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Die Erfindung handelt von einem Verfahren zum Verschweissen überlappender Bleche zur Bildung einer dichten Verbindung zwischen den Randflanschen der Wandteile eines Behälters, insbesondere eines Treibstoffehälters für Kraftfahrzeuge. Derartige Behälter bestehen meist aus zwei gezogenen oder anderswie verformten Blechschalen mit Randflanschen. Zur Bildung eines Behälters werden die beiden Blechschalen mit ihren Randflanschen aneinander gelegt und durch eine umlaufende Schweissnaht miteinander verbunden.
Diese Verbindung erfolgt nach dem Stand der Technik durch Widerstandsschweissen, wobei die beiden Randflansche zwischen mit einer Stromquelle verbundenen Kupferrollen, die die beiden Randflansche auch gleich zusammenpressen, hindurchgeführt werden (Rollnahtschweissen). Durch den erforderlichen Durchmesser der Kupferrollen und deren Antrieb und Stromzufuhr ist der Bedarf an Freiraum in der Umgebung der zu verbindenden
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Randflansche sehr gross und sind die Kurvenradien begrenzt, sodass die Formgestaltung des Behälters in allen Richtungen eingeschränkt ist. Weiters sind entsprechend der Breite der Kupferrollen sehr breite Randflansche erforderlich. Ausserdem ist dieses Verfahren langsam und aufwendig, sowohl apparativ als auch hinsichtlich des Energieverbauches.
Versuche, statt des Widerstandsschweissens ein Energiestrahl-Schweissverfahren einzusetzen, sind bislang an der Schwierigkeit gescheitert, überlappende und nicht absolut ebene Bleche dicht und zuverlässig zu verschweissen. Der Schweissdurchbrand ist bei Energiestrahlverfahren, insbesondere beim Laserschweissen, nicht in der Lage, auch nur kleine Abstände zwischen den Blechen zu überbrücken. Diese können durch Unebenheiten und/oder durch Beschädigung der Oberfläche eines der beiden Randflansche entstehen. Beim Ziehen bzw Tiefziehen der Wandteile entstehen die Randflansche meist unter dem Blechhalter oder in einer an diesen angrenzenden Zone. Dabei entstehen Fältchen und Riefen, bisweilen auch feine Risse oder punktförmige Fehlerstellen. Wenn die Randflansche dann noch beschnitten werden, entsteht auch ein Schnittgrat.
Auch nur die kleinste Unterbrechung oder Fehlstelle der Schweissung führt zur Undichtigkeit des Behälters, was bei einem Behälter für eine explosive Flüssigkeit nicht sein darf. Für die Anwendung eines Energiestrahlverfahrens müssten daher die Randflansche auch wieder zusammengepresst werden, wo-mit dessen Vorteile (insbes. enge Kurvenradien und geringer Platzbedarf) wieder verspielt wären.
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Es ist daher Ziel der Erfindung, ein Schweissverfahren vorzuschlagen, das die Nachteile des Widerstandsschweissen vermeidet und eine sichere dichte Verbindung schafft.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die beiden aneinanderliegenden Randflansche mittels eines ungefähr quer zu ihrer Ebene gerichteten Energiestrahles mndum verschwelsst werden, und dass auf diese Weise mindestens zwei Schweissnähte erzeugt werden, die einander mehrfach in Schnittpunkten schneiden.
Die einander schneidenden Schweissnähte bringen eine wesentlich höhere Sicherheit gegen Undichtigkeiten als sie zwei parallele Schweissnähte bringen würden. Bei letzteren könnte Leckage durch die erste Schweissnaht irgendwo am Umfang des Behälters auch eine undichte Stelle in der zweiten äusseren Schweissnaht finden. Durch die erfindungsgemässe Verstrickung" der beiden Schweissnähte ergeben sich jeweils abgeschlossene Bereiche, in denen eine mögliche Fehlstelle durch die zweite Schweissnaht abgedichtet wird.
Es ist extrem unwahrscheinlich, dass sich eine Fehlstelle über die gesamte Breite des Randflansches erstreckt. Deshalb kann die Schweissung mittels eines Energiestrahles, vorzugsweise eines Laserstrahles ohne zusätzliches Zusammenpressen der Randflanschen erfolgen und die Vorteile derartiger Verfahren können auch für Teile voll genutzt werden, für die dieses schnelle und energiesparende Verfahren mit der geringen Erwärmung des Werkstückes bisher nicht anwendbar war. Dabei ist die Bewegung des Schweisskopfes in zwei Richtungen und die Zugänglichkeit der Schweissstel-
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le mit derartigen Schweissanlagen unproblematisch. Alternativ kann auch das Werkstück bezüglich eines feststehenden Schweisskopfes bewegt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt schmälere Randflansche und freiere Formgebung des Behälters, was dessen Raumbedarf und Einbau zugute kommt. Es erlaubt auch höhere Schweissgeschwindigkeiten bei geringerer therrnischer Beanspruchung und die so hergestellte Schweissverbin- dung hat eine höhere Schälfestigkeit als eine widerstandsgeschweisste Naht.
