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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von Halteteilen an Rohren sowie ein Verbindungssystem gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.
Es sind bereits Verfahren zum Befestigen von Halteteilen an Rohren bekannt, bei denen der Halteteil über einen Schweisspunkt an einem Rohr befestigt wird. Anschliessend wird Im Überlappungsbereich des Halteteils eine metallische Paste aufgetragen. Das Rohr mit dem angehefteten Halteteil und der aufgetragenen Paste wird daraufhin in einen Ofen eingelegt und von diesem soweit erhitzt, dass die metallische Paste sich verflüssigt. Aufgrund der Kapillarwirkung zwischen den beiden Teilen fliesst nunmehr das freigesetzte und verflüssigte Metall der Paste zwischen die beiden Teile, sodass eine vollflächige Verlötung des Überlappungsbereiches erfolgt. Nachteilig ist hierbei, dass das Auftragen bzw.
Dosieren der metallischen Paste nicht genau definiert werden kann, sodass nicht gewährleistet ist, dass eine vollflächige Verlötung der beiden Teile erreicht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befestigen von Halteteilen an Rohren zu schaffen, bel dem in unterschiedlichen Betnebsbedingungen eine dauerhafte Verlötung der belden Teile Im Überlappungsberelch ermöglicht wird.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft Ist dabei, dass durch das Aufbringen des Verbindungsmaterials in Form einer Schweissraupe ein wegwischen des Verbindungsmaterials unterbunden wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass eine beliebig lange Lagerdauer der vorgefertigten Teile bei unterschiedlichen Temperaturen möglich ist, da bei einer Aufbringung von einer Paste die Lagertemperatur berücksichtigt werden muss, um ein Wegfliessen der Paste zu vermelden. Von Vorteil Ist aber auch, dass durch das Aufschweissen des Verbindungsmaterials eine genaue Dosierung des Verbindungsmaterials erreicht wird.
Vorteilhaft ist weiters, dass das Volumen des Verbindungsmaterials an die Grösse des Verbindungsbereichs bzw. des Überlappungsbereichs sowie an die zu überbrückenden Toleranzen zwischen den Halteteilen und den Rohren angepasst werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben. Die damit erzielbaren Vorteile sind den detaillierten Figurenbeschreibungen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen :
Flg. 1 ein Schaubild zur Herstellung einer Verbindung eines Halteteils mit einem Rohr in vereinfach- ter schematischer Darstellung ; Flg. 2 eine Stirnansicht eines Rohrkörpers in Verbindung mit einem Halteteil, geschnitten und in vereinfachter, schematischer Darstellung ;
Flg. 3 eine Seitenansicht des Rohrkörpers, nach Fig. 2 in vereinfachter, schematischer Darstellung ;
Fig. 4 eine weitere Stirnansicht des Rohrkörpers in einem weiteren Arbeitsschritt, geschnitten und in vereinfachter, schematischer Darstellung ; Flg. 5 eine weitere Seitenansicht des Rohrkörpers, nach Fig. 4, in vereinfachter, schematischer
Darstellung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlichen Ausführungsbeispiel gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten
Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Weiters können auch Einzelmerkmale aus den gezeigten Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
In den Fig. 1 bis 5 ist ein Herstellungsverfahren zum Verbinden von Halteteilen 1 mit einem Rohr 2 bzw. einem Rohrkörper 3 gezeigt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schaubild ist ein Ausführungsbeispiel für die Automatisierung eines derartigen Herstellungsverfahrens dargestellt.
Dabei ist es möglich, dass über einen Roboter 4 das Rohr 2 bzw. der Rohrkörper 3 gehalten wird. Mit einem weiteren Roboter 5 kann nunmehr das Halteteil 1 am Rohrkörper 3 positioniert bzw. zu dem
Rohrkörper 3 zugeführt werden.
