DE102008056053A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine Abgasbehandlungseinheit - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine Abgasbehandlungseinheit Download PDF

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    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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Abstract

Verfahren zur Bearbeitung eines ersten Rohres (1) mit einer Rohrachse (8), einer Wandung (3) und zwei Kanten (2) umfassend wenigstens folgende Schritte: A) Umbiegen einer Kante (2) der Wandung (3) des ersten Rohres (1), so dass sich entlang der Kante (2) ein umgebogener Bereich (4) der Wandung (3) ergibt; B) Planwalzen des umgebogenen Bereiches (4) der Wandung (3), so dass dieser parallel zur Wandung (3) liegt und ein neuer Randbereich (25) gebildet wird; wobei Schritt A) mit Hilfe eines ersten Werkzeuges (6) durchgeführt wird, welches unter einem Winkel (7) zur Rohrachse (8) angestellt ist, und die Kante (2) der Wandung (3) berührt, wobei das erste Rohr (1) sowie das erste Werkzeug (6) derart rotieren, dass das erste Rohr (1) und das erste Werkzeug (6) aufeinander abrollen. Mit einem solchen ersten Rohr wird insbesondere die Herstellung eines Gehäuses für eine Abgasbehandlungseinheit ermöglicht.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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”).
  • 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.
  • Minimale Gefügeveränderungen sind deswegen erstrebenswert, weil mit Gefügeveränderungen meistens eine Versprödung des Materials einhergeht, die hinterher durch eine Wärmebehandlung ausgeglichen werden müsste.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für die Herstellung von Katalysatorgehäusen geeignet. Auch andere Komponenten eines Abgassystems lassen sich so schonend und gewichtssparend herstellen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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].
  • 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.
  • 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.
  • Die Wellung der Matrixfolie, die die innere Wandung des Gehäuses bildet, kann parallel zu den Wellungen der Matrixfolien des Wabenkörpers angeordnet sein.
  • Möglich ist aber auch eine Anordnung in einem Winkel zu den Wellungen der Matrixfolien des Wabenkörpers.
  • 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:
  • 1: eine Ausführungsvariante des Bearbeitungsschrittes A) des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2: eine Ausführungsvariante des Bearbeitungsschrittes B) des Verfahrens,
  • 3: ein mit dem Verfahren hergestelltes Gehäuse für einen Wabenkörper,
  • 4: ein weiteres mit dem Verfahren hergestelltes Gehäuse für einen Wabenkörper,
  • 5: ein anderes mit dem Verfahren hergestelltes Gehäuse mit eingesetztem Wabenkörper im Längsschnitt, und
  • 6: das andere mit dem Verfahren hergestellte Gehäuse mit eingesetztem Wabenkörper im Querschnitt.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass in den Figuren gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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 102004058268 A1 [0005]
    • - DE 102005017725 A1 [0005]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Bearbeitung eines ersten Rohres (1) mit einer Rohrachse (8), einer Wandung (3) und zwei Kanten (2) umfassend wenigstens folgende Schritte: A) Umbiegen einer Kante (2) der Wandung (3) des ersten Rohres (1), so dass sich entlang der Kante (2) ein umgebogener Bereich (4) der Wandung (3) ergibt; B) Planwalzen des umgebogenen Bereiches (4) der Wandung (3), so dass dieser parallel zur Wandung (3) liegt und ein neuer Randbereich (25) gebildet wird; wobei Schritt A) mit Hilfe eines ersten Werkzeuges (6) durchgeführt wird, welches unter einem Winkel (7) zur Rohrachse (8) angestellt ist, und die Kante (2) der Wandung (3) berührt, wobei das erste Rohr (1) sowie das erste Werkzeug (6) derart rotieren, dass das erste Rohr (1) und das erste Werkzeug (6) aufeinander abrollen.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei der Winkel (7) während der Durchführung von Schritt A) verändert wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei während Schritt A) zwischen dem ersten Rohr (1) und dem ersten Werkzeug (6) in Richtung der Rohrachse (8) eine Vorschubbewegung in einer ersten Vorschubrichtung (9) durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei Schritt B) mit Hilfe eines zweiten Werkzeug (10) ausgeführt wird, welches mindestens eine rotierende Walze (11) aufweist, durch welche der umgebogene Bereich (4) der Wandung (3) des ersten Rohres (1) plan gewalzt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem das erste Rohr (1) aus einem hochtemperaturbeständigen, korrosionsfesten Material besteht und mit einer Wanddicke (13) von weniger als 2 mm ausgeführt ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei vor Schritt A) das erste Rohr (1) und ein zweites Rohr (14) zumindest teilweise konzentrisch ineinander angeordnet sind, und die Kante (2) des ersten Rohres (1), um einen Teilbereich (15) des zweiten Rohres (14) herum umgebogen wird, und in Schritt B) eine formschlüssige Verbindung (16) zwischen dem ersten Rohr (1) und dem zweiten Rohr (14) erzeugt wird.
  7. Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei das innere Rohr aus wenigstens einer Matrixfolie (17) besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB1283650A (en) * 1970-09-02 1972-08-02 Printal Oy Method and device for the manufacture of seamless metal bottles
DE102004058268A1 (de) 2003-12-11 2005-07-21 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verstärktes Gehäuse einer Abgasreinigungskomponente
DE102005017725A1 (de) 2005-04-15 2006-10-19 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Wabenkörper mit Doppelmantelrohr

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