-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgasklappengehäuses, das einen im Wesentlichen zylinderförmigen, in Längsrichtung hohlen Grundkörper aufweist, der an seinen Stirnseiten jeweils einen Anschlussbereich aufweist, wobei jeder der Anschlussbereiche eine vom Abnehmer vorgegebene Rundheit aufweisen muss. Das Abgasklappengehäuse der Erfindung wird aus Blechumformteilen bzw. -elementen mittels Schweißens hergestellt.
-
Abgasklappengehäuse kommen in Abgasklappenvorrichtungen für Kraftfahrzeuge zum Einsatz. Abgasklappenvorrichtungen sind exemplarisch in den Dokumenten
DE 10 2006 034 176 A1 ,
DE 10 2009 011 951 A1 und
DE 10 2009 006 013 A1 beschrieben. Ein Abgasklappengehäuse ist ein rohrförmiges Anschlusssegment eines Abgasklappenmoduls. In dem Gehäuse ist eine Abgasklappe mittels einer Antriebseinheit verstellbar gelagert. Mit derartigen Abgasklappenvorrichtungen können einzelne Abgasrohre teilweise oder vollständig verschlossen werden, so dass z. B. großvolumige Motoren einzelne Zylinder abschalten können, um in bestimmten Fahrsituationen Treibstoff zu sparen. Zur Betätigung der Abgasklappe, die unmittelbar in dem Abgasklappengehäuse angeordnet ist, welches wiederum in das Abgasrohr eingesetzt ist, können die Abgasklappen über Klappenwellen schwenkbar gelagert sein.
-
Herkömmliche Abgasklappengehäuse (AKG) werden üblicherweise vollständig gegossen und anschließend spanend bearbeitet, um eine vorgegebene Rundheit im Bereich der Anschlüsse an die Abgasrohranlage gemäß Kunden- bzw. Abnehmervorgabe zu gewährleisten. Bei den herkömmlichen AKG handelt es sich in der Regel um Aluminiumdruckgussgehäuse, die entsprechend teuer sind.
-
Daher besteht ein Bedürfnis nach Abgasklappengehäusen, die nicht als (Aluminium-)Druckgussgehäuse ausgeführt sind, sondern günstiger herstellbar sind. Trotzdem müssen dabei die abnehmerseitigen Anforderungen an die Dichtheit, Formgenauigkeit, Rundheit sowie eine hohe Stabilität des Gehäuses unter Krafteinwirkung erfüllt bleiben. Außerdem sollte das alternative Herstellungsverfahren im Falle einer Serienproduktion eine hohe Prozessgenauigkeit aufweisen sowie Sauberkeitsanforderungen der Abnehmer genügen und technischen Lieferbedingungen erfüllen.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung eines Abgasklappengehäuses gelöst, das einen im Wesentlichen zylinderförmigen, in Längsrichtung hohlen Grundkörper aufweist, der an seinen Stirnseiten jeweils einen Anschlussbereich aufweist, wobei jeder der Anschlussbereiche eine vorgegebene Rundheit aufweist, wobei das Abgasklappengehäuse aus Blechumformelementen hergestellt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Zuführen von zumindest zwei Schalenelementen derart, dass Längsränder der mindestens zwei Schalenelemente einander in Längsrichtung gegenüberliegen und die mindestens zwei Schalenelemente gemeinsam einen Hohlzylinder definieren; Verschweißen der mindestens zwei Schalenelemente zu einem Abgasklappengehäuse; und Aufdornen der Anschlussbereiche des verschweißten Abgasklappengehäuses, um die vorgegebene Rundheit sowie eine Dichtheit des Gehäußes, Maßgenauigkeit und Positionsgenauigkeit eventueller Halter und Lagertöpfe zu erreichen.
