DE3640690A1 - Rohr mit aufgeweitetem, verstaerktem ende und einrichtung zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs sowie Einrichtungen zu seiner Herstellung, insbesondere ein Rohr, das Teil der Abgasleitung eines Kraftfahrzeugmotors ist. Der Anschluß eines solchen Rohres an den Schalldämpfer stellt einen Fall dar, wo hohe thermische Wechsel- und Vibrationsbelastungen leicht zu Brüchen der Verbindung führen, wenn das mit dem anderen Bauteil zu verbindende Rohrende nicht verstärkt und zweckmäßigerweise auch noch in seinem Durchmesser etwas vergrößert ist. Dabei ist es wichtig, durch Abrundungen der Verbindungsstelle zwischen Bauteil und Rohrleitung und zwischen dieser und deren erweitertem Abschnitt das Auftreten von Kerbwirkungen zu vermeiden, die ebenfalls häufig Ursache von Brüchen sind.

Versuche, Rohre mit verstärktem und aufgeweitetem Ende durch Zusammenschweißen von zwei Rohrstücken unterschiedlichen Durchmessers herzustellen, waren wenig erfolgreich, da die Rohre im Bereich der Schweißnaht infolge von Gefügeveränderungen versprödeten und bruchempfindlich wurden, bzw. in diesem Bereich der korrosiven Wirkung der Abgase weniger Widerstand entgegensetzten. Verbesserte Schweißverfahren wie das Elektronenstrahlschweißen, die diesen Übelstand verhindert hätten, schieden in der Kraftfahrzeug­ technik aus Kostengründen aus. Das Befestigen eines Verstärkungsringes auf einem bereits aufgeweiteten Rohrende durch Löten führte nicht immer zu der erforderlichen großflächigen Verbindung zwischen diesen beiden Teilen.

Ein flächiges Verbinden zweier unterschiedlicher Metalle durch Sprengschweißen ist bekannt, z. B. um einen Basiskörper aus einem wenig widerstandsfähigem, aber billigen Material mit einer Schutz- bzw. Verschleißschicht aus einem höherwertigen Material zu versehen. Auch lassen sich so Verbindungen zwischen Materialien herstellen, die sich mittels anderer Schweißverfahren nur schlecht fügen lassen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Rohr mit mindestens einem aufgeweiteten Ende, das an diesem mit einem Verstärkungs­ ring versehen ist, das aus zwei gewöhnlichen zylindrischen Rohrabschnitten unterschiedlichen Durchmessers maßhaltig und mit flächiger Verbindung zwischen beiden herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das im kennzeichnenden Teil des 1. Anspruchs angegebene Mittel, wobei durch die Explosion der Sprengladung nicht nur die Verbindung der zwei übereinandergeschobenen Rohrstücke erfolgt, sondern auch deren Ausformung zu der gewünschten Endgestalt, die keiner Nacharbeitung bedarf.

Die im 2. Anspruch vorgeschlagene Einrichtung zur Herstellung derartiger Rohre ermöglicht die Durchführung der beiden genannten Verfahrensschritte (Verformen und Verschweißen) in einem Arbeitsgang.

In einer gemäß dem 3. Anspruch ausgestalteten Einrichtung wird mit Sicherheit ein ungewolltes Verschweißen des Werkstückes mit der Matrize verhindert.

Da eine einwandfreie Verschweißung des Grundrohres mit dem den Verstärkungsring bildenden Rohrstück nur dann möglich ist, wenn beide zunächst im Abstand voneinander angeordnet werden (so daß das innere Rohrstück durch die Explosion zunächst ungehindert beschleunigt werden kann, bevor es auf das äußere auftrifft), empfiehlt sich die Ausgestaltung der Einrichtung nach dem 4. Anspruch, durch die in einfacher Weise eine lagegerechte Halterung für den Verstärkungsring-Rohling geschaffen wird.