Vorzugsweise treten die Schnittpunkte in ungefähr gleichen Abständen auf, die etwa das doppelte bis zehnfache des maximalen Abstandes der beiden Schweissnähte betragen (Anspruch 2). Ein Abstand der Schnittpunkte in diesem Bereich ergibt hohe Sicherheit gegen Leckagen bei nur geringer Verlängerung der Schweissnähte. Die beiden Nähte können so geführt sein, dass eventuelle Fehlstellen des Bleches in den Randflanschen zwischen den beiden Schweissnähten liegen (Anspruch 3). Dadurch sind diese rundum von einer Schweissnaht umgeben und so vollkommen abgedichtet.
In Weiterbildung der Erfindung verlaufen beide Schweissnähte sinusförmig (Anspruch 4), wobei die Sinus die gleiche Wellenlänge hat. Vorzugsweise ist die Entfernung der Schnittpunkte voneinander so gewählt, dass die beiden Schweissnähte einander unter einem rechten Winkel schneiden (Anspruch 5). Der rechtwinkelige Schnitt der beiden Schweissnähte bedingt minimale Aufwärmung des Schnittpunktes und sauber begrenzte Schweissnähte. In einer anderen Weiterbildung der Erfindung verläuft die eine Schweissnaht geradlinig und die andere sinusförmig (Anspruch 6)
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und erläutert.
Es stellen dar :
Fig. l : Eine Ansicht eines Behälters mit Schweissung nach dem erfin dungsgemässen Verfahren,
Fig. 2 : eine Draufsicht auf den Behälter der Fig. l,
Fig. 3 : Detail A in Fig. 2.
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In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäss geschweisster Behälter 1 nur teilweise dargestellt. Er besteht aus einem oberen Wandteil 2 und einem unteren Wandteil 3, deren Randflansche 4, 5 rundum verlaufen und auf die erfindungsge- mässe Weise miteinander dicht verschweisst sind.
Die Schweissung erfolgt mittels einer nur angedeuteten Schweissvorrichtung 6, deren Schweisskopf 7 einen Energiestrahl 8 auf die Randflansche 4, 5 richtet und so die beiden Randflansche 4. 5 durchschweisst. Es wird eine erste Schweissnaht 10 und eine zweite Schweissnaht 11 geführt.
In Fig. 2 ist zu erkennen, dass die erste Schweissnaht 10 gerade verläuft und die zweite Schweissnaht 11 diese in einer Wellenlinie umspielt. Das ist in Fig. 3 vergrössert zu sehen. Die beiden Schweissnähte 10, 11 schneiden einander in Schnittpunkten 12, die in ungefähr gleichen Abständen 13 auftreten. Diese betragen etwa das doppelte bis zehnfache des maximalen Abstandes 14 der beiden Schweissnähte 10, 11.
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Die Wirkung dieser besonderen Nahtführung wird nun an Hand von zweierlei Fehlerstellen der Randflansche 4, 5 erläutert. Der Randflansch 4 hat in der Kehle ein beim Ziehen entstandenes Fältchen 15, an dem er nicht satt auf dem unteren Randflansch 5 aufliegt, daher ist die erste Schweissnaht 10 bei 16 unterbrochen, also undicht. Leckage die dort auftritt, wird an der zweiten Schweissnaht 11 abgedichtet. Der schraffierte Raum 17 ist ja rundum von den Schweissnähten 10, 11 umgeben. Eine andere Unterbrechung 18 der zweiten Schweissnaht 11 führt zu einer Leckage, die von der ersten Schweissnaht 10 aufgehalten wird.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Führung der beiden Schweissnähte 20, 21, die beide sinusförmig sind. Hier ist ein kleines Loch in einem der beiden Flansche 4, 5 angedeutet (22). Es ist auch wieder von den beiden Schweissnähten 20,21 rundum umgeben und somit isoliert. Im Schnittpunkt 24 der beiden Schweissnähte 20,21 schliessen diese bzw deren Tangenten miteinander einen ungefähr rechten Winkel ein.
Das angegebene Schweissverfahren kann immer dann angewendet werden, wenn zwei überlappende Bleche dicht zu verschweissen sind. In diesem Sinne kann jeder einen Hohlraum bildende Gegenstand mit dicht zu verschweissenden Wänden, also auch ein Kraftfahrzeug, als Behälter betrachtet werden. Die Randflansche müssen nicht unbedingt in einer Ebene liegen, zumal mit Energiestrahl-Schweissverfahren auch dreidimensionale Schweissnähte geführt werden können. In diesem Fall ist unter der Ebene der Randflansche eine Tangentialebene in dem momentanen Auftreffpunkt des Schweissstrahles zu verstehen.