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Die
Patentanmeldung betrifft eine Endrohrblende aus Aluminiumblech sowie
Verfahren zum Herstellen einer Endrohrblende aus Aluminiumblech.
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Aus
der
DE 36 90 039 C2 ist
die Verwendung eines aluminisierten Stahlblechs zur Herstellung
von Teilen eines Abgassystemes bekannt. Hierbei wird auf ein Stahlsubstrat
mit vorgegebenen Beimischungen ein Aluminiumüberzug durch Heißtauchen
aufgebracht. Hiermit wird die Korrosionsbeständigkeit des Stahlblechs gegenüber Auspuffgasen,
Naßkorrosion
und Kontaktkorrosion durch Aluminisieren verbessert.
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Um
das Gewicht von Abgasanlagen zu reduzieren ist es ferner bekannt,
Abgasanlagen aus Titan zu fertigen. Dieses Material ist jedoch teuer
und schwierig zu verarbeiten.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Endrohrblende sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Endrohrblende
zu schaffen, die gewichtsreduziert ist, aber gleichzeitig noch kostengünstig herzustellen
ist.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung wird vorrichtungsgemäß vorgeschlagen,
als Material für
die Endrohrblende ein Aluminiumblech zu verwenden, das einseitig
mit Edelstahl plattiert ist. Alternativ kann im Sinne der Erfindung
Titan anstatt Edelstahl verwendet werden. Dabei kann die mit Edelstahl
oder Titan versehene Seite des Bleches so ausgerichtet sein, dass
sie eine Sichtoberfläche
bildet bzw. dass sie den Abgasen zugewandt ist.
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Soweit
die Endrohrblende bzw. deren Teile mit Abgasen beaufschlagt sind
liegt dabei die Feststellung zu Grunde, dass Aluminiumblech zwar
gegenüber
Abgasen ausreichend korrosionsbeständig ist, aber für eine direkte
Beaufschlagung mit Abgasen nicht ausreichend thermisch stabil ist,
insbesondere dann, wenn die Abgase direkt auf das Aluminiumblech
geleitet werden. Überraschender
Weise dient die Edelstahlauflage bzw. die Titanauflage zur thermischen
Isolation, denn dadurch wird der Wärmeeintrag in das Aluminiumblech
vermindert. Gleichzeitig kann die in das Aluminiumblech eingetragene
Wärme durch
die gute Wärmeleitfähigkeit
dieses Material sogleich abgeführt
werden.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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So
wird zur Weiterbildung der Vorrichtung vorgeschlagen, bei der Herstellung
der Endrohrblende thermische Fügeverfahren
zu verwenden, wobei die Edelstahlschicht auf dem Aluminiumblech
im Verbindungsbereich entfernt ist.
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Die
Endrohrblende kann doppelwandig ausgeführt sein, d.h. aus einem Außenteil
und einem Innenteil bestehen zwischen denen ein isolierender Spalt
gebildet ist. Außenteil
und Innenteil werden üblicherweise
in einem überlappenden
Bereich miteinander verbunden. In diesem überlappenden Bereich sollte
Aluminium auf Aluminium zu liegen kommen.
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Wenn
die thermische Belastung des Innenteiles gering ist, kann das Innenteil
auch Aluminiumblech ohne Edelstahlschicht ausgeführt sein. Das Außenteil
hingegen sollte stets an seiner Außenseite mit einer Edelstahlschicht
versehen sein, um der Endrohrblende einen hochwertigen optischen
Eindruck zugeben.
