DE19712730A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kolben-Zylinderaggregat mit einem angeschweißten Anbauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1.

Aus der DE 41 22 798 A1 ist ein Verfahren zum Laserschweißen von Federtel­ lern bei Federbein bekannt. In diesem Zusammenhang wird auf den Bericht "Einrohr-Gasdruckstoßdämpfer mit lasergeschweißtem Federteller", Stahl 2/93, Seite 48 ff, verwiesen. Auch bei dem als eher wärme- und verzugsarm geltenden Laserschweißen muß man bei der Anwendung auf dem Gebiet der Kolben- Zylinderaggregate besondere Aufmerksamkeit schenken. Die eingesetzten Wand­ stärken der zylindrischen Körper sind aus Gewichtsgründen so dünn, daß die lo­ kal begrenzte Wärmeentwicklung eine Beschädigung mit sich bringt. Bei einem Kolben-Zylinderaggregat muß die Innenwandfläche eine sehr hohe Formtoleranz und Oberflächengüte erfüllen, da kleine Abweichungen sehr negative Folgen, wie erhöhte Reibung, fehlende Dauerlaufbeständigkeit oder gar Klemmeffekte nach sich ziehen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Laserstrahlschweißen derart wei­ terzuentwickeln, so daß die Anwendung bei einem dünnwandigen zylindrischen Werkstoff verzugsarm abläuft.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Anbauteil im Bereich der angestrebten Schweißnaht mit einer im wesentlichen dem zylindrischen Kör­ per angepaßte Körperform versehen wird, so daß eine Kontaktfläche vorliegt und der Laserstrahl zur Erzeugung der Schweißnaht in etwa tangential zu der Vorder­ kante der Kontaktfläche ausgerichtet wird. Der Gefahr, daß die Einbrenntiefe zu groß ist, wird zuverlässig begegnet. Versuche belegen die ausreichende Haltbar­ keit des Anbauteils am zylindrischen Körper. Des weiteren ist der wärmebedingte Verzug geringer.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die an­ gepaßte Körperform des Anbauteils im Bereich der angestrebten Schweißnaht vor dem eigentlichen Schweißvorgang mit einer Anfasung versehen wird. Während des Montagevorganges muß immer damit gerechnet werden, daß die Anbauteile in den Montagemaschinen mehr oder weniger stark bewegt werden, wobei die Anbauteile anecken können. Es ist dann nicht ausgeschlossen, daß ein scharf­ kantiger Übergang zwischen der angepaßten Körperform und einer benachbarten Fläche einen Grat mit sich bringt, der beim Aufsetzen des Anbauteils auf den zy­ lindrischen Körper einen unerwünscht großen Spalt erzeugt. Des weiteren wird die Querausdehnung der Laserschweißnaht von dem Spalt zwischen der Anfa­ sung und dem zylindrischen Körper aufgenommen.

Im Hinblick auf einen kostengünstigen Einsatz des Laserschweißens hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Anbauteil in Sinterstahltechnik ausgeführt ist. Das Laserschweißen bringt insbesondere dann gute Ergebnisse, wenn die zu verschweißenden Teile eine höhere Passgenauigkeit aufweisen. An­ bauteile, die in der Sinterstahltechnik hergestellt werden, verfügen über eine glat­ te oder sehr maßhaltige Kontur, so daß eine Nachbearbeitung nicht notwendig ist.

Weiterhin wurde festgestellt, daß die Schweißergebnisse dann besonders gut sind, wenn das Anbauteil ein kohlenstoffarmen Sinterstahl mit einem C-Gehalt von < 0,01% und einen S-Gehalt von < 0,01% aufweist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Kolben-Zylinderaggregat mit angeschweißtem Anbauteil

Fig. 2 Anbauteil als Einzelteil

Fig. 3 Detail des Anbauteils

Fig. 4 Strahlführung beim Schweißverfahren

Die Fig. 1 zeigt ein Kolben-Zylinderaggregat 1 mit einem angeschweißten Anbau­ teil 3 für ein Gelenkauge 5 an einen zylindrischen Körper 7. In dem zylindrischen Körper 7 ist eine Kolbenstange 9 mit einem Kolben 11 axial beweglich. Die In­ nenwandfläche 13 des zylindrischen Körpers 7 stellt eine Laufbahn für den Kol­ ben dar. An die Formtoleranzen des zylindrischen Körpers sind dem entsprechend hohe Anforderungen gestellt. Bei dem Kolben-Zylinderaggregat kann es sich um alle bekannten Bauformen handeln. Es sind Schwingungsdämpfer, Verstellzylin­ der, Gasfedern o. ä. denkbar. Selbstverständlich können auch andere Bauformen von Anbauteilen eingesetzt werden, wie beispielsweise aus dem genannten Stand der Technik.