Zur Serienproduktion geeignete rationelle Fertigungsverfahren erfordern ein gleichzeitiges Umformen und Verschweißen einer Vielzahl von Rohrstücken, wofür sich die Einrichtung einer Mehrfachmatrize anbietet. Um ein zeitraubendes Bestücken jedes einzelnen Rohres mit der dazugehörigen Sprengladung zu verhindern, wird im 5. Anspruch eine besondere Halterung vorgeschlagen, in der jede Matrize zugeordnet die dazugehörige Sprengladung gehalten und zugleich mit den in dieser Halterung verlegten Zündkabeln verbunden wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigt deren obere Hälfte den Zustand vor Auslösung der Sprengung, während deren untere Hälfte den Zustand danach wiedergibt. Eine größere Anzahl Matrizen 1, von denen hier nur eine dargestellt ist, sind zu einem Block vereinigt. In jede Matrize 1 ist ein Rohr-Rohling 2 A eingelegt, der durch die Matrize selbst in der gewünschten Lage gehalten wird. In das trichterförmig geöffnete Ende der Matrize 1 ist ein Kunststoffring 3 A eingelegt, der z. B. mit Noppen 4 oder Klammern 5 versehen ist, in denen ein VerstärkungsringRohling 6 A im Abstand sowohl zur Matrize 1 als auch zum Rohr-Rohling 2 A gehaltert wird. Mittels einer beweglichen Halterung 7, die mit einer der Anzahl der vorhandenen Matrizen 1 entsprechenden Anzahl von Aufnahmen 8 versehen ist, wird in jeden der Rohr-Rohlinge 2 A eine Sprengladung 9 geeigneter Stärke eingebracht. In der Halterung 7 sind feste Steckpunkte für Zündkabel 10 vorhanden, die miteinander verbunden werden und durch die von einer äußeren, hier nicht gezeigten Einrichtung aus Zünder 11 zur Detonation gebracht werden können. Bei dieser wird auch die Halterung 7 zerstört; da sie aus möglichst leichtem Material hergestellt ist, können die von ihr herrührenden Sprengstücke durch die bekannten, hier ebenfalls nicht dargestellten Sicherheitseinrichtungen aufgefangen werden. Durch die Explosion werden sowohl der Rohling als auch der Verstärkungsring-Rohling in ihre neuen, durch die Matrize 1 vorgegebenen Formen 2 B bzw. 3 B überführt und zugleich innig miteiander verschweißt. Dabei bildet sich am (hier linken) Ende des Verstärkungsrings 3 B ein abgeflachter Übergang zum Rohr 2 B aus, durch den Kerbwirkungen und andere die Dauerfestigkeit herabsetzende Verformungen vermieden werden. Durch das Vorhandensein der Kunststoffhülse 3 B ist ein Verschweißen des Verstärkungsringes 6 B mit der Matrize 1 verhindert worden. Die gezeigte Einrichtung kann in größerer Anzahl nebeneinander vervielfältigt werden und eignet sich so für eine rationelle Serienproduktion.

Claims (5)

1. Metallisches Rohr mit mindestens einem aufgeweiteten Ende, das mit einem ebenfalls metallischen Verstärkungsring versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrende und Verstärkungsring durch Explosionsschweißen miteinander verbunden sind.

2. Einrichtung zur Herstellung von Rohren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine der gewünschten Außenkontur des aufgeweiteten und verstärkten Rohrendes angepaßte Matrize, in die ein Rohrrohling, eine in dessen Innerem untergebrachte, mit einer Zündvorrichtung verbindbare Sprengladung und ein konzentrisch zwischen dem Rohrrohling und der Matrize und mit Abstand zu diesen angeordneter Verstärkungsring-Rohling einlegbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich zwischen Matrize und Verstärkungsring-Rohling konzentrisch eine an ersterer anliegende Kunststoffhülse einlegbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse als Halterung für den Verstärkungsring-Rohling ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, mit einer zur Aufnahme mehrerer Rohr-Rohlinge eingerichteten Matrize, gekennzeich­ net durch eine mit Zündkabeln versehene bewegliche Halterung zur Aufnahme von Sprengladungen, mittels derer gemeinsam in jeden der Rohr-Rohlinge die zugehörige Sprengladung einführbar ist.