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Falls
sich an die Endrohrblende ein Rohrabschnitt anschließt, der
sich zu einem weiter stromauf liegenden Teil der Abgasanlage, wie
einem Endschalldämpfer,
erstreckt, so kann dieser Rohrabschnitt vorzugsweise ebenfalls aus
Aluminiumblech gefertigt sein. Falls dieser Rohrabschnitt thermisch hoch
belastet ist, bspw. weil er Krümmungen
aufweist an denen das hindurchströmende Abgas in direkten Kontakt
mit der Wandung kommt, so kann auch der Rohrabschnitt innenseitig
mit Edelstahl beschichtet sein. Der Rohrabschnitt schließt sich
vorzugsweise an das Innenteil der Endrohrblende an und ist ebenfalls
durch thermisches Fügen
verbunden. Auf diese Weise kann auch der Rohrabschnitt gewichtsoptimiert
ausgeführt
sein. Da die Verbindung zwischen dem Rohrabschnitt und dem weiter
stromauf liegenden Teil der Abgasanlage als mechanische Klemmverbindung
ausgeführt
ist, kann dieser weiter stromauf liegenden Teil der Abgasanlage
aus einem anderem Material bestehen.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird verfahrensgemäß vorgeschlagen,
zur Herstellung einer Endrohrblende aus Aluminiumblech das Ausgangsmaterial,
nämlich
warmfestes Aluminiumblech, zunächst
einseitig mit einer Schicht aus Edelstahl zu versehen, insbesondere
durch Plattieren. Alternativ kann im Sinne der Erfindung Titan anstatt Edelstahl
verwendet werden. Aus dem so vorbereiteten Ausgangsmaterial werden
die Rohlinge für
die Endrohrblende zugeschnitten. In den Bereichen der Rohlinge,
die später
an Verbindungsbereichen zu liegen kommen, wird nun die Edelstahlschicht
wieder entfernt, vorzugsweise 1 bis 5 mm über den Verbindungsbereich
hinaus. Nachfolgend werden die Rohlinge zu Teilen der Endrohrblende
geformt, bspw. durch Biegen, Tiefziehen, Bördeln und ähnliches. Schließlich werden
die einzelnen Teile durch thermisches Fügen zur Endrohrblende zusammengesetzt. Durch
das Entfernen der Edelstahlschicht im Verbindungsbereich wird eine
einwandfreie thermische Fügenaht
erzielt, da bei einer Überlappverbindung
die Aluminiumschmelze in der Fügenaht
nicht durch Edelstahl gestört
wird.
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Nach
einem dritten Aspekt der Erfindung wird zur Herstellung einer Fügenaht an
einem Aluminiumblech, das einseitig mit Edelstahl plattiert, vorgeschlagen,
dass beschichtete Aluminiumbleche von beiden Seiten aus thermisch
zu fügen.
In diesem Falle darf die Fügung
jeder Seite nicht die gesamte Tiefe der jeweiligen Schicht (Aluminiumblech
bzw. Edelstahlschicht) erfassen. Alternativ kann im Sinne der Erfindung
Titan anstelle von Edelstahl verwendet werden. Das Aluminiumblech
wird vorzugsweise durch Lichtbogenschweißen, insbesondere durch MIG-Schweißen oder
WIG-Schweißen
mit Zusatzwerkstoff oder ohne Zusatzwerkstoff gefügt. Bei
der Edelstahlschicht erfolgt die Fügung vorzugsweise durch Laserschweißen. Das
Verfahren gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von
Endrohrblenden aus einem Aluminiumblech, das einseitig mit Edelstahl
plattiert ist, wobei die mit Edelstahl versehene Seite des Bleches
vorzugsweise so ausgerichtet ist, dass sie eine Sichtoberfläche bildet
und/oder dass sie den Abgasen zugewandt ist.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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So
ist es alternativ möglich,
das beschichtete Aluminiumbleche von beiden Seiten aus thermisch zu
fügen.
In diesem Falle darf die Fügung
jeder Seite im wesentlichen nicht die gesamte Tiefe der jeweiligen
Schicht (Aluminiumblech bzw. Edelstahlschicht) erfassen. D.h., die
thermische Fügung
erfolgt für
jede Schicht unabhängig
von der anderen Schicht derart, dass sich die unterschiedlichen
Werkstoffe, Aluminium und Edelstahl, der jeweiligen Schicht miteinander nicht
vermengen bzw. verschmelzen. Dabei wird das Aluminiumblech vorzugsweise
durch MIG-Schweißen
mit Zusatzwerkstoff gefügt.
