DE102008010192A1 - Verfahren zum Verbinden eines Abgasrohrs mit einem Flansch sowie dadurch hergestellte Flansch-Abgasrohr-Verbindung und Widerstandspressschweißvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Verbinden eines Abgasrohrs mit einem Flansch sowie dadurch hergestellte Flansch-Abgasrohr-Verbindung und Widerstandspressschweißvorrichtung Download PDF

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Abstract

Es wird eine Widerstandspressschweißvorrichtung zum Verbinden eines Abgasrohrs (4) mit einem Flansch (3) sowie ein Herstellungsverfahren unter Verwendung dieser Widerstandspressschweißvorrichtung (1) und eine Flansch-Abgasrohr-Verbindung beschrieben. Die Widerstandspressschweißvorrichtung (1) sieht eine Halterung (2) zur Aufnahme des Flansches (3) und mindestens eines mit dem Flansch (3) zu verschweißenden Abgasrohrs (4) vor, das in einer Flanschöffnung (5) angeordnet ist und an seinem zu verschweißenden Ende einen nach außen weisenden Kragenabschnitt (6) aufweist. Eine in Axialrichtung des Abgasrohrs (4) verlagerbare innere Elektrode (9) presst den Kragenabschnitt (6) gegen den Flansch (3). Die äußere Elektrode (11) umgibt die innere Elektrode (9) ringförmig und ist von der gleichen Seite wie die innere Elektrode (9) her gegen den Flansch (3) verlagerbar, so dass der Schweißstrom über die aneinander gepressten Kontaktflächen des Kragenabschnitts (6) und des Flansches (3) geleitet werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Abgasrohrs mit einem Flansch, eine dadurch hergestellte Flansch-Abgasrohr-Verbindung sowie eine Widerstandspressschweißvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und zur Herstellung der Flansch-Abgasrohr-Verbindung.
  • Das Kondensator-Entladungsschweißen (KES) gehört zur Verfahrengruppe Widerstand-Pressschweißen (Buckelschweißen). Das Besondere beim KES ist die Kondensatortechnik, die sehr kurzzeitige Hochstromimpulses ermöglicht, (schneller Stromanstieg, kurze Schweißzeit, hohe Schweißströme). Der wesentlichste Vorteil ist dabei der schnelle Stromanstieg. Durch die schnelle Wärmeeinleitung in den Fügebereich wird die Prozesstemperatur an der Schweißstelle erreicht, bevor sich das umgebende Material nennenswert erwärmt. Üblicherweise liegt zwischen der Elektrode und den zu fügenden Werkstücken ein konstanter Anpressdruck an, wobei beim Schmelzen der Schweißbuckel ein Nachsetzen der Elektrode erfolgt.
  • Aus der DE 103 04 086 A1 ist ein Verfahren zum Fügen von Rohrelementen bekannt, bei welchem in einem Verfahrensschritt an einem Anschlusselement bzw. Hohlkörper durch plastische Umformung des Anschlusselements bzw. Hohlkörpers eine Vertiefung bzw. eine Wulst hergestellt wird, wobei in einem nachfolgenden Verfahrensschritt ein Rohrelement in die Vertiefung eingesetzt bzw. auf den Hohlkörper aufgesetzt und gegenüber dem Anschlusselemente bzw. dem Hohlkörper ausgerichtet sowie in einem weiteren Verfahrensschritt stoffschlüssig, insbesondere durch Widerstand- oder Kondensator-Entladungsschweißen mit dem Anschlusselement bzw. Hohlkörper verbunden wird.
