DE10232524A1

DE10232524A1 - Verfahren zum Verschweißen zweier Blechteile und Werkzeugmaschine zum Verschweißen zweier Blechteile

Info

Publication number: DE10232524A1
Application number: DE2002132524
Authority: DE
Inventors: Manfred Huber; Hans Hornig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-01-29

Abstract

Verfahren zum Verschweißen zweier Blechteile mit folgenden Schritten: Herstellen eines ersten und eines zweiten Blechteils, die an ihren Rändern jeweils einen vom Blechteil abstehenden Flansch aufweisen, wobei die Flansche jeweils eine dem anderen Flansch zugeordnete Seite, eine gegenüberliegende Flanschaußenseite und eine Stirnseite aufweisen; Ausrichten der Blechteile derart, dass die einander zugeordneten Seiten der Flansche aneinander anliegen und die Stirnseiten der Flansche im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen; Zusammendrücken der Flansche mit einer Spannvorrichtung; Verschweißen der Flansche von der Stirnseite her, wobei vor dem Verschweißen der Flansche ein oder beide Flansche derart gekürzt werden, dass die Flansche eine exakt gleiche Flanschlänge aufweisen, so dass ein eventuell bestehender Versatz der Stirnseiten beseitigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen zweier Blechteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Werkzeugmaschine gemäß Patentanspruch 4.

Kraftstoffbehälter für Fahrzeuge werden neuerdings aus Emissionsgründen wieder aus Stahlblech hergestellt. Aus der DE 198 48 523 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffbehälters bekannt. In einem ersten Schritt werden zwei Kraftstoffbehälterhälften mittels eines Presswerkzeugs hergestellt. Die Kraftstoffbehälterhälften weisen jeweils einen umlaufenden abstehenden Flansch auf. In einem nächsten Schritt werden die Kraftstoffbehälterhälften mit ihren Flanschen aneinander ausgerichtet und mittels einer Spannvorrichtung im Flanschbereich zusammengedrückt. Anschließend werden die Flansche von ihren Stirnseiten her miteinander verschweißt.

Insbesondere bei Flüssigkeitsbehältern wie z. B. Kraftstoffbehältern muss die Schweißnaht umlaufend dicht sein und eine hohe Nahtqualität aufweisen. Ein Problem beim Verschweißen der beiden Flansche besteht darin, dass die Stirnseiten der Flansche einen gewissen Versatz zueinander aufweisen können. Der Versatz kann hervorgerufen sein durch Toleranzen beim Beschneiden der Behälterhälften im Flanschbereich, durch Formtoleranzen beim Pressen der Behälterhälften sowie durch Fügetoleranzen beim Aneinandersetzen der Behälterhälften sowie durch Fügetoleranzen, die beim Zusammenspannen der Flansche entstehen.

Für die Herstellung einer sauberen Schweißnaht ist jedoch eine exakte Stoßgeometrie erforderlich. Das heißt, die Stirnseiten der Flansche müssen möglichst in einer Ebene liegen. Versuche haben gezeigt, dass lediglich ein geringer Flanschversatz von weniger als 0,5 mm tolerierbar ist. Dies ist nur mit einem hohen „Abstimmungsaufwand" in der gesamten Prozesskette realisierbar. Trotz erheblicher Anstrengungen ist es äußerst schwierig, eine hinreichend hohe Prozesssicherheit, d. h. eine Begrenzung des Ausschussanteils zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Werkzeugmaschine zur Herstellung einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht zu schaffen, wobei das Verfahren und die Werkzeugmaschine für Großserieneinsatz geeignet sein sollen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, vor dem Verschweißen der Flansche eine „Null-Versatzsituation" an den Flanschstirnseiten sicherzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass vor dem Verschweißen ein oder beide Flansche auf eine exakt gleiche Flanschlänge gekürzt werden.

Hierzu kann beispielsweise ein Fräswerkzeug verwendet werden, das dem Schweißwerkzeug vorangeführt wird.