Damit nunmehr der Halteteil 1 am Rohrkörper 3 befestigt werden kann, wird zuerst manuell oder über einen weiteren Roboter der Halteteil 1 an dem Rohr 2 angeheftet. Dazu wird vom Schweissgerät 6 ein
Schweissbrenner 7 in den Verbindungsbereich bzw. den Berührungsbereich des Halteteils 1 mit dem
Rohrkörper 3 geführt, sodass über den Schweissbrenner 7 eine Schweissung durchgeführt werden kann, wobei der Halteteil 1 nur über einen Schweisspunkt 8 an dem Rohrkörper 3 angeheftet wird. Das Anheften des Halteteils 1 an den Rohrkörper 3 erfolgt dabei mit einem MAG-Schweissverfahren.
Nachdem der Halteteil 1 an dem Rohrkörper 3 angeheftet wurde, kann nunmehr der Roboter 5 bereits den nächsten Halteteil 1 von einem Vorratsbehälter aufnehmen. Gleichzeitig wird über ein weiteres
Schweissverfahren eine Schweissraupe 9 im Bereich des Verbindungsbereichs, insbesondere einer Verbin- dungsfläche 10 zwischen dem Halteteil 1 und dem Rohrkörper 3 bzw. dem Rohr 2 angebracht. Die
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Schweissraupe 9 kann dabei durch ein MIG-Schweissverfahren hergestellt werden
Damit jedoch eine vollflächige Haftung des Halteteils 1 mit dem Rohrkörper 3 hergestellt werden kann, wird die Schweissraupe 9 durch ein Verbindungsmaterial 11, welches aus einer Kupferlegierung oder aus reinem Kupfer besteht, gebildet.
Vorteilhaft ist hierbei, dass das Schweissgerät 6, insbesondere der Schweissbrenner 7 derart ausgebildet ist, dass mit dem gleichen Schweissbrenner 7 die beiden unterschiedlichen Schweissvorgänge durchgeführt werden können. Dazu wird der Schweissbrenner 7 als Doppeldrahtschweiss-
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verwendet wird, wogegen bei der Herstellung der Schweissraupe 9 als Verbindungsmaterial 11 eine Kupferlegierung oder ein reines Kupfer verwendet wird. Selbstverständlich ist es möglich, dass zwei eigenständige Schweissbrenner 7 für die beiden unterschiedlichen Schweissvorgänge verwendet werden können.
Nachdem alle Halteteile 1 an dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3 angeheftet und das Verbindungsma- terial 11 aufgetragen wurde, wird über den Schweissroboter 4 der Rohrkörper 3 bzw. das Rohr 2 in eine Heizvorrichtung 12, insbesondere in einen Ofen eingelegt bzw. auf ein durch den Ofen hindurchragendes Förderband 13 aufgelegt, sodass über das Förderband 13 der Rohrkörper 3 bzw. das Rohr 2 in den Innenraum des Ofens befördert werden kann, und ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ofenlötverfah- ren durchgeführt werden kann. In der Heizvorrichtung 12 wird nunmehr der komplette Bauteil, also das Rohr 2 bzw. der Rohrkörper 3 und der Halteteil 1 mit dem an den Verbindungsflächen 10 angeordneten Schweisspunkten 8 bzw.
Schweissraupen 9 erhitzt, wodurch das Verbindungsmaterial 11 der Schweissraupe 9 nunmehr verflüssigt wird und durch die Kapillarwirkung in den Zwischenraum zwischen dem Halteteil 1 und dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3 einfliesst. Anschliessend wird das Rohr 2 bzw. der Rohrkörper 3 über das Förderband 13 aus dem Innenraum der Heizvorrichtung 12 befördert, sodass eine Abkühlung des Verbindungsmaterials 11 erfolgt. Durch die Abkühlung des Verbindungsmaterials 11 wird nunmehr eine vollflächige Verlötung des Halteteils 1 mit dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3 erreicht.
Beim Erhitzen des Rohres 2 bzw. des Rohrkörpers 3 mit dem Halteteil 1 muss darauf geachtet werden, dass die Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials 11 des Schweisspunktes 8 höher ist als die Schmelztemperatur des Verbindungsmaterials 11 der Schweissraupe 9, sodass der Halteteil 1 beim Erhitzen an der entsprechenden Position über dem Schweisspunkt 8 gehalten wird und das Verbindungsmaterial 11 der Schweissraupe 9 durch die Wärme verflüssigt wird, sodass dieses in dem Zwischenraum zwischen dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3 und dem Halteteil 1 eindringen kann.