  • Bei der Herstellung von Abgaskrümmern mit dem zugehörigen Flansch kommt üblicher Weise das Metallschutzgasschweißen zum Einsatz, bei welchem der abschmelzende Schweißdraht in veränderbarer Geschwindigkeit kontinuierlich nachgeführt wird. Gleichzeitig wird die Schweißstelle über eine Düse mit einem Schutzgas begast. Diesem Verfahren haften die Nachteile an, dass Verunreinigungen auf den Bauteiloberflächen durch Schweißspritzer oder durch Zunderbildung im Inneren und Äußeren der Rohre auftreten. Diese Verunreinigungen müssen durch aufwendige Nacharbeit entfernt werden. Infolge des Wärmeeintrags kann es in der Fügezone zu Verzug kommen, insbesondere da die Flansche regelmäßig eine wesentlich größere Wandstärke besitzen, als die anzuschweißenden Abgasrohre. Gerade im Hinblick auf die unterschiedlichen Materialstärken ist die Prozesssicherheit des Schutzgasschweißprozesses sehr gründlich zu überwachen. Bei Abgaskrümmern mit mehreren Abgasrohren, sind auch mehrere Schweißoperationen notwendig, die aufgrund der begrenzten Zugänglichkeit in der Regel nur seriell, d. h. nacheinander, durchgeführt werden können. Das bedingt relativ lange Taktzeiten.
  • Das im Stand der Technik bekannte Widerstand-Pressschweißen ist jedoch nicht ohne Weiteres auf den konkreten Anwendungsfall einer Verbindung eines Abgasrohrs mit einem Flansch bzw. die Verbindung mehrerer Abgasrohre mit einem gemeinsamen Flansch zu übertragen, da nur eine einzige Seite des Flansches für Schweißoperationen zugänglich ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einerseits ein Verfahren zum Verbinden eines Abgasrohrs mit einem Flansch aufzuzeigen, dass im Unterschied zu den Metallschutzgasschweißverfahren geringere Taktzeiten, einen geringeren Wärmeeintrag, ein verzugarmes Fügen sowie eine geringere Spritzerbildung und zunderarme Oberflächen ermöglicht. Zudem soll eine Flansch-Abgasrohr-Verbindung aufgezeigt werden, die sich besonders gut zur Anwendung des Verfahrens eignet. Ferner soll eine Widerstandspressschweißvorrichtung aufgezeigt werden, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut durchgeführt werden kann.
  • Die vorstehenden Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Flansch-Abgasrohr-Verbindung gemäß des Patentanspruchs 4 sowie durch eine Widerstandspressschweißvorrichtung gemäß Patentanspruch 14 gelöst.
  • Die jeweils abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll ein Abgasrohr mit einem Flansch verbunden werden. Hierzu wird das Abgasrohr in einer Flanschöffnung des Flansches platziert und exakt in der Flanschöffnung ausgerichtet. Dieser Fertigungsschritt kann als Kalibrieren bezeichnet werden. Das Abgasrohr weist dabei einen nach außen weisenden Kragenabschnitt auf, der an der Mündung der Flanschöffnung zur Anlage gebracht wird. Die lageorientierten Bauteile werden in einer Widerstandspressschweißvorrichtung platziert. Die Widerstandspressschweißvorrichtung presst mittels einer inneren Elektrode den Kragenabschnitt gegen den Flansch. Der Begriff ”innere Elektrode” ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, dass es noch eine äußere, die innere Elektrode umgebende, Elektrode gibt. Die innere Elektrode kann zwar auch in den Kragenabschnitt eingreifen, es ist aber auch denkbar, dass die innere Elektrode, bei einem im einem Winkel von 90° gegenüber der Mittellängssachse des Abgasrohrs abgewinkelten Kragen lediglich in Axialrichtung verlagert wird und somit gewissermaßen stumpf auf einer sich in Radialrichtung erstreckenden Radialebene des Kragenabschnitts aufliegt.
