DE19523763C2 - Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Auspuffkrümmers aus Blech - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Auspuffkrümmers aus Blech mit einem Rohranschluß an einem Ende und einem zweiflutigen Doppelrohranschluß am anderen Ende, wobei ein zweilagiger, ebener Blechzuschnitt gefertigt wird, die Längsränder des Blechzuschnittes und mindestens ein Querrand des Blechzuschnittes verschweißt werden, wobei eine Öffnung für die Druckmittelaufgabe im Bereich eines der Querränder ausgebildet wird, der so vorbereitete Zuschnitt in ein Werkzeug oder in ein Hydroumformwerkzeug eingelegt und durch Schließen des Werkzeuges oder Hydroumformwerkzeuges in eine zumindest partiell der Form des Werkzeuges oder Hydroumformwerkzeuges entsprechende Form gebogen wird, wobei das Werkzeug eine der Sollform des zu fertigenden Elementes entsprechende Kontur aufweist und anschließend im Hydroumformwerkzeug durch Druck­ mittelaufgabe in den Zuschnitt zwischen dessen Lagen auf Sollform aufgeweitet und geformt wird, wobei die durch Schweißung geschlossenen Bereiche des Blechzuschnittes zwischen entsprechenden Flächen des Werkzeuges eingespannt werden und unverformt bleiben, schließlich nach Beendigung des Hydroumformprozesses das die Druckmittelaufgabeöffnung aufweisende Ende des dann rohrförmigen Elementes abgetrennt wird.

Bisher ist es üblich, daß beispielsweise Auspuffkrümmer aus Guß gefertigt werden. Es ist auch schon üblich, solche Auspuffkrümmer aus tiefgezogenen Blechen oder Rohren herzustellen. Insbesondere bei Auspuffkrümmern aus tiefgezogenen Blechen ergibt sich fertigungstechnisch ein erhebliches Problem mit der Maßhaltigkeit und dem Schweißen. Die tiefgezogenen Blechteile müssen maßhaltig sein um ein paßgenaues Aufeinanderfügen von entsprechenden halbschalen­ förmigen Elemnten zu ermöglichen und eine exakte Verschweißung dieser Elemente realisieren zu können.

Beim Verschweißen ist zudem nachteilig, daß der Schweißvorgang an gekrümmten Elementen durchgeführt werden muß, so daß ein hoher Aufwand bei der Verschweißung notwendig ist.

Aus der DE 42 32 161 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers unter Verwendung eines aus randseitig miteinander verbundenen Platinen hergestellten Grundkörpers bekannt, wobei der Hohlkörper durch Hydroumformung (Innenhochdruckumform­ verfahren) hergestellt wird.

Bei der dort beschriebenen Ausgestaltung handelt es sich um einen Hohlkörper in Form eines Fahrwerklenkers oder anderer Fahrwerkrahmenteile, Motor- bzw. Getriebehilfsrahmen, Längs- und Querträger, Säulen, Schweller, Dachrahmen und dergleichen als Teile oder Struktur einer Fahrzeugkarosserie. Bei dem bekannten Verfahren werden zwei Platinen im Randbereich miteinander verschweißt, wobei an einer Randseite eine Einfüllöffnung für das Druckmittel verbleibt. Die so zusammengefügten Platinen werden in ein entsprechende Werkzeug eingelegt und es wird von der offenen Seite her Hochdruckflüssigkeit in den Hohlraum zwischen den Platinen eingebracht, wodurch ein Umformen des Grundkörpers in dem entsprechenden Formwerkzeug erfolgt. Anschließend kann das Werkzeug geöffnet werden und der Hochdruckflüssigkeitsanschluß abgetrennt werden.

Dieses Verfahren ist zur Herstellung von Hohlkörpern im allgemeinen brauchbar, jedoch ist dieses Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Auspuffkrümmern noch nicht vollständig geeignet, sofern diese Auspuff­ krümmer an einer Seite einen Anschluß für ein Rohr und an der anderen Seite einen Anschluß für zwei weiterführende Rohre aufweist. Bei einer derartigen Auspuffkrümmerausbildung ist die Anordnung eines Zwickels im Bereich des mehrflutigen Abgangs erforderlich. Die Anbringung eines solchen Zwickels wird im Stand der Technik nicht angesprochen und ist im Stand der Technik auch nicht erläutert.