Bei der Edelstahlschicht erfolgt die Fügung vorzugsweise durch Laserschweißen.
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Durch
die unterschiedlichen Werkstoffe kann es zu Verzögen in der Verbindungszone
kommen. Um dies zu verhindern wird vorgeschlagen, den Blechrohling
so zuzuschneiden, dass er in der Verbindungszone über die
Kontur des endgültigen
Bauteiles hinausragt. Dabei schließt sich an die Verbindungszone
beidseitig jeweils ein innenliegender Bereich an, der eine Einlaufzone
bzw. Auslaufzone der Schweißnaht
aufnimmt. An die innenliegenden Bereiche schließen sich dann außenliegende
Bereich an, die nicht gefügt
werden. Auf Höhe
der innenliegenden Bereiche und der Schweißnaht ist vor dem Fügen ein
Spalt gebildet, während
die außenliegenden Bereiche
auf Stoß liegen.
Die außenliegenden
Bereiche bilden somit einen Abstandshalter, der verhindert dass
sich der Spalt während
des Fügevorganges bspw.
durch Schrumpfungsprozesse schließt. Dazu können die außenliegenden Bereiche während des Fügevorganges
durch geeignete Mittel, wie bspw. Klemmen, fixiert sein. Nach dem
Fügevorgang
werden die innenliegenden und die außenliegenden Bereiche abgetrennt,
so dass das Bauteil nunmehr in seiner endgültigen Form vorliegt.
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Um
beim Fügen
des Aluminiumbleches eine Verunreinigung der Naht durch Edelstahlpartikel
zu verhindern, die beim Schneiden des Bauteiles aus der Edelstahlschicht
in die Aluminiumschicht getragen werden können, wird eine Kante des Aluminiumbleches
vor dem Schweißen
durch Bürsten
oder andere mechanische Maßnahmen
gesäubert.
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Die
Erfindung ist nachstehend an Hand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Ansicht einer Endrohrblende,
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2 einen
Schnitt durch die Endrohrblende nach der Linie II-II der 1,
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3 ein
Teil der Endrohrblende vor dem Fügen,
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4 einen
Schnitt durch eine Fügenaht,
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5 eine
Endrohrblende mit angesetztem Rohrabschnitt, und
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6 einen
Schnitt durch den Rohrabschnitt.
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Die
in 1 gezeigte Endrohrblende 1 ist am Auslass
einer nicht mehr dargestellten Abgasanlage angebracht. Wie im Schnitt
in 2 gezeigt besteht die Endrohrblende 1 aus
einem Außenteil 2 und
einem Innenteil 3. Das Außenteil 2 ist endseitig
umgebördelt,
so dass sich eine Sichtkante 4 bildet. An die Sichtkante 4 schließt sich
ein nach innen ragender Trichter 5 an, der in einen erweiterten
Endbereich 6 des Innenteiles 3 hineinragt.
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Sowohl
das Außenteil 2 als
auch das Innenteil 3 bestehen aus warmfesten Aluminiumblech 7 als Tragschicht,
das vor der Verarbeitung mit einer Schicht 8 aus Edelstahl
versehen worden ist. Alternativ kann im Sinne der Erfindung Titan
anstatt Edelstahl verwendet werden. Diese Schicht 8 ist
bspw. durch Plattieren aufgebracht und macht etwa 5 bis 20% der
Gesamtstärke
des Bleches aus. Das Blech ist so verarbeitet, dass die Schicht 8 an
der Außenseite
des Außenteiles 2 bzw.
an der Innenseite des Innenteiles 3 zu liegen kommt.
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Das
Außenteil 2 ist
mit dem Innenteil 3 über einen
Verbindungsbereich verbunden, der sich zwischen dem Trichter 5 und
dem erweiterten Endbereich 6 im Form einer Schweißnaht 9 erstreckt,
die durch Lichtbogenschweißen,
insbesondere durch MIG-Schweißen oder
WIG-Schweißen
mit Zusatzwerkstoff oder ohne Zusatzwerkstoff erzeugt ist. Vor dem
Aufbringen der Schweißnaht 9 ist
die Edelstahlschicht 8 oder Titanschicht im Endbereich 6 auf
einer Tiefe tl von ca. 2 bis 6 mm, gemessen ab der Endkante 10 des
Außenteiles 2,
entfernt worden. Auch am Außenteil 2 ist
im Bereich der Kante 10 die Edelstahlschicht 8 oder
Titanschicht entfernt worden.
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Die
Edelstahlschicht 8 bzw. Titanschicht am Innenteil 3 ist
im Gegensatz zur Edelstahlschicht 8 bzw. Titanschicht am
Außenteil 2 nicht
aus optischen Gründen,
sondern zur thermischen Isolierung des Aluminiumbleches vorgesehen.
Ist die Wärmebelastung
des Innenteiles 3 gering, so kann hier auf die Edelstahlschicht 8 oder
Titanschicht verzichtet werden.
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Eine
weitere Schweißnaht 12 (siehe 1) ist
an der Unterseite des Außenteiles 2 vorgesehen. Diese
Schweißnaht 12 kann
in der zuvor beschriebenen Weise erzeugt worden sein, wobei in diesem
Falle im Bereich der Schweißnaht 12 ein
Bereich gebildet ist, der nicht von einer Edelstahlschicht 8 oder
Titanschicht bedeckt ist. Sollte dies beispielsweise aus optischen
Gründen
nicht gewünscht
sein so kann die Schweißnaht 12 auch
in dem in den 3 und 4 dargestellten
Verfahren hergestellt sein.
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3 zeigt
einen Ausschnitt eines Blechrohlings 15 zur Herstellung
des Außenteiles 2.
Der Blechrohling 15 ist hier bereits zu einem Zylinder
zusammengelegt und weist einen Stoßbereich 16 auf, der
zwischen Enden 11 des Blechrohlings 15 gebildet ist
und durch thermisches Fügen
verbunden werden soll. Beiderseits des Stoßbereiches 16 ist
der Streifen 15 noch mit seitlichen Ansätzen 17 versehen,
die über
die gestrichelt dargestellt Endkontur 18 des Streifens 15 hinausragen.
An den außen
liegenden ersten Bereichen 19 liegen die Ansätze 17 bündig aneinander
an. Zwischen den ersten Bereichen 19 sind die sich gegenüberliegen
Enden 11 durch einen Spalt 20 getrennt. Dieser
Spalt 20 erstreckt sich ausgehend von zweiten Bereichen 21,
die in den Ansätzen 17 im
Anschluss an die außenliegenden
Bereiche 19 gebildet sind, entlang des Stoßbereiches 16.
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Die
Schweißnaht 12 beginnt
in einem der Bereiche 21 ohne diesen notwendiger Weise
vollständig auszufüllen. Die
Schweißnaht 12 läuft durch
einen weiteren Bereich 22 hindurch und endet im gegenüberliegenden
Bereich 21. Nach dem Aufbringen der Schweißnaht 12 werden
die seitlichen Ansätze 17 vom
Streifen 15 abgetrennt.
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4 zeigt
die Schweißnaht 12 im
Schnitt. Die beiden, insbesondere warmfesten, Aluminiumbleche 7 sind
durch eine erste Schweißnaht 26 miteinander
verbunden, die durch Lichtbogenschweißen, insbesondere durch MIG-Schweißen oder WIG-Schweißen mit
Zusatzwerkstoff oder ohne Zusatzwerkstoff erzeugt wurde. Die Schweißnaht 26 erfasst
die Aluminiumschichten 7 nicht in ihrer vollständigen Tiefe,
sondern endet in einem geringen Abstand zu den Edelstahlschichten 8 bzw.