In den Fig. 2 bis 5 sind nun die einzelnen Arbeitsschritte für das Herstellungsverfahren gezeigt, wobei die Fig. 2 und 3 den Arbeitsschritt vor dem Erhitzen des Rohres 2 bzw. des Rohrkörpers 3 und die Fig. 4 und 5 den Arbeitsschritt nach dem Erhitzen des Rohres 2 bzw. des Rohrkörpers 3 zeigt.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Rohrkörper 3 und den Halteteil 1 gezeigt, wogegen die Fig. 3 eine Seitenansicht des Rohrkörpers 3 darstellt.
Wie nun aus den beiden Figuren ersichtlich ist, wird bei einem derartigen Herstellungsverfahren zuerst der Schweisspunkt 8 an einer beliebigen Stelle des Verbindungsbereiches, Insbesondere eines Überlappungsbereiches 14 zwischen dem Halteteil 1 und dem Rohrkörper 3 angeordnet. Durch das Aufbringen des Schweisspunktes 8 wird ein Verrutschen des Halteteils 1 gegenüber dem Rohrkörper 3 verhindert.
Nachdem der Schweisspunkt 8 im Überlappungsbereich 14 angeordnet wurde, wird über einen weiteren Schweissprozess nunmehr die Schweissraupe 9 wiederum an einer beliebigen Stelle des Überlappungsbereiches 14 angeordnet. Dabei ist zu beachten, dass beim Aufbringen der Schweissraupe 9 sowie beim Schweisspunkt 8 dessen Verbindungsmaterialien 11 derartig an den Rohrkörper 3 bzw. am Halteteil 1 angeordnet werden, dass ein Eindringen bzw. ein Verbinden des Halteteils 1 mit dem Rohrkörper 3 bzw. dem Rohr 2 gegeben ist. Durch den Schweissprozess schmilzt das Material des Halteteils 1 und des Rohrs 2 nicht auf, sodass keine Zerstörung der Oberfläche der beiden Teile zustande kommt. Die Schweissraupe 9 wird dabei so angelegt, dass ein Teilbereich der Schweissraupe 9 den Verbindungsbereich bzw. den Überlappungsbereich 14 überlappt.
Der Überlappungsbereich 14, in dem die Schweissraupe 9 bzw. der Schweisspunkt 8 angeordnet sein müssen, erstreckt sich über einen Teil des Umfangs und der Länge des Rohrs 2, d. h. in jenem Bereich, mit dem der Halteteil 1 mit dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3 in Verbindung steht. Selbstverständlich ist es möglich, dass im Bereich des Überlappungsbereichs 14 der Halteteil 1 mit einer Bohrung versehen ist, sodass das Verbindungsmaterial 11 in die Bohrung eingeschweisst werden kann.
Weiters muss beim Aufbringen der SchweiBraupe 9 darauf geachtet werden, dass entsprechend der Grösse der Verbindungsfläche 10 entsprechend viel Verbindungsmaterial 11 aufgebracht wird, sodass nach dem Erwärmen die gesamte Verbindungsfläche 10 mit dem Verbindungsmaterial 11 abgedeckt werden kann, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Das Volumen des Verbindungsmaterials 11 kann bei einem Schweissprozess durch die Schweissparameter, wie beispielsweise der Zeitdauer und/oder der Drahtvorschub-
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geschwindigkeit des Schweissprozesses bestimmt bzw. eingestellt werden, d. h., dass der Verbindungsbereich bzw. die Verbindungsfläche 10 ausgehend von der in diesen Randbereich aufgebrachten Schweissraupe 9 mit einem Volumen des Verbindungsbereichs bzw. der Verbindungsfläche 10 entsprechenden Volumen des Verbindungsmaterials 11 gefüllt werden kann.