  • Die äußere Elektrode wird in Kontakt mit dem Flansch gebracht. Anschließend wird über die aneinander gepressten Kontaktflächen des Kragenabschnittes und des Flansches ein Schweißstrom geleitet, so dass die Kontaktflächen miteinander verschweißen. Diese Vorgehensweise hat gegenüber dem Metallschutzgasschweißen den Vorteil, dass geringere Taktzeiten realisiert werden können, der Wärmeeintrag in der Fügezone gering ist und somit ein verzugarmes Fügen ermöglicht wird. Zudem wird Zunder auf fügezonennahen Oberflächen reduziert. Die Spritzerbildung kann vermindert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zum Verbinden von kreissymmetrischen Rohrgeometrien, sondern auch von ovalsymmetrischen Rohrgeometrien. Die Flanschöffnung kann somit kreisrund oder oval sein oder aber auch die Form eines Langlochs haben.
  • Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens ist, dass die äußere Elektrode von der gleichen Seite wie die innere Elektrode an die zu verbindenden Werkstücke herangeführt wird. Durch die gewissermaßen ringförmige äußere Elektrode ist der vom Schweißstrom zurückzulegende Strompfad innerhalb der Werkstücke sehr kurz. Es ist daher ein sehr geringer Wärmeeinflussbereich realisierbar.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Kragenabschnitt von der inneren Elektrode in eine umlaufende, mündungsseitige Vertiefung der Flanschöffnung gepresst. Dadurch ist es möglich eine Flansch-Abgasrohr-Verbindung herzustellen, bei welcher der Kragenabschnitt nicht über die Flanschöffnung vorsteht, so dass eine plane Oberfläche des Flansches zur Anbindung an den Motorblock realisiert werden kann.
  • Durch die einseitige Kontaktierung des Flansches bzw. des Abgasrohrs durch die gegeneinander elektrisch isolierte innere und äußere Elektrode, ist es möglich mehrere Abgasrohre gleichzeitig in einer Widerstandspressschweiß vorrichtung mit dem Flansch zu verschweißen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren muss keine Rücksicht mehr auf die Geometrie der in der Regel schwer zugänglichen Unterseite der Flanschplatte genommen werden, so dass man hier insbesondere bei der Rohrleitungsführung unabhängig von der Verbindungstechnologie konstruieren kann.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Flansch-Abgasrohr-Verbindung, eines Abgasrohrs mit einem Flansch, hergestellt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Wesentlich für den Erfolg des Verfahrens ist, dass es zu einem möglichst raschen Aufheizen der Fügezonen kommt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der Kragenabschnitt vor dem Durchleiten des Schweißstroms in Linienberührung mit dem Flansch steht. Die Linienberührung ist beim Widerstandspressschweißen wichtig, um hohe Stromdichten und ein rasches Aufschmelzen der Kontaktflächen zu ermöglichen. Zudem wird durch die Linienberührung im Unterschied zu einer nur punktuellen Berührung sichergestellt, dass der Kragenabschnitt auf seinem vollen Umfangsbereich mit dem Flansch verschweißt wird, so dass die gewünschte Abgasdichtigkeit gewährleistet ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, den Kragenabschnitt so zu verschweißen, dass er nicht über die Flanschöffnung hinaus ragt. Hierzu kann die mündungsseitige Vertiefung als im Durchmesser vergrößerte Stufung der Flanschöffnung ausgestaltet sein. Es ist aber auch möglich, die mündungsseitge Vertiefung der Flanschöffnung kegelförmig auszubilden, z. B. indem der zwischen Längsachse und Mündung gemessene Trichterwinkel zur Mündungsseite der Flanschöffnung hin zunimmt. Dadurch ist die Mündung gewissermaßen gerundet. In diesem Fall kann ein im Wesentlichen gerader Kragenabschnitt zwangsläufig nur in Linienberührung mit dem gerundeten Mündungsbereich stehen. Der Kragenabschnitt steht zu diesem Zweck vorzugsweise in einem Winkel zwischen 30° und 60°, insbesondere in einem Winkel von 45°, zur Mittellängsachse des Abgasrohrs. Dies gilt auch, wenn die mündungsseitige Vertiefung eine im Durchmesser vergrößerte Stufung der Flanschöffnung ist. In diesem Fall kann der Kragenabschnitt zwar in einem Winkel von 90° gegenüber der Mittellängsachse des Abgasrohrs abgewinkelt sein. Wenn der Kragenabschnitt jedoch in einem Winkel zwischen 30° und 60° zur Mittellängsachse steht, liegt der Kragenabschnitt an dem Übergang der Flanschöffnung zur Stufung an und steht dadurch ebenfalls in Linienberührung mit dem Flansch, und zwar ohne dass das Abgasrohr über die Mündung bzw. die Flanschöffnung vorsteht.