Gerade im Bereich des Zwickels ist bei solchen Auspuffkrümmern eine besonders genaue Dimensionierung und Ausformung erforderlich, damit ein passender Anschluß an die entsprechenden nachführenden Rohre vorgesehen werden kann. Auch ist im Bereich der anderen Randkante des Auspuffkrümmers der maßgenaue Anschluß eines Rohres oder dergleichen erforderlich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gattungsgemäßer Art zu schaffen, mit dem in einfacher Weise und mit hoher Präzision Auspuffkrümmer mit mehrflutigem Abgang gefertigt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, zwei V-förmige Längsränder eines Zwickels für den mehrflutigen Abgang und auch der zweite Querrand des Blechzuschnittes bei noch ebenem Blechzuschnitt verschweißt werden, und daß nach Beendigung des Hydroumformprozesses auch das andere die Querschweiß­ naht aufweisende Ende des dann rohrförmigen Elementes abgetrennt wird.

Unter Umständen ist auch vorgesehen, daß der Zuschnitt drei- oder mehrlagig ausgebildet wird und ein mehrwandiges Element mit oder ohne Luftspalt zwischen den Lagen erzeugt wird.

Mit dem Verfahren ist in einfacher Weise die Herstellung eines durch Hydroumformung erzeugten Blechkrümmers möglich. Dazu wird zunächst ein zweilagiger oder auch mehrlagiger ebener Blechzuschnitt gefertigt und in einer Ebene geschweißt. Der Blechzuschnitt ist dabei noch nicht verformt, sondern entspricht lediglich in seiner Draufsicht der Draufsicht des später zu fertigenden rohrförmigen Elementes. Nach dem Verschweißen des Blechzuschnittes kann dieser Zuschnitt entsprechend der Krümmungsform des späteren Krümmers vorgebogen werden, was in einem separaten Preßwerkzeug erfolgen kann oder auch schon in einem Werkzeug, mit welchem die Hydroumformung anschließend erfolgt. Das Werkzeug kann aus einer Unterform und einer Oberform bestehen, wobei bei geöffnetem Werkzeug der verschweißte Blechzuschnitt eingelegt wird und durch Schließen des Werkzeuges die Krümmung oder Biegung des Blechzuschnittes erfolgt.

Der vorgebogene Blechzuschnitt kann dann in geeigneter Weise in einem Hydroumformwerkzeug aufgeweitet werden, wobei die Druckmittelaufgabe zwischen die Lagen des Blechzuschnittes durch eine Öffnung erfolgt, die im Endbereich des Zuschnittes nahe einer der Querschweiß­ nähte ausgebildet wird. Es ist auch möglich, das eine Ende des Zuschnittes nicht durch eine Querschweißnaht zu schließen, sondern offenzulassen, wobei dann an diesem Ende die Druckmittelaufgabe zur Bewerk­ stelligung des Hydroumformvorganges erfolgt. Zum Zwecke der Hydroumformung besteht wiederum das entsprechende Werkzeug aus einer Unterform und einer Oberform, wobei die Werkzeugformen eine Innenkontur aufweisen, die der Kontur des zu fertigenden Krümmers oder dergleichen entspricht. Nach Schließen des Werkzeuges wird Innendruck durch ein fluides Medium, beispielsweise Wasser, aufgebracht, wobei das Medium durch die entsprechenden Öffnungen injiziert werden kann. Nach Beendigung des Hydroumformvorganges kann in dem Werkzeug selbst eine Abtrennung der Querenden des Werkstückes erfolgen oder aber das Abtrennen der Querenden kann in einem nachfolgenden Arbeitsgang separat erfolgen. Das Werkstück kann entsprechend der Ausbildung der Zuschnitte lediglich einwandig (zweilagiger Zuschnitt) augebildet sein oder auch einseitig oder beidseitig doppelwandig, wozu ein dreilagiger oder vierlagiger Zuschnitt eingesetzt wird. Es ist auch möglich, mit dem Hydroumform­ verfahren eine Doppelwandausbildung mit Luftspalt zu erzeugen, was ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist.