Der Vorteil vom Aufbringen des Verbindungsmaterials 11 in Form einer Schweissraupe 9 liegt nun darin, dass beim Transport des Rohrkörpers 3 bzw. des Rohres 2 zur Heizvorrichtung 12 ein Verwischen oder Abwischen des Verbindungsmaterials 11 unterbunden wird, wie dies bei einem-zum Stand der Technik zählenden Herstellungsverfahren mit einer Paste-der Fall ist. Bei einem Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik wird nämlich das Verbindungsmaterial 11 als Paste im Bereich der Verbindungsfläche 10 aufgetragen, wobei die Paste bzw. das in der Paste enthaltene Lot sich beim Erhitzen verflüssigt, sodass durch die Kapillarwirkung wiederum eine vollflächige Verlötung erfolgt.
Bei einem derartigen Herstellungverfahren kann es vorkommen, dass beim Löten der Verbindung, insbesondere des Verbindungssystems mit einer Paste das In der Paste befindliche Verbindungsmaterial 11, insbesondere das Lot von der Menge her oft nicht ausreicht, um grössere Toleranzen zwischen dem Halteteil 1 und dem Rohr 2 zu überbrücken. In diesen Fällen wird meist noch zusätzliches Verbindungsmaterial 11, insbesondere reines Kupfer in Form eines Drahtstückes beigelegt.
Ein weiterer Vorteil liegt bei dem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren darin, dass bei der Lagerung halbfertiger Teile, also in jenem Stadium, bel dem der Halteteil 1 auf dem Rohr 2 angeheftet ist, dies ohne irgendwelchen zusätzlichen Aufwand von Klimatisierung der Räume möglich wird, da nämlich bei Verwendung einer Paste als Verbindungsmaterial 11 die Lagerung der halbfertigen Teile unter bestimmten Temperaturumständen erfolgen muss, um ein Verrinnen der Paste zu vermeiden, da ansonst beim nachfolgenden Fertigungsvorgang zuwenig Verbindungsmaterial 11 zum Verlöten des Halteteiles 1 mit dem Rohrkörper 3 vorhanden ist.
Nachdem nunmehr alle Halteteile 1 an dem Rohrkörper 3 bzw. an dem Rohr 2 angeheftet wurden und zusätzlich das Verbindungsmaterial 11 im Überlappungsbereich 14 durch die Schweissraupe 9 aufgetragen wurde, wird der Aufbau über ein sogenanntes Ofenlötverfahren erwärmt bzw. miteinander verlötet. Bei einem Ofenlötverfahren wird der gesamte Aufbau erhitzt, sodass entsprechend der eingestellten Temperatur diejenigen Materialien deren Schmelzpunkt unterhalb dieser Temperatur liegt, verflüssigt werden. Dazu ist nunmehr das Verbindungsmaterial 11 der Schweissraupe 9 derartig ausgebildet, dass entsprechend der Ofentemperatur das Verbindungsmaterial 11 zu schmelzen beginnt.
Die weiteren Materialien, also der Rohrkörper 3 bzw. das Rohr 2 sowie der Schweisspunkt 8, sind derartig ausgebildet, dass ihr Schmelzpunkt oberhalb der Ofentemperatur liegt, sodass es zu keiner Strukturveränderung kommen kann. Durch die unterschiedlichen Materialien des Schweisspunktes 8 und der Schweissraupe 9 sowie den daraus ergebenden unterschiedlichen Schmelztemperaturen der Materialien wird erreicht, dass beim Aufschmelzen des Verbindungsmaterials 11 der Schweissraupe 9 der Halteteil 1 durch den Schweisspunkt 8 fixiert bleibt.
Wie nun aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wurde durch das Ofenlötverfahren die Schweissraupe 9 im Verbindungsbereich 10 des Haltetells 1 mit dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3 verflüssigt und fliesst in die Verbindungsfläche 10 zwischen dem Halteteil 1 und dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3. Nach dem die Ofenlötung beendet wurde und der Aufbau abgekühlt ist, ergibt sich nunmehr eine vollflächige Verlötung des Halteteils 1 mit dem Rohr 2 bzw. dem Rohrkörper 3.