Titanschicht. Eine zweite Schweißnaht 27, die nach
der ersten Scheißnaht 26 erzeugt
wurde, verbindet die beiden Edelstahlschichten 8 bzw. Titanschichten.
Auch die zweite Schweißnaht 27 erfasst
die Edelstahlschichten 8 bzw. Titanschichten nicht in ihrer
vollständigen Tiefe,
sondern endet im geringen Abstand vor der Aluminiumschicht 7.
Um eine Verunreinigung einer Kante 28 des Aluminiumbleches 7 durch
Partikel aus der Edelstahlschicht 8 bzw. Titanschicht beim Schneiden
der Kante zu verhindern, ist die Kante 28 vor dem Schweißen durch
Bürsten
oder andere mechanische Maßnahmen
gesäubert
worden.
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5 zeigt
die Endrohrblende 1, die hier mit einem Rohrabschnitt 30 versehen
ist. Der Rohrabschnitt 30 setzt dabei an das Innenteil 3 an
und ist mit dem Innenteil in der vorbeschriebenen Weise durch thermisches
Fügen verbunden.
Der Rohrabschnitt 30 besteht aus warmfesten Aluminiumblech 7,
das je nach thermischer Belastung innenseits mit einer Edelstahlschicht 8 bzw.
Titanschicht versehen ist, wie dies in 6 gezeigt
ist. Der Rohrabschnitt 30 ist über eine Klemmverbindung mit
einem nicht dargestellten Endschalldämpfer oder einem weiteren, ebenfalls
nicht dargestellten Rohrabschnitt, verbunden. Durch die Klemmverbindung
kann der Endschalldämpfer
bzw. der weitere Rohrabschnitt auch aus anderem Material bestehen,
bspw. aus Stahl, Stahl mit Aluminiumauflage oder Edelstahl bzw.
Titan.
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Die
Erfindung betrifft eine Endrohrblende aus Aluminiumblech sowie Verfahren
zum Herstellen einer Endrohrblende aus Aluminiumblech. Um eine Endrohrblende
zu schaffen, die gewichtsreduziert ist, aber gleichzeitig noch kostengünstig herzustellen
ist, wird vorgeschlagen, als Material für die Endrohrblende ein Aluminiumblech
zu verwenden, das einseitig mit Edelstahl oder Titan plattiert ist.
Dabei kann die mit Edelstahl bzw. Titan versehene Seite des Bleches so
ausgerichtet sein, dass sie eine Sichtoberfläche bildet bzw. dass sie den
Abgasen zugewandt ist. Zur Herstellung einer solchen Endrohrblende
wird vorgeschlagen, zur Herstellung einer Endrohrblende aus Aluminiumblech
das Ausgangsmaterial, nämlich warmfestes
Aluminiumblech, zunächst
einseitig mit einer Schicht aus Edelstahl oder Titan zu versehen, insbesondere
durch Plattieren. Aus dem so vorbereiteten Ausgangsmaterial werden
die Rohlinge für
die Endrohrblende zugeschnitten. In den Bereichen der Rohlinge,
die später
an Verbindungsbereichen zu liegen kommen, wird nun die Edelstahlschicht
oder die Titanschicht wieder entfernt. Schließlich werden die einzelnen
Teile durch thermisches Fügen
zur Endrohrblende zusammengesetzt. In einem alternativen Verfahren
wird vorgeschlagen, das beschichtete Aluminiumbleche von beiden
Seiten aus thermisch zu fügen.
In diesem Falle darf die Fügung
jeder Seite nicht die gesamte Tiefe der jeweiligen Schicht (Aluminiumblech
bzw. Edelstahlschicht oder Titanschicht) erfassen.