-
Die Erfinder haben verschiedene Lösungsansätze getestet und sind im Wesentlichen aus Kostengesichtspunkten heraus bei einer Lösung angelangt, bei der mindestens zwei Schalenelemente zum Einsatz kommen, die mittels Umformen aus z. B. Blech hergestellt werden. Die mindestens zwei Schalenelemente definieren gemeinsam den Grundkörper des Abgasklappengehäuses. In der Regel werden Halbschalenelemente eingesetzt, so dass sich die Anzahl der Schalenelemente auf zwei reduziert. Die (Halb-)Schalenelemente werden entlang ihrer sich gegenüberliegenden Grenzflächen miteinander verschweißt, wobei insbesondere (CO2-)Laserschweißgeräte zum Einsatz kommen. Anschließend können weitere (optionale) Komponenten an den Grundkörper angebracht werden, wie z. B. Lagertöpfe und Halter. Die Lagertöpfe dienen zur Aufnahme einer Abgasklappe. Die Halter dienen zur Befestigung des Gehäuses am Kraftfahrzeug. Es können mehr als zwei Schalenelemente eingesetzt werden, die vorzugsweise alle identisch ausgebildet sind.
-
Die Erfinder haben erkannt, dass der Einsatz von Schalenelementen, die miteinander verschweißt werden, unter Berücksichtigung der Herstellungskosten, der Fertigungstechnik, der Maß- und Formgenauigkeit, der Prozessfähigkeit, der Rückverfolgbarkeit der Teile, der Dichtigkeit und der Stabilität des Gesamtbauteils selbst eine ideale Substitution und des herkömmlichen (Aluminium-)Druckgussgehäuses darstellt.
-
Nachdem die Schalenelemente miteinander verschweißt sind, wird der Grundkörper des Abgasklappengehäuses mit seinen Anschlussbereichen aufgedornt, um die abnehmerseitig vorgegebene Rundheit durch Umformen zu erzielen. Im Stand der Technik wurde dazu spanend bearbeitet, was länger dauert und kostenintensiver ist.
-
Vorzugsweise definieren die Schalenelemente im zusammengesetzten Zustand einen Durchmesser im Anschlussbereich, der leicht kleiner als der abnehmerseitig gewünschte Durchmesser ist. Wenn der abnehmerseitig gewünschte Durchmesser beispielsweise 55 mm beträgt, kann der Durchmesser im Anschlussbereich vor dem Schweißen und Aufdornen kleiner sein. Durch das sich dem Verschweißen anschließende Aufdornen sind die Voraussetzungen für eine Blechlösung in der Serie gegeben, weil die Rundheit gemäß Abnehmeranforderung nun entsprechend erzielbar ist.
-
Bei einer besonderen Ausführungsform werden einander gegenüberliegende Schalenelemente jeweils in Längsrichtung von außen nach innen verschweißt, wobei die Schalenelemente vorzugsweise bei den Anschlussbereichen miteinander verheftet werden, bevor sie verschweißt werden.
-
Ein Verschweißen von außen nach innen bedeutet, dass die (Halb-)Schalenelemente von einer der Stirnseiten in Richtung der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses verschweißt werden. So wird verhindert, dass die Stirnflächen des Gehäuses in Längsrichtung (V-förmige) Vertiefungen im Bereich der Schweißnaht aufweisen. V-förmige Vertiefungen in der Stirnfläche im Bereich der Schweißnaht erhält man z. B. dann, wenn der Schweißvorgang von innen nach außen, d. h. z. B. von der Mitte des Grundkörpers in Richtung einer der Stirnseiten bzw. -flächen entlang der Grenzfläche der einander gegenüberliegenden Schalenelemente durchgeführt wird. Derartige Vertiefungen lassen sich nachträglich auch nicht auf einfache Weise, wie z. B. durch Schleifen, beheben, weil Material aufgefüllt werden müsste.
-
Vorzugsweise werden die Schalenelemente, nachdem sie relativ zueinander in einer Haltevorrichtung eines Schweißroboters positioniert wurden, z. B. im Bereich der Anschlussbereich miteinander verheftet, bevor sie tatsächlich entlang ihrer aneinander angrenzenden Längsränder miteinander verschweißt werden. Die Verheftung kann z. B. durch Punktschweißen erfolgen. So ist gewährleistet, dass sich die Schalenelemente während des eigentlichen Schweißvorgangs, d. h. während des Verbindens der Schalenelemente entlang ihrer aneinanderstoßenden Grenzflächen, nicht relativ zueinander bewegen. So ist ausgeschlossen, dass es zu einem stufenförmigen Versatz in den Stirnflächen kommt.
