DE19934256C1

DE19934256C1 - Verfahren zum Anschweißen eines Befestigungsrohres an das Ende eines rohrförmigen Stabilisatorarmes

Info

Publication number: DE19934256C1
Application number: DE19934256A
Authority: DE
Inventors: Hirotsugu Kurokawa
Original assignee: Chuohatsujo KK
Current assignee: Chuohatsujo KK
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: GB2348160A; US6365865B1; FR2791288B1; GB2348160B; FR2791288A1; GB9917280D0

Abstract

Verfahren zum Schweißen des Befestigungsrohres an einem hohlen Stabilisator-Aufhängungsarm, das herkömmlicherweise nur durch Bogenschweißen durchgeführt worden ist, wobei der hohle Stabilisator-Aufhängungsarm in Übereinstimmung mit der Außenumfangsfläche des Befestigungsrohres vor dem Bogenschweißen bearbeitet werden mußte. Die Nachteile eines derartigen Vorgangs liegen darin, daß der Schweißvorgang unvermeidlich kompliziert ist; es ist schwierig, zwei Teile in eingem Oberflächenkontakt zu halten; die Schweißnaht wird nicht um die innere Umfangsfläche, sondern nur um die äußere Umfangsfläche des Stabilisator-Aufhängungsarmes ausgebildet und daher ist die Verbesserung einer Verbindungsfestigkeit begrenzt; während des Bogenschweißens sind komplizierte Anordnungen notwendig, um zwei Teile, die miteinander verschweißt werden solle, zu drehen, während sie in der gewünschten Relativposition gehalten werden, weil der hohle Stabilisator-Aufgängungsarm und das Befestigungsrohr vor dem Bogenschweißen weder miteinander verschweißt noch verbunden sind. DOLLAR A Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung ein Schweißverfahren vor, bei dem die Befestigungsrohre durch Widerstandsschweißen an den einander gegenüberliegenden Enden des hohlen Stabilisator-Aufhängungsarmes 1 angeschweißt werden und danach diese zwei Teile einem Bogenschweißverfahren unterzogen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anschweißen eines Befestigungsrohres an das Ende eines rohrförmigen Stabili satorarmes. Der Stabilisator ist Bestandteil einer Radauf hängung eines Fahrzeuges und soll das Rollen des Fahrzeugs vermindern.

Es ist bekannt, Befestigungsrohre mit den beiden Enden ei nes rohrförmigen Stabilisatorarmes durch Bogenschweißen zu verbinden. Dabei wird gemäß Fig. 4 so vorgegangen, daß zu erst die Endfläche des Stabilisatorarmes a so bearbeitet wird, daß eine konkave Fläche b in Anpassung an den Außen umfang des Befestigungsrohres c gebildet wird. Dann werden die Teile zusammengedrückt und durch Bogenschweißen verbun den, wobei sie gleichzeitig um die Achse des Stabilisator armes a gedreht werden müssen. Es entsteht die in Fig. 5 dargestellte Schweißverbindung mit einer Schweißnaht d am Außenumfang des Stabilisatorarmes a und des Befestigungs rohres c.

Dieses bekannte Schweißverfahren ist kompliziert durchzu führen, da die noch unverbundenen Teile während des Bogen schweißens gleichzeitig gegeneinander angedrückt gehalten und gedreht werden müssen. Auch ist die Festigkeit der er haltenen Schweißverbindung begrenzt, da die Schweißnaht im wesentlichen nur an der Außenfläche liegen.

Aus US-2,417,075 A und US-2,425,470 A ist es bekannt, zwei rohrförmige Teile, die in rechtem oder stumpfen Winkel zu einander stehen, durch Widerstandsschweißen zu verbinden. Hierbei entfällt die Notwendigkeit, die beiden Teile wäh rend des Schweißvorgangs zu drehen. Um jedoch allein durch Widerstandsschweißen eine hinreichend feste Schweißverbin dung zu erzielen, muß mit sehr hohen Anpreßdrücken und Schweißströmen, und dementsprechend mit relativ komplizier ten Vorrichtungen gearbeitet werden. Auch besteht bei al leine auf Widerstandsschweißen beruhenden Schweißverbindun gen die Gefahr einer Versprödung der an die Schweißnaht an grenzenden Bereiche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Anschweißen eines Befestigungsrohres an das Ende eines rohrförmigen Stabilisatorarmes anzugeben, wel ches sich die Vorteile des an sich bekannten Bogenschwei ßens zunutze macht, aber dessen geschilderte Nachteile nicht aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhaf te weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung kombiniert die Vorteile der bekannten Verfah ren des Widerstandsschweißens und des Bogenschweißens. Durch Anwendung des Widerstandsschweißens entfällt die Not wendigkeit, am Ende des Stabilisatorarmes spanabhebend eine konkave Fläche auszubilden. Ferner wird durch das Wider standsschweißen eine Schweißnaht zwischen den Teilen gebil det, die nicht nur am Außenumfang, sondern auch im Innern des Rohrquerschnitts liegt. Andererseits sind die Anforde rungen an die Durchführung des Widerstandsschweißens nicht so hoch wie beim Stand der Technik, da die Festigkeit der endgültigen Schweißverbindung nicht alleine durch das Wi derstandsschweißen, sondern zusätzlich durch das Bogen schweißen bestimmt wird. Das Bogenschweißen wird gegenüber dem Stand der Technik wesentlich vereinfacht durch die Tat sache, daß die Teile, wenn sie dem Bogenschweißen unterwor fen werden und dabei gedreht werden müssen, bereits durch die Widerstandsschweißung miteinander verbunden sind.

