ergeben, daß der Öffnungswinkel α des Kegelstumpfes zweckmäßig 6 bis 18° beträgt. Bei diesem Öffnungswinkel kommt man mit einem verhältnismäßig geringfügigen Abstand zwischen Wulst und Stauchkörper de* Schießbolzens aus, der größenordungsmäßig etwa dieselbe Länge haben soll, wie der die Spitze des Schießbolzens bildende Teil, wenn man diesen als bis zum" Wulst reichenden, ogivalen Körper ausbildet. Auf diese Weise gelingt es, mit einer Einschuß tiefe, die nur gleich dem Durchmesser des Kopfes des Schießbolzens oder höchstens das Dreifache desselben beträgt, Zug- und Torsionsfestigkeiten zu erzielen, die mit einwandfrei eingeschossenen Bolzen gleicher Dimensionen bisher nicht zu erreichen waren, wobei man Festigkeiten erreicht, die etwa bei homogener Ausbildung des Schießbolzens aus dem Schußwerkstoff erreichbar wären.

Die Übergänge zwischen Querschnitten verschiedener Größe können sanft ausgerundet sein.

Die Zeichnung gibt eine bespielsweise Ausbildung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schießbolzen* wieder.

Man erkennt bei 1 die ogival ausgebildete Spitze des Schießbolzens, die bei 2 mittels eines sanften Überganges in den Wulst 3 übergeht. Die Mantelfläche des Wulstes ist als Kcgelstumpffläche mit einem Öffnungswinkel 2 ■ γ = 6 bis 16° ausgebildet. Wieder mit einem allmählich verlaufenden Übergang 4 schließt sich an den Wulst 3 der kegelstumpfförmige Schaftteil 5 an, der bei 6 in eine Ringkalotte übergeht, die durch eine Hinterschneidung 8 des Kopfes 9 gebildet ist, wobei der Kopf 9 etwa einen Durchmesser hat, der dem größten Durchmesser im allgemeinen bei Beschuß von Eisen und Stahl aufgeworfener Warzen entspricht. In jedem Falle ist der Querschnitt des Kopfes 9 größer als der Querschnitt 10 des Wulstes 3. Er ist daher auch größer als der kleinste Querschnitt des kegelstumpfförmigen Schaftteils 5.

Wird ein derartiger Bolzen in den aus Eisen oder Stahl bestehenden Werkstoff 12 eingeschossen, der auf der rechten Seite der Figur angedeutet ist, so faßt die scharfe Kante 13 des Kopfes 9 des Bolzens das beim Beschüß plastifizierte, sich nach außen warzenartig auswölbende Material 12 wie der Stempel eines entsprechend ausgebildeten Gesenkes. Dadurch tritt ein Materialfluß ein, der durch den Pfeil 14 zur Darstellung gebracht wird. Dieser Materialfluß führt :zur Auffüllung des Raumes, der sich beim Beschüß des Werkstoffes 12 hinter dem Wulst 3 gebildet hatte, weil der Querschnitt 10 größer ist als der Querschnitt 11. Nach dem Einschuß des Schießbolzens bildet dieses Material 15 einen Ringkeil, der die Zugfestigkeit des eingeschossenen Bolzens auf ein Maximum erhöht. Um auch die Torsionsfestigkeit auf ein Maximum zu bringen, ist der Wulst 3 mit Rillen versehen. Die Rillen sind so gewählt, daß der spitze Winkel β zwischen der Längsachse 17-17 des Verankerungsgeschosses und dem Verlauf 16-16 der Rillen etwa 10 bis 20° beträgt. Erfahrungsgemäß erfolgt bei diesem Winkel noch kein Abscheren der Rippen 18, die sich durch die Rillen bilden. Da der Kopf 9 in seinem nicht gezeichneten oberen Ende durchweg ein Gewinde trägt, so daß auf ihn aufgezogene weitere Teile mittels einer aufgeschraubten Mutter mit dem vom Aufnahmewerkstoff 12 gebildeten Körper verschraubt oder an ihm sonstwie befestigt sein können, so unterliegt der Schießbolzen bei einem Rechtsgewinde des Gewindeansatzes im Uhrzeigersinn verlaufenden Torsionsbeanspruchungen, wenn man den Schießbolzen in der Richtung 9 nach 1 betrachtet. Daher ist die Neigung 16-16 der Rippen 18 gegen die Längsachse 17-17 so gewählt, wie dies die Zeichnung veranschaulicht. Die Torsionsbeanspruchung führt daher zum Auftreten einer axial gerichteten Beanspruchung, die wieder die Richtung von 9 nach 1 hat. Das bedeutet also, daß die auftretende Torsionsbeanspruchung allenfalls dazu führt, daß sich der Schießbolzen in der Richtung 9 nach 1 noch stärker, als dies durch die elastischen Nachwirkungen des Einschusses geschieht, an den Werkstoff 12 anlegt, so daß auf diese Weise die Torsionsfestigkeit der Verankerung auf ein Maximum gebracht ist.

Wie die Zeichnung zeigt, gelingt es mit diesen Maßnahmen, die Längen der Teile 5 + 3 + 1 so zu vermindern, daß sie dem Durchmesser des Kopfes 9 größenordnungsmäßig entsprechen, wenn dieser einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Die Summe der genannten Längen ist aber nichts anderes als die Einschußtiefe, so daß es auf diese Weise gelingt, mit den so festgelegten, kurzen Eiuschußtiefen optimale Zug- und Torsionsfestigkeiten des eingeschossenen Bolzens zu erzielen.

Es kann in manchen Fällen zweckmäßig sein, den Teil 1 des Schießbolzens abweichend auszubilden, etwa die Spitze abzurunden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schießbolzen zum Eintreiben in Eisen oder Stahl mit einem auf die ogivale Geschoßspitze folgenden, Rillen tragenden Verdickungswulst, an den sich ein Schaftteil mit zunehmendem Durchmesser und ein nicht eintreibbarer Kopf anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar an die Basis der Geschoßspitze anschließende Wulst (3) die Form eines sich nach der Spitze hin erweiternden Kegelstumpfes hat und die Einschußlänge des Bolzens höchstens das Dreifache des Durchmessers des nicht eintreibbaren Kopfes (9) beträgt.

2. Schießbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel (2 γ) des Wulstes (3) zwischen 6 und 16° beträgt.

3. Schießbolzen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (5) mit zunehmendem Durchmesser die Form eines Kegelstumpfes mit einem Öffnungswinkel (α) zwischen 6 und 18° hat.

4. Schießbolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftdurchmesser unmittelbar hinter dem Wulst (3) geringer ist als an der Basis der ogivalen Bolzenspitze.

5. Schießbolzen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sein Kopf (9) derart hinterschnitten ist (6), daß dessen Rand eine Schneidkante (13) bildet.
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In Betracht gezogene Druckschriften:
Prospekt »Blitzhammer« der Firma Degenhardt K. G., Düsseldorf;

Prospekt »Ramset Fastening System« der Firma ίο Stemco Corporation, Cleveland, 1949.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen