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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines ersten Rohres,
das der Herstellung von Gehäusen für eine Abgasbehandlungseinheit
dient, in welchem z. B. ein Wabenkörper angeordnet sein kann.
Diese können beispielsweise als Träger für
katalytisch aktive Substanzen dienen.
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Seitens
der Automobilindustrie besteht der Wunsch, das Gewicht von Katalysatoren,
sowie den Materialeinsatz zu deren Herstellung weiter zu reduzieren.
Gewichtsersparnis an Fahrzeugen ist generell ein wichtiges Ziel
der Automobilindustrie. Zum Einen können so Energieeinsparungen
erreicht werden, zum Anderen verbessert sich das Fahrverhalten eines
Fahrzeuges durch ein geringeres Fahrzeuggewicht.
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Geringer
Materialeinsatz ist ebenfalls erstrebenswert, da die für
Katalysatoren verwendeten Materialien, größtenteils
hochtemperaturbeständige, korrosionsfeste Bleche, sehr
kostspielig sind. Zusätzlich ist geringer Materialeinsatz
bei Katalysatoren auch vorteilhaft, weil dieser gleichzeitig zu
geringen thermischen Massen führt. Dies verbessert das
Anspringverhalten. Aus den genannten Gründen werden immer
dünnere Gehäusewandungen bei Katalysatoren eingesetzt.
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Dem
entgegen steht, dass ein Katalysatorgehäuse eine hinreichende
Formstabilität und damit auch Steifigkeit gewährleisten
muss. Außerdem werden Katalysatorgehäuse mit angrenzenden
Komponenten des Abgassystems verbunden. Dies geschieht normalerweise
durch Schweißen oder Hartlöten. Hinreichende Formstabilität
und Schweißbarkeit erfordern in diesem Zusammenhang eine
Mindestwandstärke von Katalysatorgehäusen.
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Um
diese, sich teilweise entgegen stehenden Anforderungen auch mit
sehr dünnen Katalysatorgehäusen zu erfüllen,
wurden in der Vergangenheit vielfältige Lösungsstrategien
entwickelt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2004 058268 A1 ein Katalysatorgehäuse
mit Versteifungsstrukturen an der Oberfläche. Die
DE 10 2005 017725
A1 offenbart mehrwandige Mantelrohre als Katalysatorgehäuse. Darüber
hinaus ist bekannt, die Enden eines Mantelrohres mit Umfalzungen
zu versehen, welche nach innen oder nach außen ausgebildet
sein. So kann insbesondere im Bereich des Kontaktes mit anderen Komponenten
eines Abgassystems eine ausreichende Materialstärke für
das Verschweißen sichergestellt werden.
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Bei
der Herstellung solcher Strukturen erfährt das Material
mitunter nicht unerhebliche Verformungen. Solche Verformungen führen
zu einer Versprödung in den betroffenen Bereichen und können somit
Ursache einen erheblichen Schwächung oder sogar einer punktuellen
Zerstörung des Materials sein.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung eines Katalysatorgehäuses zu offenbaren,
welches die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten
technischen Probleme besonders gut löst und dabei prozesssicher
und kostengünstig durchzuführen ist.
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Diese
Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
des Verfahrens sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen
angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten
Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar
und können durch erläuternde Sachverhalte aus
der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten
der Erfindung aufgezeigt werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur
Bearbeitung eines ersten Rohres mit einer Rohrachse und einer Wandung
und zwei Kanten, umfassend wenigstens folgende Schritte:
- A) Umbiegen einer Kante der Wandung des ersten
Rohres, so dass sich entlang der Kante ein umgebogener Bereich der
Wandung ergibt;
- B) Planwalzen des umgebogenen Bereiches der Wandung, so dass
dieser parallel zur Wandung liegt;
wobei Schritt A) mithilfe
eines ersten Werkzeugs durchgeführt wird, welches unter
einem Winkel zur Rohrachse angestellt ist und die Kante der Wandung berührt,
wobei das erste Rohr, sowie das erste Werkzeug derart rotieren,
dass das Rohr und das erste Werkzeug aufeinander abrollen.
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Mit
dem Merkmal des Rotierens des ersten Rohres und des ersten Werkzeugs
sowie des Abrollen beider Komponenten aufeinander ist in diesem Falle
gemeint, dass zwischen erstem Rohr und erstem Werkzeug im Berührpunkt
möglichst keine Relativbewegung vorliegt und das erste
Rohr und das erste Werkzeug aufeinander abrollen. Der Berührpunkt ist
typischerweise der Momentanpol der Bewegung des ersten Werkzeuges
und der Bewegung des ersten Rohres. Dies kann erreicht werden indem
das erste Werkzeug rotiert und um das stillstehende erste Rohr herum
geführt wird, oder aber indem das erste Rohr rotiert und
um das erste Werkzeug herum geführt wird. Eine dritte Möglichkeit
ist, dass das erste Rohr und das erste Werkzeug rotieren. Das Herumführen
kann dann entfallen. Erstes Rohr und Erstes Werkzeug rotieren gewöhnlich
mit der gleichen Geschwindigkeit.
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Das
erste Werkzeug übt auf die Kante der Wandung des ersten
Rohres eine Kraft aus, die zu der gewünschten Umformung
des ersten Rohres führt. Als Regelgröße
für diesen Prozess wird bevorzugt die Zustellung (also
die translatorische Bewegung zueinander) eingesetzt, insbesondere
wird die Zustellung konstant gehalten über den gesamten Umformprozess.
Das Verfahren betrifft insbesondere auch eine Zugdruckumformung,
bei der die Wandstärken des Rohres nahezu gleich bleiben
(ähnlich dem Verfahren „Drücken”).
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Das
Verfahren hat eine Reihe von Vorteilen. Beim Umbiegen der Kante
des ersten Rohres durch das abwälzende erste Werkzeug sind
nur geringe Umformkräfte erforderlich. Beim Abwälzen
zwischen erstem Werkzeug und erstem Rohr wirkt die von dem ersten
Werkzeug ausgeübte Kraft immer nur punktuell an einer Stelle
der Kante des ersten Rohres. So wird mit einer relativ kleinen Umformkraft
ein sehr hoher punktueller Druck auf die Kante des ersten Rohres
ausgeübt. Gleichzeitig wird die Kante entlang der Umfangsrichtung
des ersten Rohres sehr gleichmäßig umgeformt,
weil das erste Werkzeug rundherum über die gesamte Kante
des ersten Rohres abwälzt. Auf diese Art und Weise sind
immer nur verhältnismäßig kleine Verformungen
eines Punktes der Kante des ersten Rohres im Verhältnis
zu direkt benachbarten Bereichen der Kante des ersten Rohres vorhanden.
So kann kontinuierlich ein hoher Gesamtumformgrad der Kante des
ersten Rohres erzielt werden, während der partielle bzw.
der punktuelle Umformgrad gering gehalten wird. So entsteht der
umgebogene Bereich der Wandung des ersten Rohres mit sehr geringer
Veränderung des Gefüges des Materials aus welchem
das erste Rohr besteht.
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Minimale
Gefügeveränderungen sind deswegen erstrebenswert,
weil mit Gefügeveränderungen meistens eine Versprödung
des Materials einhergeht, die hinterher durch eine Wärmebehandlung ausgeglichen
werden müsste.
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Der
umgebogene Bereich des ersten Rohres ergibt sich typischer Weise
als eine rundliche Umstülpung der Wandung. Diese weist
einen Radius auf. Dieser kann beispielsweise durch geeignete Wahl des
ersten Werkzeuges und/oder der wirkenden Umformkraft beeinflusst
werden. Je größer dieser Radius ist, umso aufwendi ger
wird das Planwalzen des umgebogenen Bereiches in Schritt B). Klein
gewählte Radien lassen sich andererseits allerdings nur
mit großen Umformkräften erzeugen. Die Wahl des
Radius orientiert sich insbesondere letztlich auch an der Länge
des umzuschlagenden Bereiches des Rohres.
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Durch
das Abrollen des ersten Werkzeuges werden auch die Reibung und die
Relativbewegung zwischen erstem Werkzeug und erstem Rohr auf ein Minimum
begrenzt. Dadurch wird die Gefahr verringert, dass sich das erste
Rohr lokal aufgrund der Reibung erwärmt und dadurch Gefügeveränderungen erfährt.
Eine Schmierung des ersten Werkzeugs und des ersten Rohres während
der Ausübung des Herstellungsverfahrens kann unter Umständen
ganz entfallen. Dies kann eine erhebliche Reduzierung der Umweltbelastung
durch die Herstellung bedeuten, da Schmiermittel für die
Metallbearbeitung oft sehr umweltschädlich und kostenintensiv
sind. Außerdem müssen Schmiermittel, die für
eine mechanische Bearbeitung einer Abgassystemkomponente auf diese aufgebracht
wurden, für nachfolgende, oft thermische Bearbeitungsschritte,
regelmäßig entfernt werden. Bei einer erfindungsgemäßen
Bearbeitung können diese Reinigungsmaßnahmen drastisch
reduziert werden oder sogar ganz entfallen.
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Der
Winkel des ersten Werkzeuges zur Rohrachse ist im Wesentlichen dazu
vorgesehen eine Verformungskraft in einer geeigneten Richtung auf
die Kante des ersten Rohres wirken zu lassen. Es ist mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren möglich Umfalzungen auf der Außenseite
eines ersten Rohres oder auf der Innenseite eines ersten Rohres
vorzusehen. Der Winkel des ersten Werkzeuges kann derart gewählt
werden, dass die wirkende Verformungskraft und/oder Zustellung die
Kante des ersten Rohres in die Richtung der gewünschten
Verformung drückt.
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Weiterhin
ist denkbar, dass das erste Werkzeug und/oder das erste Rohr zusätzlich
zu den Rotationsbewegungen, die das Abwälzen des ersten Werkzeuges
auf dem ersten Rohr ermöglichen, Taumelbewegungen um andere
räumliche Achsen ausführen. So kann das Verfahren
noch schonender ausgeführt werden. Auch ermöglicht
dies spezielle, über den Umfang verschiedene, Umfalzungen
an der Kante des ersten Rohres.
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Das
erste Werkzeug kann auf unterschiedliche, geeignete Arten geformt
sein, um bei der Umbiegung der Kante des ersten Rohres vorteilhaft
zu wirken. Denkbar ist beispielsweise eine umlaufende Ausnehmung
oder ein Wulst des ersten Werkzeuges, welcher eine Verformung der
Kante des ersten Rohres in eine bestimmte Richtung unterstützt.
Auch unregelmäßig geformte erste Werkzeuge, die
beispielsweise in der Kante des ersten Rohres in regelmäßigen
Abständen eine abweichende Umbiegung bewirken, sind denkbar.
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Beim
Planwalzen des umgebogenen Bereiches der Wandung des ersten Rohres
in Schritt B), werden ebenfalls geringe lokale Umformgrade eingesetzt.
Genauso wie bei der Bearbeitung in Schritt A) wirkt die Kraft in
Schritt B) bevorzugt punktförmig und der umgebogene Bereich
wird entlang des Umfangs über einen Zeitraum hinweg schonend
verformt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für
die Herstellung von Katalysatorgehäusen geeignet. Auch
andere Komponenten eines Abgassystems lassen sich so schonend und
gewichtssparend herstellen.
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Darüber
hinaus ist das Verfahren nicht nur für die Bearbeitung
rotationssymetrischer Komponenten eines Abgassystems geeignet. Es
sind auch ovale Formen, als Rechteck mit Rundungen ausgeführte
Formen oder andere Formen herstellbar.
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In
solchen Fällen müssen das erste Rohr und das erste
Werkzeug in Schritt A) auf komplexen Bahnen rotieren, um die gewünschte
abrollende Bewegung des ersten Werkzeuges auf der Kante des ersten
Rohres zu erzielen. Gerade hierbei können zusätzliche,
exakt auf die Form des ersten Rohres abgestimmte Taumelbewegungen
des ersten Werkzeuges zu dem gewünschten Ergebnis führen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Winkel während
der Durchführung von Schritt A) verändert. So
kann die Anstellung des ersten Werkzeuges an die Kante des ersten Rohres
jeweils dem aktuellen lokalen Verformungsgrad der Kante des ersten
Rohres angepasst werden. Soll die Kante des ersten Rohres nach innen
gedrückt werden, ist der Anstellwinkel zunächst
so zu wählen, dass Druck von außen auf die Kante
des ersten Rohres ausgeübt wird. Dann wird er das erste Werkzeug
Stück für Stück und/oder kontinuierlich
der sich verformenden Kante des ersten Rohres nachgeführt.
Wenn die Kante des ersten Rohres nach außen umgebogen werden
soll, ist in vergleichbarer, umgekehrter Weise vorzugehen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird während
des Schrittes A) zwischen dem ersten Rohr und dem ersten Werkzeug
in Richtung der Rohrachse eine Vorschubbewegung in einer ersten
Vorschubrichtung durchgeführt. Mit Hilfe einer Vorschubbewegung
kann die Position zwischen erstem Werkzeug und erstem Rohr während
des Herstellungsverfahrens Schritt für Schritt und/oder kontinuierlich
an die jeweils vorhandene Verformung der Kante des ersten Rohres
angepasst werden. Bei geeigneter Wahl des Vorschubs können
auch sehr große Umfalzungen schonend hergestellt werden. Dazu
kann die Vorschubbewegung auf den jeweiligen Winkel, mit dem das
erste Werkzeug an das erste Rohr angestellt ist und die wirkende
Kraft zwischen erstem Rohr und erstem Werkzeug, abgestimmt werden.
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Grundsätzlich
sind im Verfahren Vorschubbewegungen möglich, bei welchen
die Geschwindigkeit des Vorschubes geregelt wird und sich die resultierenden
Kräfte zwischen Werkzeug und erstem Rohr hieraus ergeben.
Insbesondere sind hier konstante Vorschubgeschwindigkeiten realisierbar,
bei denen das erste Werkzeug und das erste Rohr pro Umdrehung von
Werkzeug und Rohr um einen bestimmten Weg aufeinander zu bewegt
werden (Zustellung). Auch kraftgesteuerte Vorschubbewegungen sind
möglich, bei denen die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit
der Kraft, die das erste Werkzeug auf das erste Rohr ausübt,
geregelt wird.
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Auch
erfindungsgemäß ist ein Verfahren bei dem Schritt
B) mit Hilfe eines zweiten Werkzeugs ausgeführt wird, welches
mindestens eine rotierende Walze aufweist, durch welche der umgebogene
Bereich der Wandung des ersten Rohres plan gewalzt wird.
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Die
mindestens eine Walze des zweiten Werkzeuges kann entweder gemeinsam
mit einer zweiten Walze und/oder mit einer Abstützfläche
(Gegenhalter) auf das erste Rohr wirken. Eine Abstützfläche
kann beispielsweise ein zylindrischer Dorn an einer Drehmaschine
sein, der in das Rohr hinein geschoben ist und die Innenwand gegen
den ausgeübten Druck abstützt.
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Ein
solches zweites Werkzeug hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt,
um den in Schritt A) erzeugten umgebogenen Bereich plan zu walzen.
Wegen der punktförmigen Kontakte zwischen der mindestens
einen Walze und einer zweiten Walze und/oder einer Abstützfläche
und dem umgebogenen Bereich des ersten Rohres kann eine sehr hohe
lokale Flächenpressung erzielt werden, auch wenn kleine
Kräfte auf die Walzen wirken.
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Zu
Beginn des Schrittes B) existiert typischerweise ein Spalt zwischen
den beiden Walzen des zweiten Werkzeugs, der dem umgebogenen Bereich,
so wie er in Schritt A) erzeugt wurde, ausreichend Platz bietet.
Während des Schrittes B) verjüngt sich dieser
Spalt beispielsweise kontinuierlich, bis der umgebogene Bereich plan
gewalzt ist. Auch hierbei können die auf die Walzen wirkenden
Kräfte und die Zustellbewegung der Walzen aufeinander zu
derart abgestimmt werden, dass die Bearbeitung besonders materialschonend
erfolgt.
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Besonders
vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wenn das erste Rohr aus einem hochtemperaturbeständigen
korrosionsfesten Material besteht und mit einer Wanddicke von weniger
als 2 mm ausgeführt ist. Auch noch geringere Wanddicken
von weniger als 1,5 mm oder sogar weniger als 1 mm sind im Rahmen
des erfindungsgemäßen Verfahrens verarbeitbar.
Das erste Rohr sollte gegebenenfalls eine Wanddicke von 0,1 mm nicht
unterschreiten, damit das erfindungsgemäße Verfahren
vollautomatisch mit hoher Präzision und geringer Überwachung
angewendet werden kann. Vorteilhafterweise hat das erste Rohr einen Durchmesser
von mindestens 20 mm bis zu maximal 500 mm.
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Das
erste Rohr kann insbesondere auch geschweißt sein, also
vor der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
aus einem glatten Blechmaterial gebogen und gefügt worden
sein. Hier ist ein besonders bevorzugtes Einsatzgebiet angegeben, weil
beim Erfindungsgemäßen Verfahren auch bei vorgeschweißten
Rohren hohe Formgenauigkeit erreicht werden kann, ohne die Schweißverbindung
zu schädigen. Folglich können folgende Prozesse
dem Schritt A) vorgelagert sein:
- a1) Bereitstellen
eines metallischen Bleches,
- a2) Umformen des metallischen Bleches zu einem Hohlkörper,
- a3) stoffschlüssiges Verbinden von Blechenden zur Ausbildung
des Rohres.
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Dieses
mit einer sich längs über die Länge des
Rohres erstreckenden Schweißnaht versehene Rohr wird nun
zur passgenauen Ausgestaltung des verstärkten Endbereichs
mit den Verfahrensschritten A) und B) weiter bearbeitet.
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Hochtemperaturbeständige,
korrosionsfeste Materialien sind typischerweise für den
Einsatz bei Temperaturen von mehr als 800°C, insbesondere
sogar mehr als 1000°C geeignet. Solche Bedingungen treten
regelmäßig in Abgassystemen auf. Es handelt sich
meist um mit Al, Cr, Mn oder anderen, in ähnlicher Weise
wirksamen, Elementen legierte Fe-Werkstoffe. Bevorzugt kommen ferritische
Werkstoffe zum Einsatz.
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Bei
hochtemperaturbeständigen korrosionsfesten Materialien
macht sich die schonende Wirkung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besonders bemerkbar, da diese Materialien bei umformender Bearbeitungen
nur bei sehr geringen Umformgraden keine Materialschwächungen
durch Gefügeveränderungen erfahren.
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Die
Verarbeitung geringer Wanddicken lässt sich ebenfalls besonders
vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
realisieren, weil mit dem Verfahren doppelte Wanddicken im Randbereich
erzeugt werden. Gerade dort können zur Anbindung weiterer
Komponenten eines Abgassystems, wie z. B. der Abgasleitung, dickere
Wanddicken erforderlich sein. Es kann ein dünnes Gehäuse
hergestellt werden, dass trotzdem im Randbereich eine ausreichende
Wanddicke aufweist.
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Anbindungen
weiterer Komponenten eines Abgassystems werden beispielsweise mit
Hilfe von Schweißverfahren, Hartlötverfahren ausgeführt,
oder sie sind als Steckverbindungen umgesetzt. Das Schweißen
oder Hartlöten zur Anbindung anderer Komponenten kann so
ausgeführt werden, dass es dabei zu einer Wärmebehandlung
des neuen Randbereiches des ersten Rohres, welcher gemeinsam mit
der Kante des ersten Rohres den umgefalzten Bereich begrenzt und
welcher regelmäßig am stärksten verformt
ist, kommt.
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Weiterhin
besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn vor Schritt A) das
erste Rohr und ein zweites Rohr konzentrisch zumindest teilweise
ineinander angeord net werden. Die Kante des ersten Rohres kann dann
in Schritt A) um einen Teilbereich des zweiten Rohres herumgebogen
werden. In Schritt B) kann daraufhin eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr erzeugt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird also angewandt,
um die Kante des ersten Rohres um einen Bereich eines zweiten Rohres
herumzubiegen. Verstärkungen von Rändern und formschlüssige
Verbindungen zwischen zwei Wandungen eines doppelwandigen Gehäuses
können so in einem Herstellungsschritt erzeugt werden.
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Doppelwandige
Gehäuse zeichnen sich durch gute Isoliereigenschaften und
geringe thermische Massen aus. Außerdem ist die äußere
Wandung eines doppelwandigen Katalysatorgehäuses weniger
großen Temperaturen und Temperaturschwankungen ausgesetzt.
So kann ein weniger temperaturbeständiges, dafür
allerdings besser verformbares Material für das äußere
Mantelrohr verwendet werden.
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Außerdem
ist es sowohl möglich, dass das innere Rohr des ersten
und zweiten Rohres um einen Teilbereich des äußeren
Rohres des ersten und zweiten Rohres herumgebogen wird, als auch
dass das äußere Rohr des ersten und zweiten Rohres
um einen Teilbereich des inneren Rohres des ersten und zweiten Rohres
herumgebogen wird.
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Eine
derart erzeugte formschlüssige Verbindung kann bei geeigneter
Wahl der Verfahrensparameter alle Kräfte aufnehmen, die
bei einer Anwendung als doppelwandige Abgassystemkomponente zwischen
innerem Rohr und äußerem Rohr wirken. Zusätzliche
Verbindungsmaßnahmen, wie beispielsweise die Erzeugung
von Lotverbindungen, müssen nicht erfolgen.
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Auch
erfindungsgemäß ist es, wenn das jeweils innere
Rohr des ersten Rohres und des zweiten Rohres aus wenigstens einer
Matrixfolie besteht. Mit „Matrixfolie” ist in
diesem Falle eine Folie des im Gehäuse angeordneten Wabenkörpers
gemeint. Solch eine Matrixfolie ist beispielsweise eine Katalysatorträgerfolie
aus einem korrosionsbeständigem, hochtemperaturfestem Material
mit einer Dicke von typischerweise weniger als 180 μm oder
sogar weniger als 120 μm [Mikrometer].
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So
kann eine Fixierung des Wabenkörpers ohne zusätzliche
Verschweißungen erfolgen. Denkbar ist beispielsweise, dass
ein Wabenkörper mit einer äußeren Matrixfolie
produziert wird, welche umlaufend über die Stirnflächen
des Wabenkörpers hinausragt. Solch ein Wabenkörper
kann besonders vorteilhaft mit einem Gehäuse verbunden
werden.
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Auch
denkbar ist, dass die das innere Rohr bildende, wenigstens eine
Matrixfolie mit einer Wellung ausgeführt ist. Dies kann
entweder eine Wellung sein, die der Wellung der Matrixfolien, die
den im Gehäuse angeordneten Wabenkörper bilden,
entspricht. Alternativ kann die Folie eine abweichende Wellung aufweisen.
Auch ist es denkbar, dass die Matrixfolie, die als innere Wandung
des Gehäuses dient zwar glatt ausgeführt ist,
zwischen den beiden Wandungen des Gehäuses jedoch zusätzlich
eine gewellte Folie angeordnet wird. Diese gewellte Folie kann beispielsweise
dazu dienen Temperaturausdehnungsunterschiede zwischen Wabenkörper
und Gehäuse auszugleichen. Außerdem kann mit Hilfe
einer gewellten Folie ein definiertes Schwingungsverhalten des Wabenkörpers
im Gehäuse eingestellt werden. Mit einer „Matrix-Folie” ist
insbesondere eine solche gemeint, die zumindest teilweise zum Aufbau
des Wabenkörpers mit seinen Kanälen dient.
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Die
Wellung der Matrixfolie, die die innere Wandung des Gehäuses
bildet, kann parallel zu den Wellungen der Matrixfolien des Wabenkörpers
angeordnet sein.
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Möglich
ist aber auch eine Anordnung in einem Winkel zu den Wellungen der
Matrixfolien des Wabenkörpers.
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Die
Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand
der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die
Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen,
dass die Figuren und insbesondere die hier dargestellten Größenverhältnisse
nur schematisch sind. Es zeigen schematisch:
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1:
eine Ausführungsvariante des Bearbeitungsschrittes A) des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2:
eine Ausführungsvariante des Bearbeitungsschrittes B) des
Verfahrens,
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3:
ein mit dem Verfahren hergestelltes Gehäuse für
einen Wabenkörper,
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4:
ein weiteres mit dem Verfahren hergestelltes Gehäuse für
einen Wabenkörper,
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5:
ein anderes mit dem Verfahren hergestelltes Gehäuse mit
eingesetztem Wabenkörper im Längsschnitt, und
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6:
das andere mit dem Verfahren hergestellte Gehäuse mit eingesetztem
Wabenkörper im Querschnitt.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass in den Figuren gleiche Bauteile mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In 1 ist
das erste Rohr 1, welches mit dem ersten Werkzeug 6 bearbeitet
wird, dargestellt. Das erste Rohr 1 rotiert um die Rohrachse 8.
Außerdem weist es eine Wandung 3 sowie zwei Kanten 2 auf.
Das erste Werkzeug 6 rotiert um die Werkzeugachse 20.
Zwischen erstem Rohr 1 und erstem Werkzeug 6 existiert
ein Winkel 7. Je größer der umgebogene
Bereich 4 wird, umso weiter kann das erste Werkzeug 6 in
einer ersten Vorschubrichtung 9 hin zum ersten Rohr 1 bewegt
werden. Hierbei kann eine Abstimmung der Bewegung in erster Vorschubrichtung 9,
der wirkenden ersten Kraft 21 und des Winkels 7 aufeinander
erfolgen. Zur weiteren Verbesserung der Wirkung des ersten Werkzeuges 6 kann
dieses zusätzlich in Taumelbewegungen 19 versetzt werden.
Dadurch kann das Verfahren schonender erfolgen. Als Regelgröße
für diesen Prozess kann z. B. eine (konstante) Zustellung
von 0,01 bis 0,04 mm pro Umdrehung eingesetzt werden, z. B. auch
bei einer Rotationsgeschwindigkeit von Werkzeug und Rohr im Bereich
von 700 bis 800 Umdrehungen pro Minute. Dies kann aber je nach eingesetzter
Maschine und Material auch angepasst werden.
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2 zeigt
den Bearbeitungsschritt B) des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Hier wird der umgebogene Bereich 4 des ersten
Rohres 1 mit Hilfe des zweiten Werkzeuges 10 plan
gewalzt. Das zweite Werkzeug 10 beinhaltet im Wesentlichen
zwei Walzen 11. Zwischen diesen existiert zunächst
ein Spalt 24, der ausreichend Platz für den umgebogenen
Bereich 4 bietet. Die Walzen 11 werden dann in
einer zweiten Vorschubrichtung 23 aufeinander zu bewegt. Außerdem
wirkt eine zweite Kraft 22, welche auf den umgebogenen
Bereich 4 des ersten Rohres 1 drückt.
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3 zeigt
einen Ausschnitt eines mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Gehäuses 12. Hierbei ist
der fertige, umgefalzte Bereich 5, welcher in Schritt B)
des Verfahrens hergestellt wird, dargestellt. Außerdem
dargestellt ist die Wanddicke 13 welche bei Gehäusen 12,
die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellt worden sind, besonders dünn sein kann. Durch
den umge falzten Bereich 5 ist in der Nähe der
Kante 2 des ersten Rohres 1 die Wanddicke doppelt.
Dadurch wird das Anbinden von weiteren Komponenten eines Abgassystems
vereinfacht. Durch den umgefalzten Bereich 5 ergibt sich
ein neuer Randbereich 25 des ersten Rohres 1.
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4 zeigt
ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes
Gehäuse 12, welches zweiwandig ausgeführt
ist. Hierbei existiert zusätzlich zum ersten Rohr 1 ein
zweites Rohr 14 welches in diesem Falle koaxial innen im
ersten Rohres 1 angeordnet ist. Der umgefalzte Bereich 5 des
ersten Rohres 1 erstreckt sich nun um einen Teilbereich 15 des zweiten
Rohres 14 herum. In dem hier dargestellten Fall ist die
Umformung nach innen vorgenommen worden. Somit ist eine formschlüssige
Verbindung 16 zwischen erstem Rohr 1 und zweitem
Rohr 14 ausgebildet.
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Die 5 zeigt
eine weitere Ausgestaltung eines mehrwandigen Gehäuses 12 für
einen Wabenkörper 26 im Längsschnitt,
welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wurde. Hierbei ist als inneres Rohr eine Matrixfolie 17 eingesetzt. Diese
weist Wellungen 18 auf. Somit kann sie besonders effektiv
als Thermoisolation oder zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens
eines im Gehäuse angeordneten Wabenkörpers 26 dienen.
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6 zeigt
das in 6 dargestellte, mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte, Gehäuse 12 im Querschnitt.
Auch hier sind die Matrixfolie 17, welcher die innere Wandung
des Gehäuses bildet sowie deren Wellung 18 und
der Wabenkörper 26 bezeichnet.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also eine
kostengünstige, schonende und sichere Methode zur Herstellung
eines besonders leichten und stabilen Gehäuses für
Wabenkörper zum Einsatz in Abgasreinigungsanlagen vorgestellt.
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- 1
- erstes
Rohr
- 2
- Kante
- 3
- Wandung
- 4
- umgebogener
Bereich
- 5
- umgefalzter
Bereich
- 6
- erstes
Werkzeug
- 7
- Winkel
- 8
- Rohrachse
- 9
- erste
Vorschubrichtung
- 10
- zweites
Werkzeug
- 11
- Walze
- 12
- Gehäuse
- 13
- Wanddicke
- 14
- zweites
Rohr
- 15
- Teilbereich
- 16
- formschlüssige
Verbindung
- 17
- Matrixfolie
- 18
- Welle
- 19
- Taumelbewegung
- 20
- Werkzeugachse
- 21
- erste
Kraft
- 22
- zweite
Kraft
- 23
- zweite
Vorschubrichtung
- 24
- Spalt
- 25
- neuer
Randbereich
- 26
- Wabenkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004058268
A1 [0005]
- - DE 102005017725 A1 [0005]