-
Vorzugsweise wird zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Schalenelementen zuerst eine erste Schweißnaht in einem der Anschlussbereich von außen nach innen und anschließend eine zweite Schweißnaht beginnend in dem anderen Anschlussbereich von außen nach innen hergestellt, wobei die zweite Schweißnaht vorzugsweise fortgesetzt wird, bis die zweite Schweißnaht die erste Schweißnaht überlappt.
-
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass eine Schweißnaht, die die Längsränder von zwei sich gegenüberliegenden Schalenelementen miteinander verbindet, durch z. B. zwei oder mehr Teilnähte hergestellt wird. Beide Teilnähte beginnen vorzugsweise an der Stirnseite und werden nach innen, d. h. in Richtung der gegenüberliegenden Stirnseite, fortgesetzt. Eine erste Teilnaht erstreckt sich dabei insbesondere nur im Bereich eines der Anschlussbereiche. Die zweite Teilnaht beginnt dann vorzugsweise an der gegenüberliegenden Stirnseite und wird in Richtung der ersten Teilnaht fortgesetzt, bis sie die erste Teilnaht zumindest teilweise überlappt.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird jedes der Schalenelemente durch Freischneiden, Prägen, Biegen, Lochen, Stanzen und/oder Gleitschleifen mittels eines Folgeverbundwerkzeugs schrittweise aus einem Blechstreifen hergestellt. Dies gilt insbesondere für Halbschalenelemente.
-
Das Umformen von Blech ist günstiger als ein Druckgießen von Aluminium oder anderen Materialien.
-
Wenn die Schalenelemente aus Blechumformelementen hergestellt werden, sind weniger arbeitsintensive, insbesondere spanende, Bearbeitungen als bei druckgusstechnisch hergestellten Gehäusen erforderlich.
-
Insbesondere werden die mindestens zwei Schalenelemente während der Herstellung des Abgasklappengehäuses in einer Haltevorrichtung positioniert und verspannt, die so ausgebildet ist, dass insbesondere ein (Laser-)Schweißkopf zu allen zur Verbindung der Schalenelemente relevanten Orten freien Zugang hat. Vorzugsweise werden die Schalenelemente stirnseitig miteinander verspannt.
-
Der Schweißkopf sollte beim Erstellen der Längsnähte zwischen den Schalenelementen eine möglichst (radial) durchgehende Schweißnaht herstellen. Der Schweißkopf steht dabei am besten senkrecht zur Oberfläche der Schalenelemente. Beim Anschweißen weiterer Elemente an eine äußere Mantelfläche des Grundkörpers sollte der Schweißkopf einen möglichst spitzen Winkel mit der Oberfläche der Schalenelemente bilden, um ein Durchschweißen bis zur Innenseite des Gehäuses zu verhindern. Dieses einseitige Schweißen resultiert darin, dass das Gehäuse (Rohr) immer nahezu gleich (thermisch) unrund verformt wird.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird mindestens ein Lagertopf in einem Mantelbereich der miteinander verschweißten Schalenelemente von außen an das Abgasklappengehäuse geschweißt. Ferner kann mindestens ein Halter von außen an das Abgasklappengehäuse geschweißt werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn jeder Halter durch Freischneiden, Lochen, Biegen, Stanzen und/oder Gleitschleifen als Blechumformelement hergestellt wird.
-
Weiter ist es von Vorteil, wenn das Abgasklappengehäuse einer Druckabfallprüfung unterzogen wird.
-
Eine Druckabfallprüfung ist meistens abnehmerseitig vorgegeben, um die Dichtheit des Gehäuses zu gewährleisten.
-
Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung werden die Anschlussbereiche des verschweißten Abgasklappengehäuses aufgeweitet, indem ein Dorn in den Grundkörper soweit längs eingeführt wird, bis die Stirnseiten die vorgegebene Rundheit aufweisen.
-
Auf diese Weise ist die abnehmerseitig vorgegebene Rundheit für die Hersteller der Abgasklappengehäuse erzielbar, ohne dass spanend nachbearbeitet werden muss.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Abgasklappengehäuses, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
-
2 eine Ansicht einer der Stirnseiten des Abgasklappengehäuses der 1;
-
3 eine Seitenansicht des Abgasklappengehäuses der 1;
-
4 eine perspektivische Ansicht einer Halbschale;
-
5A und 5B ein relatives Positionieren von Schalenelementen zueinander und ein anschließendes Verschweißen der Schalenelemente;
-
6A bis 6C einen Vorgang, bei dem Lagertöpfe an einem bereits verschweißten Grundkörper angebracht werden;
-
7A und 7B einen Vorgang, bei dem Halter an den Grundkörper der 6A bis 6C angebracht werden;
-
8 einen Aufdornvorgang; und
-
9 ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
10 eine Tabelle 1 mit Maschinendaten; und
-
11 eine Tabelle 2 mit Schweißparametern.