Vorzugsweise sind das Bearbeitungswerkzeug und das Schweißwerkzeug an einem bewegbaren Werkzeugarm angeordnet. Der Werkzeugarm ist entlang einer vorgegebenen Bahn, d. h. entlang der Stirnseiten der miteinander zu verschweißenden Flansche bewegbar. In Bewegungsrichtung gesehen ist das Bearbeitungswerkzeug, z. B. das Fräswerkzeug in einem festen Abstand vor dem Schweißwerkzeug angeordnet. Somit können durch Verfahren des Werkzeugarms entlang der Flanschstirn seiten in einem einzigen Prozessschritt die Flansche auf gleiche Länge gekürzt und miteinander verschweißt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1–5 die beim Verschweißen von Flanschen auftretenden Probleme hinsichtlich der Stoßgeometrie;
6 eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung.
1 zeigt zwei miteinander zu verschweißende Blechteile 1, 2. Die Blechteile 1, 2 weisen jeweils einen abstehenden Flansch 3, 4 auf. Die Flansche 3, 4 werden mittels Spannbacken 5 zusammengedrückt und anschließend mittels eines Schweißwerkzeugs 7 von der Stirnseite der Flansche 3, 4 her zusammengeschweißt. Im Bereich der Flanschstirnseiten ergibt sich somit eine umlaufende Schweißnaht 8.
Zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht 8 ist es erforderlich, dass die Flanschstirnseiten vor dem Verschweißen möglichst exakt aneinander ausgerichtet sind, d. h. dass sie möglichst in einer Ebene liegen. Nur so kann ein gleichmäßiger Wärmeeintrag und eine homogene Schweißnaht sichergestellt werden. Bei der Herstellung der Blechteile 1, 2 müssen die Flansche 3, 4 beschnitten werden. Dies ist nur mit einer prozesstechnisch vorgegebenen Toleranz „x" möglich (2). Die Blechteile 1, 2 werden üblicherweise mittels eines Presswerkzeugs hergestellt. Dies ist mit einer gewissen Formtoleranz „y" der Flanschgeometrie verbunden (3). Ferner entsteht beim Aneinandersetzen der Blechteile 1, 2 bzw. beim Verspannen der Flansche eine Fügetoleranz „z", was schematisch in 4 dargestellt ist.
Insgesamt addieren sich sämtliche Toleranzen zu einem Gesamtversatz „v" (5) zwischen den beiden Stirnseiten 9, 10 der beiden Flansche 3, 4. Insbesondere wenn der Gesamtversatz v größer als 0,5 mm ist, treten erhebliche Probleme hinsichtlich der Schweißnahtqualität auf. Ein Flanschversatz von weniger als 0,5 mm ist jedoch nur mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand darstellbar.
6 zeigt das Grundprinzip einer Werkzeugmaschine, mit der dieses Problem bewältigbar ist. Die beiden Flansche 3, 4 werden mittels Spannbacken 5, 6 zusammengedrückt. Vor dem Verschweißen der Flansche 3, 4 werden die Stirnseiten 9, 10 mittels eines Bearbeitungswerkzeugs, z. B. mittels eines Fräsers 11 auf eine exakt gleiche Flanschlänge gekürzt. Wie aus 6 ersichtlich ist, liegen nach der Fräsbearbeitung die Flanschstirnseiten 9, 10 in einer Ebene. Anschließend werden die Flansche 3, 4 mittels eines Schweißwerkzeugs 12 von den Stirnseiten 9, 10 her miteinander verschweißt. Da die Stirnseiten der Flansche in einer gemeinsamen Ebene liegen, ergibt sich beim Schweißen ein gleichmäßiger Wärmeeintrag in die Flansche 3, 4, was zu einer qualitativ hochwertigen Schweißnaht 8 führt.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fräswerkzeug 11 in einem festen Abstand vom Schweißwerkzeug 12 angeordnet. Das Fräswerkzeug 11 und das Schweißwerkzeug 12 werden gemeinsam mit einem hier nicht dargestellten Werkzeugarm in Bearbeitungsrichtung 13 bewegt.

Claims

Verfahren zum Verschweißen zweier Blechteile (1, 2) mit folgenden Schritten: – Herstellen eines ersten und eines zweiten Blechteils (1, 2), die an ihren Rändern jeweils einen vom Blechteil (1, 2) abstehenden Flansch (3, 4) aufweisen, wobei die Flansche (3, 4) jeweils eine dem anderen Flansch (3, 4) zugeordnete Seite, eine gegenüberliegende Flanschaußenseite und eine Stirnseite (9, 10) aufweisen, – Ausrichten der Blechteile (1, 2), derart, dass die einander zugeordneten Seiten der Flansche (1, 2) aneinander anliegen und die Stirnseiten (9, 10) der Flansche (3, 4) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, – Zusammendrücken der Flansche (3, 4) mit einer Spannvorrichtung (5, 6), – Verschweißen der Flansche (3, 4) von der Stirnseite (9, 10) her, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschweißen der Flansche (3, 4) ein oder beide Flansche (3, 4) derart gekürzt werden, dass die Flansche (3, 4) eine exakt gleiche Flanschlänge aufweisen, so dass ein eventuell bestehender Versatz der Stirnseiten (9, 10) beseitigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flansche (3, 4) mittels eines Fräsers (11) auf gleiche Flanschlänge gekürzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kürzen eines oder beider Flansche (3, 4) und das Schweißen in einem einzigen Prozessschritt erfolgen, derart, dass einem Bearbeitungswerkzeug (11) zum Kürzen eines bzw. beider Flansche (3, 4) ein Schweißwerkzeug (12) nachgeführt wird.
Werkzeugmaschine zum Verschweißen zweier Blechteile (1, 2) mit einem entlang einer vorgegebenen Schweißbahn beweglich angeordneten Werkzeugarm, wobei der Werkzeugarm ein Bearbeitungswerkzeug (11) zum Kürzen von Stahlblechflanschen (3, 4) aufweist und ein in einem festen Abstand vom Bearbeitungswerkzeug (11) angeordnetes Schweißwerkzeug (12), wobei das Schweißwerkzeug (12) in Bewegungsrichtung des Werkzeugarms gesehen hinter dem Bearbeitungswerkzeug (11) angeordnet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, wobei das Bearbeitungswerkzeug (11) ein Fräswerkzeug ist.