  • Im Rahmen der Erfindung ist selbstverständlich nicht ausgeschlossen, dass der Kragenabschnitt über die Flanschöffnung vorsteht, um beispielsweise mit einer Abwinklung von 90° flach gegen die mündungsseitige Fläche des Flansches gepresst wird. Insbesondere für diesen Fall kann entweder der Flansch oder aber der Kragenabschnitt mit einem Ringsteg versehen sein, um eine Linienberührung zwischen Flansch und Kragenabschnitt zu realisieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Flansch-Abgasrohr-Verbindung soll auf einer Widerstandspressschweißvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 durchgeführt werden. Diese Vorrichtung umfasst eine Halterung zur Aufnahme des Flansches und mindestens eines, mit dem Flansch zu verschweißenden Abgasrohrs, das in einer Flanschöffnung angeordnet ist und an seinem zu verschweißenden Ende eine nach außen weisenden Kragenabschnitt aufweist. Die Widerstandspressschweißvorrichtung umfasst ferner eine in Axialrichtung des Abgasrohrs verlagerbare innere Elektrode, um den Kragenabschnitt gegen den Flansch zu pressen. Zusätzlich ist eine die innere Elektrode mit Abstand umgebende äußere Elektrode vorgesehen, die ebenfalls in Axialrichtung des Abgasrohrs verlagerbar und mit dem Flansch in elektrischen Kontakt bringbar ist. Mit der erfindungsgemäßen Widerstandspressschweißvorrichtung ist es möglich, Abgasrohre mit dem Flansch zu verschweißen, ohne dass Elektroden zu beiden gegenüberliegenden Seiten des Flansches geführt werden müssen. Diese quasi einseitige Schweißung wird durch die besondere Elektrodengeometrie ermöglicht, insbesondere dadurch, dass eine äußere, ringförmige Elektrode vorgesehen ist. Der Abstand der elektrisch gegeneinander isolierten Elektroden ist möglichst klein, um den Bereich der Wärmeeinflusszone gering zu halten. Um eine gleichmäßige Verschweißung über den gesamten Umfang des Kragenabschnitts zu erreichen, ist der Abstand zwischen der inneren Elektrode und der äußeren Elektrode konstant. Die Elektroden könnten hinsichtlich ihrer räumlichen Anordnung als konzentrisch bezeichnet werden, wobei der Begriff konzentrisch unabhängig von der Elektrodenform zu sehen ist, insbesondere, da die Flanschöffnung rund, oval oder sogar eckig sein kann. Auch die Form eines Langlochs ist möglich.
  • Die innere Elektrode wird unter dem Einfluss einer Federkraft gegen den Kragenabschnitt gepresst. Das heißt, dass die Elektrode zunächst an den Kragenabschnitt herangeführt wird, wobei diese Zuführbewegung etwas fortgesetzt wird, so dass eine zwischen der inneren Elektrode und einem Widerlagerblock angeordnete Feder vorgespannt wird. Beim Aufschmelzen der Kontaktbereiche wird der Kragenabschnitt unter dem Einfluss der Federkraft weiter gegen den Flansch gepresst, so dass sich die Kontaktzone zwischen den Bauteilen vergrößert und eine einstellbare Mindestschweißnahtbreite erreicht wird. Die innere Elektrode wird also während des Verschweißens nachgeführt, was sich in konstruktiver Hinsicht besonders günstig dadurch realisieren lässt, dass die innere Elektrode von einem innenliegenden Führungsschaft durchsetzt ist. Über den Führungsschaft ist die innere Elektrode relatiwerschieblich mit dem Widerlagerbiock für die Feder gekoppelt, die zwischen dem Widerlagerbiock und der inneren Elektrode angeordnet ist. Bei der Feder handelt es sich insbesondere um eine Schraubendruckfeder, welche den Führungsschaft umgibt.