Das im Anspruch 2 angegebene Anstauchen des Endes des Sta bilisatorarms vor dem Verschweißen ergibt eine vorteilhafte Vergrößerung der für das Widerstandsschweißen maßgeblichen Querschnittsfläche, wodurch die Festigkeit der auf Wider standsschweißung beruhenden Verbindung verbessert wird.

Vorteilhaft ist, wie im Anspruch 3 angegeben, die Verwen dung eines Stabilisatorarmes aus nahtgeschweißtem Stahlrohr mit der angegebenen Legierungszusammensetzung. Diese hat einen vorteilhaft niedrigen Kohlenstoffgehalt, wodurch ei ner Härtung und Versprödung des Materials in der Schweißzo ne vorgefolgt wird.

Vorteilhafterweise wird gemäß Anspruch 5 bei Verwendung ei nes Stabilisatorarmes aus nahtgeschweißtem Stahlrohr das Bogenschweißen an einem von der Naht entfernt liegenden Punkt begonnen. Hierdurch können nachteilige Auswirkungen des Bogenschweißens auf die Festigkeit der Schweißnaht des nahtgeschweißten Rohres weitgehend vermieden werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Befestigungsrohr, das für das Schweißen an ein Ende eines hohlen Stabilisator-Aufhängungsarmes un ter Verwendung eines Verfahrens gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der Erfindung bereit ist, in einer Seitenansicht teilweise ausgebrochen;

Fig. 2 eine Schweißzone in vergrößerter Schnittdarstellung;

Fig. 3 das Befestigungsrohr nach dem Schweißen an dem hoh len Stabilisator-Aufhängungsarm in einer Vorderan sicht;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, jedoch bezogen auf einen Fall gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, jedoch bezogen auf den Fall gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 6 ein Ende des Stabilisator-Aufhängungsarmes in einem Axialschnitt; und

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Ergebnisses eines Dauertests, der für den Stabilisator durchgeführt worden ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3 bezeichnet die Bezugszif fer 1 einen hohlen Stabilisator-Aufhängungsarm, der an sei nen Enden jeweils mit dickwandigen Teilen 2 versehen ist, die durch sog. Anstauchen hergestellt sind.

Die Bezugsziffer 3 bezeichnet ein Befestigungsrohr. An den hohlen Stabilisator-Aufhängungsarm 1 wird eine hohe Span nung angelegt, während dieser gegen eine äußere Umfangsflä che des Befestigungsrohres 3 in einer Richtung rechtwinklig zu diesem angedrückt wird, wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist. Darauf erzeugt ein Strom, der entlang der Berührungs fläche dieser zwei Teile fließt, eine Joule'sche Hitze, die das Ende des hohlen Stabilisator-Aufhängungsarmes 1 er weicht. Darauf folgend wird das erweichte Ende gedrückt, um an den innen und außen liegenden Umfangsflächen dieses En des nach außen anzuwachsen, so daß der hohle Stabilisator- Aufhängungsarm 1 zusammen mit einem derartig angewachsenen Teil 2a am Befestigungsrohr 3 angeschweißt wird, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist.