Die Erfindung stellt ein gut beherrschbares Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden rohrförmigen Elementes zur Verfügung, wobei beim Fertigprodukt gute Strömungseigenschaften erreicht sind. Auch eine hohe Konstruktionsfreiheit für den Konstrukteur ist gegeben, da die Hydroumformung eine weitestgehende Konstruktionsfreiheit bei der Bemessung und Konturierung des fertigen Teiles ermöglicht.

Insbesondere auch der zweiflutige Abgang von einem einflutigen Rohreingang ist in einfacher Weise zu realisieren, wobei dies durch die zusätzliche Ausbildung eines Zwickels im Bereich des einen Längsendes des Zuschnittes realisiert werden kann. Die Herstellung ist mit äußerst geringen Fertigungs­ toleranzen möglich, wobei insgesamt die Herstellung kostengünstig ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Blechzuschnitt in Draufsicht;

Fig. 2 desgleichen in Seitenansicht;

Fig. 3 den verschweißten Blechzuschnitt in vorgebogener Form;

Fig. 4 den Blechzuschnitt gemäß Fig. 3 in Stirnansicht;

Fig. 5 das fertige Werkstück in Seitenansicht;

Fig. 6 desgleichen in Stirnansicht;

Fig. 7 ein Umformwerkzeug in Seitenansicht;

Fig. 8 die Unterform des Werkzeuges in Draufsicht;

Fig. 9 das Umformwerkzeug in Stirnansicht gesehen.

Die Herstellung eines Auspuffkrümmers aus Blech ist nachstehend beschrieben. Zur Herstellung wird zunächst ein zweilagiger ebener Blechzuschnitt 1 für das rohrförmige Element gefertigt und zugeschnitten. Die aufeinanderliegenden Elemente des Blechzu­ schnittes 1 werden an den Längsrändern 2 und auch im Bereich der Längsränder 3 eines Zwickels 4 miteinander verschweißt. Der Zwickel 4 dient dazu, das Teil, welches im Fertigzustand in der Zeichnung links einen Anschluß für ein Rohr aufweist, an zwei weiterführende Rohre oder Kanäle anschließen zu können, die an Rohrstutzen angeschlossen werden können, die durch den Zwickel 4 und die Längsnähte 2 des Blechzuschnittes 1 begrenzt sind. Es wird somit ein doppelflutiger Abgang oder Eingang erreicht. Zusätzlich werden auch die beiden Querränder 5, 6 des Blechzuschnittes 1 verschweißt. Nahe eines solchen Querrandes 5, 6, vorzugsweise im Bereich des verschweißten Querrandes 6 ist eine Öffnung für eine Druckmittelaufgabe im Endbereich des Zuschnittes nahe der Querschweißnaht vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich, nur das eine Ende beispielsweise an dem Querrand 5, des Zuschnittes durch eine Querschweißnaht zu schließen, während das andere Ende zur Druckmittelaufgabe zunächst teilweise unverschlossen und unverschweißt bleibt. Der so vorbereitete ebene Zuschnitt kann dann in ein Preßwerkzeug eingelegt werden, in dem der ebene Zuschnitt aus der Form gemäß Fig. 1 und 2 in die Form gemäß Fig. 3 und 4 überführt wird. Der so vorbereitete Zuschnitt gemäß Fig. 3 und 4 kann in ein Hydroumformwerkzeug gemäß Fig. 7 bis 9 eingelegt werden. Das Werkzeug besteht aus einer Unterform 7 und einer Oberform 8, wobei das Werkzeug im Inneren eine Kontur aufweist, die der Form des zu fertigenden Werkstückes entspricht.