  • Die ringförmige äußere Elektrode braucht während des Verschweißvorgangs nicht nachgeführt zu werden, so dass die innere Elektrode auch relatiwerschieblich gegenüber der äußeren Elektrode ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine Widerstandspressschweißvorrichtung zur Herstellung einer Flansch-Abgasrohr-Verbindung;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts B der 1;
  • 3 eine weitere schematische Darstellung einer Elektrode zur Herstellung einer Flansch-Abgasrohr-Verbindung;
  • 4 eine Anordnung von vier Abgasrohren an einem Flansch vor dem Widerstandspressschweißen;
  • 5 zwei unterschiedliche Ausführungsformen von Flanschöffnungen, einem mit elliptischem Querschnitt und einmal in Form eines Langlochs und
  • 6a–f sechs unterschiedliche Varianten V1–V6 von Flansch-Abgasrohr-Verbindungen.
  • 1 zeigt eine Widerstandspressschweißvorrichtung 1 zur Herstellung einer Flansch-Abgasrohr-Verbindung. Die Widerstandspressschweißvorrichtung 1 umfasst eine Halterung 2, auf welcher einer Flansch 3 aufliegt. Der Flansch 3 dient zur Anbindung eines Abgasrohrs 4 an einen Motorblock. Mit dem Flansch 3 soll das in 1 dargestellte, gekrümmte Abgasrohr 4 verschweißt werden. Hierzu befindet sich das Abgasrohr 4 in einer Flanschöffnung 5. Der Flansch 3 kann noch weitere Flanschöffnungen 5 umfassen, in welchen in gleicher Weise Abgasrohre 4 eingesetzt sind. Zum Verschweißen des Abgasrohrs 4 mit dem Flansch 3 ist das Abgasrohr 4 mit einer endseitigen Auftulpung versehen. Diese Auftulpung bzw. Querschnittserweitung wird als Kragenabschnitt 6 bezeichnet. Der Außendurchmesser des Kragenabschnitts 6 ist größer als der Innendurchmesser der Flanschöffnung 5. In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der Kragenabschnitt 6 allerdings nicht über die Flanschöffnung 5 hinaus, da eine mündungsseitige Vertiefung 7 in Form einer im Durchmesser vergrößerten Stufung der Flanschöffnung 5 vorgesehen ist (2). Es ist zu erkennen, dass die Außenseite 8 des Kragenabschnitts 6 den Flansch 3 kontaktiert, und zwar in Linienberührung mit dem Flansch 3 steht. Der Flansch 3 und das Abgasrohr 4 bzw. die Abgasrohre 4 werden vor dem Verschweißen exakt aneinander ausgerichtet und kalibriert. Anschließend wird eine innere Elektrode 9 gegen die Innenseite 10 des Kragenabschnitts 6 gepresst. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kragenabschnitt 6 um 45° gegenüber der Mittellängsachse MLA des Abgasrohrs 4 abgewinkelt, also gewissermaßen trichterförmig konfiguriert. Daher ist auch die innere Elektrode 9 an ihrem unteren Ende mit einer umlaufenden 45°-Anfasung versehen und somit an die Orientierung des Kragenabschnitts 6 angepasst. Die innere Elektrode 9 ist von einer äußeren Elektrode 11 ringförmig umgeben. Die äußere Elektrode 11 kontaktiert den Flansch 3, damit ein Schweißstrom durch die aneinander gepressten Bereich bzw. Kontaktflächen des Kragenabschnitts 6 und des Flansches 3 geleitet werden kann.
