СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ И СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ
FASTENING METHOD AND FASTENING SYSTEM

Изобретение относится к способу крепления крепежного элемента к основе, в соответствии с которым в основе выполняют глухое отверстие и крепежный элемент анкеруют в глухом отверстии. Кроме того, изобретение относится к системе крепления, включающей основу и скрепленный с нею крепежный элемент.
Известны способы и системы крепления, в соответствии с которыми стержень крепежного элемента имеет обращенную в направлении крепления торцовую поверхность, то есть является тупым, причем к торцовой поверхности примыкает периферийная поверхность. Наружные размеры торцовой поверхности превышают диаметр глухого отверстия, в связи с чем стержень при забивании в глухое отверстие сдвигает часть материала основы и на периферийной поверхности сваривается с основой. Сваривание способствует увеличению силы удерживания крепежного элемента в основе.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить способ крепления и систему крепления, позволяющие при данной глубине глухого отверстия увеличить силу удерживания крепежного элемента в основе.
Указанная задача согласно изобретению, во-первых, решается с помощью способа крепления крепежного элемента, состоящего из первого материала, к основе, состоящей из материала основы, в соответствии с которым в основе выполняют определяющее глубинное направление глухое отверстие, которое обладает диаметром глухого отверстия, предоставляют в распоряжение крепежный элемент, который имеет определяющий направление крепления стержень с торцовой поверхностью, обращенной преимущественно в направлении крепления, и периферийной поверхностью, примыкающей непосредственно к торцовой поверхности, и для анкерования крепежного элемента в глухом отверстии стержень забивают в глухое отверстие. При этом наружные размеры торцовой поверхности превышают диаметр глухого отверстия, в связи с чем стержень при забивании в глухое отверстие сдвигает часть материала основы и на периферийной поверхности сваривается с основой. Периферийная поверхность расположена относительно направления крепления наклонно или ступенчато.
Во-вторых, указанная задача согласно изобретению решается с помощью системы крепления, включающей основу, состоящую из материала основы, и крепежный элемент, который имеет определяющий направление крепления стержень с торцовой поверхностью, обращенной преимущественно в направлении крепления, и с периферийной поверхностью, примыкающей непосредственно к торцовой поверхности, причем стержень сварен с основой и причем периферийная поверхность расположена относительно направления крепления наклонно или ступенчато.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что крепежный элемент включает зону анкерования, которую анкеруют в глухом отверстии и которая имеет стержень, а также зону соединения, выступающую из основы после анкерования базового элемента и предназначенную для соединения монтажной детали с крепежным элементом.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что плоскость сечения стержня, ориентированная перпендикулярно направлению крепления, обладает наружными размерами, непрерывно возрастающими вдоль направления крепления по мере удаления от торцовой поверхности. Плоскость сечения стержня предпочтительно обладает формой круга, причем наружные размеры включают диаметр круга. Периферийная поверхность особенно предпочтительно обладает формой усеченного конуса.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что периферийная поверхность по мере удаления от торцовой поверхности в направлении, противоположном направлению крепления, характеризуется несколькими разными значениями угла наклона относительно направления крепления.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что угол наклона периферийной поверхности относительно направления крепления составляет от 1° до 6°. Угол наклона периферийной поверхности относительно направления крепления предпочтительно составляет от 1,5° до 5°, особенно предпочтительно от 2° до 4°.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что торцовая поверхность на ее краю имеет, в частности, расположенный по периметру направляющий скос, предназначенный для облегчения введения стержня в глухое отверстие. Направляющим скосом предпочтительно является фаска.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что диаметр глухого отверстия в глубинном направлении остается неизменным.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что в основе высверливают глухое отверстие. Глубина Т глухого отверстия предпочтительно предопределяется посредством упорного сверла. Глубина Т глухого отверстия предпочтительно предопределяется также посредством ограничивающего глубину упора.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что глубина Т глухого отверстия в глубинном направлении составляет менее 10 мм. Глубина Т предпочтительно составляет менее 8 мм, особенно предпочтительно менее 6 мм.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что стержень линейно забивают в глухое отверстие. Для этого предпочтительно используют устройство для забивания штырей.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что угол забивания стержня, то есть угол между поверхностью основы и глубинным направлением, составляет по меньшей мере 80°. Угол забивания стержня предпочтительно составляет по меньшей мере 85°, особенно предпочтительно 90°.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что первый материал включает металл или сплав. Первый материал особенно предпочтительно состоит из металла или сплава.
Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что материал основы включает металл или сплав. Материал основы особенно предпочтительно состоит из металла или сплава.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 поперечное сечение системы крепления,
на фиг. 2 частичный вид крепежного элемента и
на фиг. 3 частичный вид крепежного элемента.
G
G
На фиг. 1 представлена система крепления 10, которая включает основу 20, состоящую из материала основы, и крепежный элемент 30. Крепежный элемент 30 имеет зону анкерования 31 и зону соединения 32, выступающую из основы 20 после анкерования базового элемента. Зона анкерования 31 предназначена для анкерования крепежного элемента 30 в основе 20, в то время как зона соединения 32 служит для соединения не показанной на чертеже монтажной детали с крепежным элементом 30. Для подобного соединения зона соединения 32 имеет наружную резьбу 33, диаметр d которой составляет, например, 8 или 10 мм. Зона анкерования 31 обладает наружным диаметром, меньшим диаметра d, в связи с чем между зоной анкерования 31 и зоной соединения 32 крепежного элемента 30 имеется заплечик 34. В случае если зона анкерования 31 анкерована в основе 20, заплечик 34 прилегает к поверхности 21 основы 20 непосредственно или при необходимости косвенно через не показанную на чертеже уплотнительную шайбу.
S
S
max
S
max
Зона анкерования 31 включает определяющий направление крепления 40 стержень 50 с обращенной преимущественно в направлении крепления 40 торцовой поверхностью 60, обладающей диаметром d, и периферийной поверхностью 70, примыкающей непосредственно к торцовой поверхности 60. Плоскость сечения стержня 50, ориентированная перпендикулярно направлению крепления 40, обладает формой круга, диаметр которого непрерывно и равномерно возрастает по мере удаления от торцовой поверхности 60 в направлении, противоположном направлению крепления 40, а, следовательно, периферийная поверхность 70 обладает формой усеченного конуса. Угол раствора данного усеченного конуса составляет 6°, а, следовательно, угол наклона периферийной поверхности 70 относительно направления крепления 40 составляет 3°. Таким образом, диаметр плоскости сечения стержня 50 возрастает от d (диаметра торцовой поверхности) до d (максимального диаметра стержня). Диаметр d торцовой поверхности составляет, например 4,3 мм, 4,9 мм или 5,0 мм, в то время как максимальный диаметр d стержня 50 составляет, например, 5,2 мм, 5,4 мм или 5,8 мм, соответственно при длине L стержня 50, составляющей, например, 6,7 или 7,5 мм.
Зона анкерования 31 и зона соединения 32 монолитно выполнены из способного свариваться первого материала, например, из металла или сплава, такого как сталь. Материал основы включает материал, также способный свариваться, например, металл или сплав, такой как сталь. Основа 20, в частности, снабжена упорядоченным на ее поверхности покрытием, например, антикоррозионным защитным слоем, который предпочтительно включает материал, также способный свариваться, например, металл или сплав, такой как сталь.
L
L
L
S
L
S
Для крепления крепежного элемента 30 к основе 20 сначала в основе 20 высверливают глухое отверстие 80 глубиной Т, которое определяет глубинное направление 90 и обладает диаметром d, остающимся неизменным в глубинном направлении 90. При этом диаметр d и глубина Т глухого отверстия предпочтительно предопределяются посредством ступенчатого сверла. Глубина Т глухого отверстия составляет, например, 6 мм, в то время как диаметр d глухого отверстия предпочтительно по меньшей мере на 0,1 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере на 0,2 мм, например, на 0,2 мм, 0,25 мм или 0,3 мм меньше диаметра d торцовой поверхности. Диаметр d глухого отверстия предпочтительно составляет менее 0,98, особенно предпочтительно менее 0,96 от диаметра d торцовой поверхности. Затем стержень 50 линейно забивают в глухое отверстие 80, например, с использованием устройства для забивания штырей. Угол забивания стержня, то есть угол между поверхностью 21 основы 20 и глубинным направлением 90, составляет 90°, а, следовательно, направление крепления 40 совпадает с глубинным направлением 90.