-
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung werden gleiche Teile und Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei in der gesamten Beschreibung enthaltene Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile und Merkmale mit gleichen Bezugszeichen übertragen werden können. Lageangaben wie z. B. oben, unten, seitlich, längs, innen, außen, etc. sind auf die unmittelbar beschriebene Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
-
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Abgasklappengehäuse (nachfolgend auch kurz ”Gehäuse” abgekürzt) unabhängig von seiner Ausgestaltung immer mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet werden. Das Abgasklappengehäuse (AKG) 10 kann in eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs integriert werden und weist dazu eine hier nicht dargestellte Abgasklappe auf, mit der ein Abgasrohr geöffnet und geschlossen werden kann.
-
Das in der perspektivischen Ansicht der 1 gezeigte Gehäuse 10 weist einen rohrförmigen, innen hohlen Grundkörper 12 auf, der an seinen Stirnseiten bzw. -flächen 18 Anschlussbereiche 14 und 16 aufweist, die sich axial, d. h. in Längsrichtung (Y-Richtung), erstrecken und einen nicht näher bezeichneten Mantelabschnitt des Grundkörpers 12 zwischen sich einschließen. Die Anschlussbereiche 14 und 16 weisen einen größeren Innendurchmesser als der Mantelabschnitt auf. Der Innendurchmesser der Anschlussabschnitte 14 und 16 wird dem Hersteller des Gehäuses 10 kundenseitig, d. h. abnehmerseitig, vorgegeben und ist üblicherweise so gewählt, dass ein hier nicht dargestelltes Abgasrohr innen sitzend eingeführt werden kann. Vorzugsweise kommt die Verbindung zwischen dem Gehäuse 10 und den Abgasrohren durch einen Presssitz zustande. Es versteht sich, dass das Gehäuse 10 alternativ auch in die Anschlussabgasrohre eingeführt werden kann. In diesem Fall ist auf die kundenseitig vorgegebene Rundheit des Außendurchmessers zu achten.
-
Das Gehäuse 10 kann ferner einen oder mehrere Lagertöpfe 20 bzw. 22 und einen oder mehrere Halter aufweisen. Exemplarisch sind ein U-Halter 24 und ein L-Halter 26 gezeigt. Die Halter 24 und 26 dienen der Befestigung des Gehäuses 10 an einem hier nicht näher gezeigten Kraftfahrzeug. Die Lagertöpfe 20 und 22 dienen zur Aufnahme und Lagerung der hier nicht gezeigten Abgasklappe.
-
2 zeigt die Stirnseite 18, wenn man entlang der Y-Achse der 1 auf das Gehäuse 10 der 1 blickt, wie es auch durch die Hilfslinie II-II in 1 angedeutet ist. Man erkennt in der 2 gut, dass ein Innendurchmesser DG des Grundkörpers 12 kleiner als ein Innendurchmesser DA der Anschlussbereiche 14 und 16 ist. Die Halter 24 und 26 können Löcher 28 zur Befestigung des Gehäuses 10, z. B. für Schrauben, am Kraftfahrzeug aufweisen.
-
3 zeigt eine Schnittansicht des Gehäuses 10 entlang der Ebene III-III in 1. Die Lagertöpfe 20 und 22 sind bei sich gegenüberliegenden Stellen im Mantelabschnitt des Gehäuses 10 koaxial angeordnet. Der Mantelabschnitt des Gehäuses 10 kann dazu entsprechend ausgebildete Vertiefungen und/oder Löcher aufweisen, wie es nachfolgend im Zusammenhang mit der 4 noch näher erläutert werden wird.