  • Aus 2 ist zu erkennen, dass der Abstand zwischen der äußeren Elektrode 11 und der inneren Elektrode 9 sehr gering ist. Grundsätzlich ist der Abstand konstant. Die äußere Elektrode 11 und die innere Elektrode 9 sind konzentrisch angeordnet.
  • Die innere Elektrode 9 wird von einem Führungsschaft 12 durchsetzt, der sich in Richtung der Mittellängsachse MLA erstreckt. Dieser Führungsschaft 12 ist über Isoliermittel 13 gegenüber der inneren Elektrode 9 elektrisch isoliert. Der Führungsschaft 12 erstreckt sich bis in einen oberhalb der inneren Elektrode 9 angeordneten Widerlagerblock 14. Der Widerlagerblock 14 ist gegenüber dem Führungsschaft 12 ebenfalls axial verlagerbar.
  • Der Führungsschaft 12 ist von einer Feder 15 in Form einer Schraubendruckfeder umgeben, die zwischen dem Widerlagerblock 14 und der inneren Elektrode 9 verspannt ist. Durch Absenken des Widerlagerblocks 14 wird die innere Elektrode 9 über die Federkraft der Feder 15 gegen den Kragenabschnitt 6 gepresst. Nach dem Verschweißen und Nachführen der inneren Elektrode 9 in Axialrichtung wird der Widerlagerblock 14 angehoben, so dass endseitig des Führungsschafts 12 angeordnete Mitnehmerköpfe 16, 17 die innere Elektrode 9 wieder anheben.
  • In nicht näher dargestellter Weise kann auch die äußere Elektrode 11 mit angehoben und abgesenkt werden, was durchaus auch unter dem Einfluss einer Federkraft erfolgen kann. Während des Verschweißens erfolgt jedoch keine Nachführung der äußeren Elektrode 11, da diese nur zur Einleitung des Schweißstroms in den Flansch 3 dient.
  • Die Ausführungsform der 3 zeigt eine andere Möglichkeit, ein Abgasrohr 4 mit einem Flansch 3 zu verbinden. Nachfolgend werden alle, im Wesentlichen gleichen Bauteile mit den bereits eingeführten Bezugszeichen versehen.
  • Die schematische Darstellung der 3 soll verdeutlichen, dass das Abgasrohr 4 auch an der Mündungskante einer zylindrischen Flanschöffnung 5 in Linienberührung anliegen kann und über die dargestellte innere Elektrode 9, die in Richtung des Pfeils P abgesenkt wird mit dem Flansch 3 verschweißt werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die äußere Elektrode 11 in dieser Zeichnung nicht dargestellt. Wie bei der Ausführungsform der 1 würde sie jedoch ebenfalls in Richtung des Pfeils P auf den Flansch 3 aufgesetzt werden, um den Schweißstrom einzuleiten. Der Pfeil P kennzeichnet die Fügerichtung, in welche Druck aufgebracht wird.
  • Die 3 verdeutlicht ebenso wie 1 die Verbindung eines einzelnen Abgasrohrs 4 mit dem Flansch 3. Grundsätzlich ist es mit der Erfindung aber auch möglich, entweder nacheinander oder gleichzeitig mehrere dieser Flansch-Abgasrohr-Verbindungen herzustellen, wie in 4 zu erkennen ist. Dort besitzt der Flansch 3 insgesamt 4 Flanschöffnungen 5, in welche bereits Abgasrohre 4 eingesetzt worden sind.
  • Die 5 zeigt unterschiedliche Querschnittsgeometrien von Abgasrohren 4 bzw. Flanschöffnungen 5, die in der Bildebene linke Flanschöffnung 5 ist kreisrund, während die in der Bildebene rechte Flanschöffnung 5 als Langloch konfiguriert ist.
  • Die in 6 dargestellten Varianten, V1–V6 gemäß den Figuren a)–f), zeigen noch einmal unterschiedliche Kragenabschnitte 6 bzw. Flanschformen sowie Möglichkeiten, wie die Kragenabschnitte 6 jeweils mit dem Flansch 3 verbunden werden können.