Die durch Schweißnähte geschlossenen Bereiche des Blechzuschnittes (also die Bereiche 2, 3, 5, 6) werden bei geschlossenem Werkzeug durch Teile der Werkzeug­ form fest zusammengepreßt gehalten. Durch die Druck­ mittelaufgabeöffnung, die beispielsweise durch den Querrand 6 des Werkstückes gebildet sein kann, wird entsprechendes Druckmittel in den Spalt zwischen den beiden Lagen des Blechzuschnittes 1 aufgegeben und so der Blechzuschnitt 1 in die Sollform überführt, die in Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Nach Abschluß des Formgebungsvorganges kann entweder im Umformwerkzeug selbst oder in einem weiteren Werkzeug die Abtrennung der Enden des dann rohrförmigen Elementes erfolgen, wobei der Abtrennschnitt so erfolgt, daß die Schweiß­ nähte an den Querrändern 5, 6 entfernt sind und die Sollform gemäß Fig. 5 und 6 entsteht. Der Blech­ zuschnitt 1 ist demzufolge in Längsrichtung des erzeugten Werkstückes länger auszubilden als der Sollform entspricht, da die in Längsrichtung liegenden Enden des fertigen Werkstückes abgetrennt werden müssen, um auch in diesen Endbereichen die Sollkontur zu erreichen und die Schweißnähte an den Querrändern 5 und 6 zu entfernen. Sofern bei 6 keine Schweißnaht vorgesehen ist, sondern die Druckmittelaufgabe für die Hydroumformung am Querrand 6 erfolgt, ist dieser Bereich ebenfalls nachträglich abzutrennen, da dieser Bereich beim Einlegen in das Hydroumformwerkzeug und Schließen der Werkzeugform fest zusammengepreßt gehalten wird und lediglich durch den zwischen den Lagen gebildeten Spalt die Aufgabe von Druckmittel ermöglicht. Nach Beendigung des Umformvorganges liegen die Blechlagen im Bereich des Endes am Querrand 6 noch dicht aufeinander, so daß dieser Bereich einschließlich des anschließenden Bereiches so weit abgetrennt werden muß, bis die Sollkontur des rohrförmigen Krümmers gemäß Fig. 5 und 6 erreicht ist.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Auspuffkrümmers aus Blech mit einem Rohranschluß an einem Ende und einem zweiflutigen Doppelrohranschluß am anderen Ende, wobei ein zweilagiger, ebener Blechzuschnitt (1) gefertigt wird, die Längsränder (2) des Blechzuschnittes (1) und mindestens ein Querrand (5, 6) des Blechzuschnittes (1) verschweißt werden, wobei eine Öffnung für die Druckmittelaufgabe im Bereich eines der Querränder (5, 6) ausgebildet wird, der so vorbereitete Zuschnitt (1) in ein Werkzeug oder in ein Hydroumformwerkzeug eingelegt und durch Schließen des Werkzeuges oder Hydroumformwerkzeuges in eine zumindest partiell der Form des Werkzeuges oder Hydroumformwerkzeuges entsprechende Form gebogen wird, wobei das Werkzeug eine der Sollform des zu fertigenden Elementes entsprechende Kontur aufweist und anschließend im Hydroumformwerkzeug durch Druck­ mittelaufgabe in den Zuschnitt zwischen dessen Lagen auf Sollform aufgeweitet und geformt wird, wobei die durch Schweißung geschlossenen Bereiche des Blechzuschnittes zwischen entsprechenden Flächen des Werkzeuges eingespannt werden und unverformt bleiben, schließlich nach Beendigung des Hydroumformprozesses das die Druckmittel­ aufgabeöffnung aufweisende Ende des dann rohrförmigen Elementes abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei V-förmige Längsränder eines Zwickels (4) für den mehrflutigen Abgang und auch der zweite Querrand (6) des Blechzuschnittes (1) bei noch ebenem Blechzuschnitt (1) verschweißt werden, und daß nach Beendigung des Hydroumformprozesses auch das andere die Querschweißnaht aufweisende Ende des dann rohrförmigen Elementes abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschnitt drei- oder mehrlagig ausgebildet wird und ein mehrwandiges Element mit oder ohne Luftspalt zwischen den Lagen erzeugt wird.