Zwischen dem zylindrischen Körper und dem Anbauteil sind parallel zur Kolben- Zylinderaggregat-Längsachse zwei Schweißnähte 15 mittels Laserschweißen ausgeführt. Parallele Schweißnähte zu der Kolben-Zylinderaggregat-Längsachse haben den Vorteil, daß der Schweißautomat keine räumlich gekrümmten Schweißnähte ausführen muß. Es ist aber nicht grundsätzlich ausgeschlossen, Schweißnähte auch räumlich gekrümmt auszuführen. Entscheidend sind allein die Festigkeitsanforderungen.

In der Fig. 2 ist zu erkennen, daß das Anbauteil 3 im Bereich der vorgesehenen Kontaktfläche eine Körperform 17 aufweist, die der des zylindrischen Bauteils angepaßt ist. Man versucht, die Radien beider Bauteile möglichst gleich sein zu lassen, damit kein Spalt auftritt, der die Schweißnahtqualität negativ beeinflus­ sen würde. Dazu ist das Anbauteil in einem Sinterverfahren hergestellt, so daß man eine hohe Fertigungsgenauigkeit in Verbindung mit einer glatten Oberfläche erreicht.

Die Fig. 3 zeigt vergrößert, daß das Anbauteil 3 am Rand des Bereiches mit der dem Zylinder 7 angepaßten Körperform 17 eine Anfasung 19 aufweist. Bei der Anfasung kann es sich um einen Radius oder auch eine ebene Fläche handeln. Wichtig ist, daß der Auslauf der angepaßten Körperform nicht übergangslos mit einer Seitenfläche des Anbauteils zusammenläuft. Bei der Montage können die Anbauteile nicht immer so vorsichtig bewegt werden. Folglich sind Kantenver­ formungen nicht ausgeschlossen. Für diesen Fall bietet die Anfasung die Gewähr, daß die vorliegenden Kanten nicht so spitz, dafür aber damit formstabil sind, so daß bei einer Verformung der Kante diese nicht auf die angestrebte Kontaktfläche zwischen dem zylindrischen Körper 7 und dem Anbauteil reichen.

Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Kolben-Zylinderaggregat im Bereich der Laserschweißung. Für die Laserschweißung werden der zylindrische Körper 7 und das Anbauteil 3 unter Druck vorgespannt, wobei darauf geachtet wird, daß der relativ dünnwandige Zylinder (7) aufgrund der mechanischen Belastung sich nicht verformt. Es liegt dann eine Kontaktfläche vor, die von den Anfasungen 19 seit­ lich begrenzt werden. Die Anfasungen und der zylindrische Körper bilden prak­ tisch einen Spalt 21 mit einem Spaltgrund 23, der von der Seitenlinie der Kon­ taktfläche gebildet wird. Der für das Laserschweißen eingesetzte Laserstrahl wird tangential zum zylindrischen Körper auf den Spaltgrund gerichtet. Dabei werden das Anbauteil und der zylindrische Körper ohne Zusatzmaterial angeschmolzen und bilden eine dünne Schweißnaht, die von dem Spalt 21 begrenzt wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Befestigung eines Anbauteils an einen zylindrischen Körper, ins­ besondere eines Kolben-Zylinderaggregates, mittels einer Laserverschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (3) im Bereich der angestrebten Schweißnaht (15) mit einer im wesentlichen dem zylindrischen Körper angepaßte Körperform (17) verse­ hen wird, so daß eine Kontaktfläche vorliegt und der Laserstrahl zur Erzeugung der Schweißnaht in etwa tangential zu der Vorderkante (23) der Kontaktfläche ausgerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßte Körperform (17) des Anbauteils (3) im Bereich der ange­ strebten Schweißnaht (15) vor dem eigentlichen Schweißvorgang mit einer Anfasung (19) versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (3) in Sinterstahltechnik ausgeführt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (3) ein kohlenstoffarmen Sinterstahl mit einem C-Gehalt von < 0,01% aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (3) einen S-Gehalt von < 0,01% aufweist.