L
S
Поскольку диаметр d глухого отверстия меньше диаметра d торцовой поверхности, стержень 50 при его забивании в глухое отверстие 80 сдвигает часть материала основы в глубинном направлении 90. Выделяющееся при этом тепло обусловливает сваривание стержня 50 на периферийной поверхности 70 с основой 20 в зоне сверленого отверстия 80. Наклон периферийной поверхности 70 относительно направления крепления 40 способствует улучшению подобного сваривания и/или заклинивания стержня 50 в глухом отверстии 80 и увеличению силы удерживания крепежного элемента 30 в основе 20.
Значительное увеличение силы удерживания крепежного элемента в основе наблюдается при угле наклона периферийной поверхности относительно направления крепления, составляющем более 1°, причем при угле наклона, превышающем 6°, энергозатраты на вытеснение материала основы существенно возрастают вследствие сваривания. Таким образом, например, при обычной энергии забивания 80 Джоулей угол наклона периферийной поверхности относительно направления крепления предпочтительно составляет от 1° до 6°. Угол наклона периферийной поверхности предпочтительно составляет от 1,5° до 5°, особенно предпочтительно от 2° до 4°.
min
L
Торцовая поверхность 60 на ее краю снабжена направляющим скосом 61, выполненным в виде расположенной по периметру фаски и предназначенным для облегчения введения стержня 50 в глухое отверстие 80. При этом минимальный диаметр d направляющего скоса 61 предпочтительно меньше диаметра d глухого отверстия. Угол раствора направляющего скоса 61 предпочтительно находится в интервале от 60° до 150°, особенно предпочтительно от 75° до 135°, и составляет, например, 90° или 120°.
На фиг. 2 представлен частичный вид крепежного элемента 230. Крепежный элемент 230 включает зону анкерования 231 с определяющим направление крепления 240 стержнем 250. Стержень 250 имеет торцовую поверхность 260, обращенную преимущественно в направлении крепления 240, и периферийную поверхность 270, примыкающую непосредственно к торцовой поверхности 260. Периферийная поверхность 270 обладает формой нескольких, в частности, точно двух усеченных конусов, а, следовательно, по мере удаления от торцовой поверхности 260 в направлении, противоположном направлению крепления 240, периферийная поверхность 270 характеризуется несколькими разными значениями угла наклона относительно направления крепления 240. Угол раствора этих усеченных конусов возрастает в направлении, противоположном направлению крепления 240, соответственно стержень 250 все в большей степени расширяется в направлении, противоположном направлению крепления 240,. В остальном показанный на фиг. 2 крепежный элемент 230 в основном соответствует крепежному элементу 30, показанному на фиг. 1.
На фиг. 3 представлен частичный вид крепежного элемента 330. Крепежный элемент 330 включает зону анкерования 331 с определяющим направление крепления 340 стержнем 350. Стержень 350 имеет торцовую поверхность 360, обращенную преимущественно в направлении крепления 340, и периферийную поверхность 370, примыкающую непосредственно к торцовой поверхности 360. Периферийная поверхность 370 характеризуется углом наклона относительно направления крепления 340, постепенно возрастающим по мере удаления от торцовой поверхности 360 в направлении, противоположном направлению крепления 340, соответственно стержень 350 раструбообразно расширяется в направлении, противоположном направлению крепления 340. В остальном показанный на фиг. 3 крепежный элемент 330 в основном соответствует крепежному элементу 30, показанному на фиг. 1.
Согласно не представленным на чертежах примерам осуществления изобретения стержень в направлении, противоположном направлению крепления, расширяется ступенчато, соответственно периферийная поверхность расположена относительно направления крепления ступенчато.
Изобретение описано выше на примере способа крепления крепежного элемента к основе. При этом отличительные признаки приведенных выше вариантов осуществления изобретения можно любым образом комбинировать друг с другом в пределах единственной системы крепления, соответственно единственного способа. Следует отметить, что предлагаемый в изобретении способ пригоден также для других целей.