-
4 zeigt ein Schalenelement 32 in perspektivischer Ansicht. Das Schalenelement 32 ist hier exemplarisch in Form einer Halbschale 34 ausgebildet. Es versteht sich, dass die Schalenelemente 32 auch andere Winkel als 180° abdecken können. Wenn drei Schalenelemente 32 zum Bilden des Grundkörpers 12 verwendet werden, deckt z. B. jedes Schalenelement einen Winkel von 120° ab, um einen Vollkreis von 360° zu bilden.
-
Die Schalenelemente 32 weisen Längsränder 35 auf, die sich vorzugsweise parallel zur Längsrichtung (Y-Richtung) erstrecken.
-
Des Weiteren ist im Mantelabschnitt des Schalenelements 32 eine (planare) Vertiefung mit einem zentralen Loch gezeigt. Die planare Vertiefung dient der bündigen, flächigen Kontaktierung einer Stirnseite von einem der Lagertöpfe 20 und 22 mit dem entsprechenden Schalenelement 32.
-
Nachfolgend wird beschrieben, wie aus einem flachen Blechstreifen mittels eines (nicht dargestellten) Folgeverbundwerkzeugs das Schalenelement 32, insbesondere die Halbschale 34, schrittweise durch Umformen hergestellt wird. Es versteht sich, dass die nachfolgend beschriebenen Arbeitsschritte auch einzeln mit separaten Werkzeugen durchgeführt werden können.
-
In einem ersten Schritt werden Verbindungsstege in Querrichtung des Blechstreifens frei geschnitten, durch welche benachbarte Halbschalen 34 (noch) miteinander verbunden sind. Anschließend werden zumindest die Anschlussbereiche 14 und 16 geprägt, indem z. B. ein Z-Sprung hergestellt wird. Ergänzend kann auch die in 4 dargestellte Vertiefung für den Lagertopf 20 bzw. 22 geprägt werden. In einem nächsten Schritt wird das Streifenmaterial U-förmig gebogen. Die Längsränder 35 (spätere Schweißkanten) werden dann gestanzt, um eine möglichst plane und saubere Schweißfläche zu erhalten. Anschließend kann das Loch für den Lagertopf 20 bzw. 22 gelocht werden. In einem weiteren Schritt wird das Schalenelement 32, das dann im Wesentlichen fertig ist, vom Streifenmaterial getrennt, d. h. die Stirnseite 18 wird ausgebildet. Die Stirnseite 18 kann dann trovalisiert bzw. glattgeschliffen werden.
-
In den 5A und 5B sind die Schritte gezeigt, die benötigt werden, um die Schalenelemente 32, hier die beiden Halbschalen 34-1 und 34-2, dauerhaft durch Schweißen miteinander zu verbinden. Die dazu erforderliche Haltevorrichtung, in der die Halbschalenelemente 34-1 und 34-2 positioniert und verspannt werden, ist aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Die Halbschalenelemente 34-1 und 34-2 werden dieser Haltevorrichtung zugeführt. Die Halbschalenelemente 34-1 und 34-2 werden dann mit ihren Längsrändern 35 derart zusammengeführt (vg. Pfeil 37), dass sie aneinander anliegen, wie es in 5B gezeigt ist. Ein Hilfspfeil 37 verdeutlicht das Aufeinanderzubewegen der Halbschalenelemente 34-1 und 34-2.
-
Sobald die Längsränder 35 aneinander anliegen oder sich zumindest eng gegenüber liegen, wobei die Stirnseite 18 in radialer Richtung des Gehäuses 10 keinen Sprung aufweisen sollte, können die Halbschalenelemente 34-1 und 34-2 z. B. durch Punktschweißen miteinander verheftet werden. Derartige Schweißpunkte können z. B. im Bereich der Anschlussbereiche 14 und 16 gesetzt werden, wie es in 5A durch die Hilfspunkte 38 angedeutet ist.
-
Wie in 5B gezeigt, wird dann eine Schweißnaht 36 entlang der Längsränder 35 parallel zur Längsrichtung Y erzeugt.
-
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Schweißnaht 36 in mehreren Schritten in Form von Teilnähten 40 erzeugt wird. Im Beispiel der 5B werden zwei Teilnähte 40-1 und 40-2 gesetzt. Die erste Teilnaht 40-1 wird im linken Anschlussbereich 14 von außen nach innen gesetzt. Dabei bewegt sich der (nicht dargestellte) Schweißkopf in negativer Y-Richtung von außen, d. h. von der Stirnseite 18, nach innen, d. h. zur gegenüberliegenden Stirnseite 18 des Anschlussbereichs 16. Die Teilnaht 40-1 beginnt also am Punkt 42 und endet z. B. am Punkt 44.