Bei einem derartigen Herstellungsverfahren kann über die Schweissparamter, beispielsweise die Zeitdauer und/oder die Drahtvorschubgeschwindigkeit des Schweissprozesses, das Volumen des aufgetragenen Verbindungsmaterials 11 ermittelt und/oder dosiert werden, sodass genügend Verbindungsmaterial 11 für eine vollflächige Verlötung der beiden Teile zur Verfügung steht. Dieses Herstellungsverfahren wird hauptsächlich in jenen Bereichen eingesetzt, in denen die einzelnen Teile, insbesondere der Halteteil 1 und das Rohr 2 bzw. der Rohrkörper 3 dauerhaften Erschütterungen ausgesetzt sind, wie dies beispielsweise in der Autoindustrie vorkommt.
Würde nämlich eine normale Schweissung der beiden Teile, also dem Halteteil
1 und dem Rohr 2 durch eine aussen umliegende Schweissnaht durchgeführt, so würde aufgrund der dauerhaften Erschütterungen es zu Bruchstellen in der Schweissnaht kommen, sodass ein Aufreissen bzw.
Abreissen des Halteteils 1 vom Rohrkörper 3 die Folge wäre.
Der Vorteil des Auftragens des Verbindungsmaterials 11 durch einen Schweissvorgang liegt vor allem darin, dass eine exakte Dosierung und Abstimmung des Volumens der Schweissraupe 9 bzw. des Verbin- dungsmaterials 11 im Bereich der Verbindungsfläche 10 bzw. des Verbindungsbereiches durch den
Schweissprozess möglich ist. Weiters liegt ein Vorteil darin, dass die Lagerdauer der halbfertigen Teile, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, ohne grossen Aufwand möglich ist, da ein Verwischen oder Wegrinnen des
Verbindungsmatenals 11, wie dies bei den zum Stand der Technik zählenden Herstellungsverfahren mit einer Paste möglich ist, unterbunden wird.
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Selbstverständlich ist es möglich, dass anstelle des Schweisspunktes 8 andere Hilfsmitteln zum Befestigen des Halteteils 1 am Rohr 2 bzw. am Rohrkörper 3 eingesetzt werden können, wodurch nur ein Schweissprozess für das Aufbringen des Verbindungsmaterials 11 nötig ist.
Weiters Ist es möglich, dass verschiedene Materialien als Verbindungsmaterialen 11 eingesetzt werden können. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Schmelztemperatur der eingesetzten Materialien unterhalb der Schmeiztemperaturen des Rohres 2 bzw. des Rohrkörpers 3. des Halteteils 1 oder des Schweisspunktes 8 liegt, da ansonsten bei dem eingesetzten Ofenlötverfahren die einzelnen Teile zu schmelzen beginnen, wodurch es zu einer Verformung der einzelnen Teile kommen kann.
Es ist selbstverständlich auch möglich, dass anstelle des Ofenlötverfahrens nur die Verbindungsfläche 10 erhitzt wird, wie dies beispielsweise durch eine gezielte Bestrahlung im Bereich der Verbindungsfläche 10 durch Warmluft möglich wäre.
Weiters ist es möglich, dass anstelle einer Schweissraupe 9 mehrere Schweissraupen 9 mit dem Verbindungsmaterial 11 zwischen dem Halteteil 1 und dem Rohr 2 aufgetragen werden können, wobei das gesamte Volumen der Schweissraupen 9 bzw. des Verbindungsmaterials 11 in Abhängigkeit des von der Verbindungsfläche 10 im Überlappungsbereichs 14 festgelt wird.
Abschliessend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, dass in den Zeichnungen einzelne Bauteile und Baugruppen zum besseren Verständnis der Erfindung unproportional und massstäblich verzerrt dargestellt sind.
Es können auch einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele mit anderen Einzelmerkmalen von anderen Ausführungsbeispielen oder jeweils für sich allein den Gegenstand von eigenständigen Erfindungen bilden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1,2, 3,4, 5 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.