  • Die Variante V1 gemäß 6a) entspricht derjenigen der 3 und 4. Die Variante V2 gemäß 6b) entspricht derjenigen der 1.
  • In der Variante V3 gemäß 6c) ist der Kragenabschnitt 6 um 90° gegenüber der Mittellängsachse MLA nach außen abgewinkelt und besitzt auf seiner dem Flansch 3 zugewandten Seite einen Ringsteg 18, der in Linienberührung mit dem Flansch 3 steht. Zum Verschweißen wird die dem Flansch 3 abgewandte Oberseite des Kragenabschnitts 6 nach unten gepresst, so dass sich die Schweißzone im Bereich des Ringstegs 18 ausbildet.
  • Die Variante V4 gemäß 6d) unterscheidet sich von der Variante V3 gemäß 6c) dadurch, dass der Ringsteg 18 als in Axialrichtung weisende Ausstellung konfiguriert ist, so dass auf der dem Flansch 3 abgewandten Seite des Kragenabschnitts 6 eine umlaufende Rille vorhanden ist.
  • Die Variante V5 gemäß 6e) sieht einen Ringsteg 19 vor, der allerdings nicht am Kragenabschnitt 6, sondern an dem Flansch 3 ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Ringsteg 19 in einer mündungsseitigen Vertiefung 7 in Form einer gegenüber der Flanschöffnung 5 im Durchmesser vergrößerten Stufenbohrung. Der Ringsteg 19 weist in Axialrichtung. Der Kragenabschnitt 6 ist um 90° gegenüber der Mittellängsachse MLA abgewinkelt und befindet sich vollständig in der Vertiefung 7.
  • Schließlich zeigt die Ausführungsform der 6f) eine weitere Variante V6, bei welcher der Kragenabschnitt 6 um 45° gegenüber der Mittellängsachse MLA abgewinkelt ist, wobei aber eine Mündung 20 der Flanschöffnung 5 einen zur Längsachse der Flanschöffnung 5 gemessenen Trichterwinkel T aufweist, der zur Mündungsseite der Flanschöffnung 5 hin zunimmt. Dadurch ergibt sich eine im Querschnitt gerundete Mündung 20, die mit dem im Wesentlichen geraden Kragenabschnitt 6 in Linienberührung bringbar und auf diese Weise mittels des Widerstandspressschweißens verschweißbar ist. Ähnlich wie bei den Varianten V2 und V5 befindet sich der Kragenabschnitt 6 auch bei dieser Variante vollständig innerhalb der Flanschöffnung 5 des Flansches 3 und steht somit nicht über den Flansch 3 vor. Dies erleichtert die Anbindung des Flansches 3 an einen nicht näher darstellten Motorblock.
  • 1
    Widerstandspressschweißvorrichtung
    2
    Halterung
    3
    Flansch
    4
    Abgasrohr
    5
    Flanschöffnung
    6
    Kragenabschnitt
    7
    Vertiefung
    8
    Außenseite v. 6
    9
    innere Elektrode
    10
    Innenseite v. 6
    11
    äußere Elektrode
    12
    Führungsschaft
    13
    Isoliermittel
    14
    Widerlagerblock
    15
    Feder
    16
    Mitnehmerkopf
    17
    Mitnehmerkopf
    18
    Ringsteg
    19
    Ringsteg
    20
    Mündung
    MLA
    Mittellängsachse
    T
    Trichterwinkel
    P
    Pfeil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10304086 A1 [0003]

Claims (18)

  1. Verfahren zum Verbinden eines Abgasrohrs (4) mit einem Flansch (3) mit folgenden Schritten: a) ein in einer Flanschöffnung (5) eines Flansches (3) angeordnetes Abgasrohr (4) mit einem endseitigen, nach außen weisenden Kragenabschnitt (6) wird in einer Widerstandspressschweißvorrichtung (1) platziert, b) eine innere Elektrode der Widerstandspressschweißvorrichtung (1) presst den Kragenabschnitt (6) gegen den Flansch (3), c) eine die innere Elektrode (9) umgebende äußere Elektrode (11) wird in Kontakt mit dem Flansch (3) gebracht, d) über die aneinander gepressten Kontaktflächen des Kragenabschnitts (6) und des Flansches (3) wird ein Schweißstrom geleitet, so dass die Kontaktflächen miteinander verschweißen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragenabschnitt (6) von der inneren Elektrode (9) in eine umlaufende mündungsseitige Vertiefung (7) der Flanschöffnung (5) gepresst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgasrohre (4) gleichzeitig in einer Widerstandspressschweißvorrichtung (1) mit dem Flansch (3) verschweißt werden.