-
Danach wird der Schweißkopf auf die gegenüberliegende Seite, d. h. zum Anschlussbereich 16, bewegt und beginnt dort ebenfalls an der Stirnseite 18 mit der zweiten Teilnaht 40-2, wie es durch den Punkt 46 angedeutet ist. Der Schweißkopf bewegt sich wieder von außen nach innen, d. h. vom Anschlussbereich 16 in Richtung des Anschlussbereichs 14, um die zweite Teilnaht 40-2 zu bilden. Die zweite Teilnaht 40-2 endet bei einem Punkt 48, der sich vorzugsweise mit der ersten Teilnaht 40-2 überlappt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Schweißnaht 36 in Längsrichtung Y (d. h. axial) durchgehend zwischen den Halbschalenelementen 34-1 und 34-2 ausgebildet ist. Der Schweißkopf steht dabei vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche der Halbschalenelemente 34-1 und 34-2, damit die Schweißnaht 36 in radialer Richtung durchgehend ist. Auf diese Weise werden Spaltkorrosionen verhindert.
-
Die 6A bis 6C zeigen einen weiteren (optionalen) Schritt bei der Herstellung des Gehäuses 10 der 1. Hier werden die Lagertöpfe 20 und 22 an die entsprechenden Mantelabschnitte der Schalenelemente 32 geschweißt, und zwar im Bereich von Vertiefungen 50, die eine planare Befestigungsfläche 54 mit jeweils einem Loch 52 aufweisen können.
-
Jeder der Lagertöpfe 20 und 22 wird mit einer Schweißnaht 56 an den entsprechenden Mantelabschnitt geschweißt. Die Lagertöpfe 20 und 22 können vorab bei 0° und 120°, bezogen auf ihren Umfang, an das entsprechende Schalenelement 32 geheftet werden, um dann bei einem Winkel 240° mit dem eigentlichen Schweißprozess zu beginnen. Die Lagertöpfe 20 und 22 werden vollumfänglich (d. h. mindestens 360°) an die Schalenelemente 32 geschweißt. Der Schweißwinkel, d. h. der Winkel zwischen einer Achse des Schweißkopfes und einer Oberfläche des jeweiligen Schalenelements 32 ist dabei so spitz wie möglich zu wählen, um einen Verzug (thermische Verformung) so gering wie möglich zu halten.
-
7A und 7B zeigen einen weiteren (optionalen) Schritt zur Herstellung des Gehäuses 10 der 1, wobei der U-Halter 24 und der L-Halter 26 an den Mantelabschnitt des Grundkörpers 12 angeschweißt werden. Auch hier gilt das oben hinsichtlich der Anschweißung der Lagertöpfe 20 und 22 Gesagte analog, insbesondere hinsichtlich des Schweißwinkels.
-
Der U-Halter 24 und der L-Halter 26 können wiederum mit jeweils einem anderen Folgeverbundwerkzeug aus Blech hergestellt werden. Die Lagertöpfe 20 und 22 werden zugekauft. Selbstverständlich können alternativ auch wieder einzelne Werkzeuge eingesetzt werden. Die Lagertöpfe können alternativ auch selbst gefertigt werden. Der Schweißwinkel, d. h. der Winkel zwischen einer Achse des Schweißkopfes und einer Oberfläche eines jeweiligen Schalenelements 32 ist so spitz wie möglich zu wählen, um einen Verzug (thermische Verformung) so gering wie möglich zu halten. Weil der Grundkörper 12 einseitig, d. h. nur von außen, verschweißt wird, kommt es immer zu gleich unrunden Verformungen, die in der Serienproduktion durch Kalibrieren oder Aufdornen korrigiert werden können. So ist sichergestellt, dass die Stirnflächen im Bereich der Schweißnaht frei von Vertiefungen bleiben und dass die Schweißnaht (in radialer Richtung) durchgehend ist, um so eine Spaltkorrosion zu verhindern.