  4. Flansch-Abgasrohr-Verbindung eines Abgasrohrs (4) mit einem Flansch (3), hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei der Kragenabschnitt (6) vor dem Durchleiten des Schweißstroms in Linienberührung mit dem Flansch (3) steht.
  5. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Flansch (3) verschweißte Kragenabschnitt (6) nicht über die Flanschöffnung (5) hinausragt.
  6. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mündungsseitige Vertiefung (7) eine im Durchmesser vergrößerte Stufung der Flanschöffnung (5) ist.
  7. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mündungsseitige Vertiefung (7) der Flanschöffnung (5) kegelförmig ausgebildet ist.
  8. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (20) einen zur Mittellängsachse (MLA) der Flanschöffnung (5) gemessenen Trichterwinkel (T) aufweist, der zur Mündungsseite der Flanschöffnung (5) hin zunimmt.
  9. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragenabschnitt (6) in einem Winkel zwischen 30° und 60° gegenüber der Mittellängsachse (MLA) des Abgasrohrs (4) abgewinkelt ist.
  10. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragenabschnitt (6) in einem Winkel von 90° gegenüber der Mittellängsachse (MLA) des Abgasrohrs (4) abgewinkelt ist.
  11. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (3) einen Ringsteg (19) aufweist, gegen welchen der Kragenabschnitt (6) gepresst wird.
  12. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragenabschnitt (6) einen Ringsteg (18) aufweist, welcher gegen den Flansch (3) gepresst wird.
  13. Flansch-Abgasrohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Flanschöffnung (5) rund oder oval ist oder die Form eines Langlochs hat.
  14. Widerstandspressschweißvorrichtung zum Verbinden eines Abgasrohrs (4) mit einem Flansch (3), umfassend a) eine Halterung (2) zur Aufnahme des Flansches (3) und mindestens eines mit dem Flansch (3) zu verschweißenden Abgasrohrs (4), das in einer Flanschöffnung (5) angeordnet ist und an seinem zu verschweißenden Ende einen nach außen weisenden Kragenabschnitt (6) aufweist, b) eine in Axialrichtung der Abgasrohrs (4) verlagerbare innere Elektrode (9), um den Kragenabschnitt (6) in gegen den Flansch (3) zu pressen, c) eine die innere Elektrode (9) mit Abstand umgebende äußerer Elektrode (11), die in Axialrichtung des Abgasrohrs (4) verlagerbar und mit dem Flansch (3) in elektrischen Kontakt bringbar ist.
  15. Widerstandspressschweißvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen innerer Elektrode (9) und äußerer Elektrode (11) konstant ist.
  16. Widerstandspressschweißvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die innerer Elektrode (9) unter dem Einfluss einer Federkraft gegen den Kragenabschnitt (6) gepresst ist.
  17. Widerstandspressschweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die innerer Elektrode (9) von einem innen liegenden Führungsschaft (12) durchsetzt ist.
  18. Widerstandspressschweißvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschaft (12) die innerer Elektrode (9) relatiwerschieblich mit einem Widerlagerblock (14) für eine Feder (15) koppelt, wobei die Feder (15) zwischen dem Widerlagerblock (14) und der inneren Elektrode (9) angeordnet ist.
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