-
Die in der 10 gezeigte Tabelle 1 gibt ein Beispiel für eine Schweißvorrichtung an, mit der das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung, wie es noch genauer im Zusammenhang mit 9 nachfolgend erläutert werden wird, durchführbar ist. Als Schweißvorrichtung kann z. B. eine Laserschweißvorrichtung der Firma Trumpf eingesetzt werden. Als Schutzgas bzw. Prozessgas hat sich Stickstoff in Kombination mit einem CO2-Laser als gut und kostengünstig erwiesen. Alternativ kann auch z. B. mit einem Festkörperlaser gearbeitet werden.
-
Die Prozessparameter ergeben sich insbesondere aus der Tabelle 2, wie sie in 11 gezeigt ist.
-
Die Naht 1 entspricht einer der Nähte 36, wie sie exemplarisch zwischen den Halbschalenelementen 34-1 und 34-2 gezeigt ist. Die Naht 2 entspricht der anderen Naht zwischen den Halbschalen 34.
-
Mit den Nähten 3 und 4 werden die Lagertöpfe 20 und 22 am Mantelabschnitt des Gehäuses 10 befestigt.
-
Die ersten beiden Spalten im zweiten Teil der Tabelle 2, die jeweils mit ”Naht 6” überschrieben sind, betreffen die Schweißnähte 62 (vergleiche 7B) des L-Halters 26. Die letzten drei Spalten, die mit ”Naht 6”, ”Naht 7” und ”Naht 8” überschrieben sind, betreffen die Schweißnähte 64 (vergleiche 7B), mit denen der U-Halter 24 am Mantelabschnitt befestigt ist.
-
Die Intensität des Lasers kann mit Start- und/oder Endrampen hoch- bzw. heruntergefahren werden.
-
Die Laserleistung der Nähte 1 bis 4 kann jeweils um bis zu 25% erhöht werden, was sich in einer höheren Vorschubsgeschwindigkeit niederschlägt. Für die Nähte 1 und 2 resultiert eine Erhöhung der Laserleistung um 25% nahezu in einer Verdopplung der Vorschubsgeschwindigkeit. Die Nähte 6 bis 8 können mit einer Leistung von bis zu 100% Zuwachs geschweißt werden. Bei einer Verdopplung der Laserleistung bei den Nähten 6 bis 8 erhöht sich die Vorschubgeschwindigkeit auf bis zu 2,0 m pro Minute.
-
Je schneller die Schweißnähte hergestellt werden können, desto geringer ist die Gesamtherstellungszeit für das Gehäuse 10 und desto kostengünstiger ist die Herstellung des Gehäuses 10.
-
Bezug nehmend auf 9 ist ein Herstellungsverfahren 80 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
-
In einem ersten, optionalen Schritt S1 werden die Schalenelemente 32 durch Umformen aus Blech hergestellt, wie es oben bereits beschrieben ist. In einem Schritt S2 werden die Schalenelemente 32 zu einem Zylinder zusammengeführt, optional verheftet und anschließend verschweißt. In einem Schritt S3 können Halter 24 bzw. 26 und Lagertöpfe 22, 24 an den Mantelabschnitt angeschweißt werden. Abschließend wird das Gehäuse stirnseitig aufgedornt (vergleiche Schritt S4), um die abnehmerseitig vorgegebene Rundheit der Anschlussabschnitte 14 und 16 zu gewährleisten.
-
In 8 ist ein Aufdornwerkzeug 70 gezeigt, das in einen der Anschlussabschnitte 14 oder 16 eingeführt ist. Das Aufdornwerkzeug kann mehrere Segmente 72 aufweisen. Bei der 8 weist das Aufdornwerkzeug 70 insgesamt vier Segmente 72-1 bis 72-4 auf, die entlang der Pfeile 74 aufgespreizt, d. h. radial nach außen bewegt werden, bis die gewünschte Rundheit (Innendurchmesser) erreicht ist. Wie bereits zuvor erwähnt, sind die Schalenelemente 32 bei den Anschlussbereichen 14 und 16 im Durchmesser kleiner ausgeführt, als es abnehmerseitig vorgegeben ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch Umformen den abnehmerseitig vorgegebenen Durchmesser durch Aufdornen auf ein definiertes Maß zu erreichen. Wenn der Innendurchmesser abnehmerseitig mit 55 mm vorgegeben wird, empfiehlt sich ein kleinerer Durchmesser für die ursprünglichen Schalenelementen 32.