Nun wird um die Schweißzone, die auf diese Art und Weise zwischen dem Stabilisator-Aufhängungsarm 1 und dem Befesti gungsrohr 3 gebildet worden ist, ein Lichtbogenschweißen durchgeführt, um eine Schweißnaht 4 zu bilden, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist der Schweißvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch ge kennzeichnet, daß der hohle Stabilisator-Aufhängungsarm 1 gegen die Außenumfangsfläche des Befestigungsrohres 3 vor dem Bogenschweißen gepreßt und mit diesem widerstandsver schweißt wird. Auf diese Art und Weise ist kein Bearbei tungsschritt erforderlich und der Schweißvorgang ist dem entsprechend vereinfacht. Zusätzlich stellt das Wider standsschweißen sicher, daß das Ende des hohlen Stabilisa tor-Aufhängungsarmes zuverlässig an dem Befestigungsrohr 3 nicht nur entlang der Außenumfangsfläche, sondern auch ent lang der Innenumfangsfläche dieses Endes angeschweißt ist. Ein derartiger doppelter Vorgang von Widerstandsschweißen und Bogenschweißen verbessert einerseits drastisch die Ver bindungswirkung und vereinfacht andererseits die Verfah rensschritte, da der Schritt des Bogenschweißens durchge führt werden kann, während der hohle Stabilisator-Aufhän gungsarm 1 und das Befestigungsrohr 3 bereits miteinander durch den vorherigen Schritt des Widerstandsschweißens ver bunden sind. Weiterhin sind vor dem Schweißvorgang die ein ander gegenüberliegenden Enden des hohlen Stabilisator-Auf hängungsarmes 1 einem Anstauchvorgang unterzogen worden, um die dickwandigen Teile 2 zu bilden. Dadurch wird vorteil hafterweise eine Querschnittsfläche vergrößert, um welche der hohle Stabilisator-Aufhängungsarm 1 an dem Befesti gungsrohr 3 angeschweißt werden sollte und dadurch wird die Verbindungsfestigkeit verbessert.

Fig. 6 ist ein spezifisches Beispiel eines Stabilisator- Aufhängungsarmes in einer Axialschnittansicht, mit einer Gesamtlänge von 890 mm, teilweise gemessen entlang seines Teils in der Nähe seines einen Endes. Bezugnehmend auf Fig. 6 beträgt d: 21 mm, t: 2,6 mm, D: 23,2 mm, T: 3,5 mm, 2: 2,0 mm und L: 20,5 mm. Mit einem Befestigungsrohr 3 aus JIS-Stahl STKM11A mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einem Innendurchmesser von 16 mm, das mit jedem Ende des Stabilisator-Aufhängungsarmes 1 durch Widerstandsschweißen und Bogenschweißen verbunden wurde, wurden eine Reihe von Dauerversuchen zum Vergleich durchgeführt: An einem Stabi lisator-Aufhängungsarm, der aus herkömmlichem nahtge schweißtem Stahlrohr hergestellt ist, das in Gewichtspro zent enthält: : C: 0,2 ~ 0,25, Si: 0,10 ~ 0,25, Mn: 0,30 ~ 0,60, P: weniger als 0,030, S: weniger als 0,030, Cr: 0,20 ~ 0,40 und B: 0,001 ~ 0,005, und einem Stabilisator- Aufhängungsarm, hergestellt aus einem neu entwickelten nahtgeschweißten Stahlrohr, das ebenfalls in Gewichtspro zent enthält: : C: 0,05 ~ 0,07, Si: 0,55 ~ 0,65, Mn: 1,90 ~ 2,10, P: weniger als 0,030, S: weniger als 0,010, Ti: 0,08 ~ 0,12, Nb: 0,03 ~ 0,05 und Ca: 0,002 ~ 0,006. Die Er gebnisse dieser Tests sind in der Fig. 7 angegeben und zei gen die Überlegenheit des neu entwickelten nahtgeschweißten Stahlrohres.

Die Torsions-Dauerversuche mit einem Torsionswinkel von ±1° wurden ebenfalls an dem Stabilisator-Aufhängungsarm, an welchem das Befestigungsrohr nur durch Widerstands schweißen befestigt worden war, durchgeführt. Für diese Versuche wurden die angegebenen Abmessungen, mit Ausnahme von w, beibehalten und es wurde nur w variiert. Die Ergeb nisse der Versuche zeigen, daß der Stabilisator-Aufhän gungsarm mit einem Wert w von 2,0 mm die höchste Dauerfe stigkeit zeigt und diejenigen Arme, welche einen Wert für w im Bereich von 1,5 bis 2,5 mm haben, geeignet sind.

Während bei dieser Ausführungsform die einander gegenüber liegenden Enden des Stabilisator-Aufhängungsarmes um 20° abgeschrägt sind, um die Abmessung w einzustellen, ist es auch möglich, einen Abschrägungswinkel in Abhängigkeit von den Innen- und Außendurchmessern des Stabilisator-Aufhän gungsarmes zu wählen.

Es wurde durch Versuche herausgefunden, daß eine Schweißfe stigkeit verbessert werden kann, wenn das Bogenschweißen an einem Punkt des nahtgeschweißten Stahlrohres beginnt, der gegenüber der Naht liegt.

Claims

1. Verfahren zum Anschweißen eines Befestigungsrohres (3) an das Ende eines rohrförmigen Stabilisator-Armes (1) für die Radaufhängung eines Fahrzeuges, wobei das Befestigungs rohr (3) und der Stabilisatorarm (1) im wesentlichen recht winklich zueinander sind, mit den Verfahrensschritten:
Widerstandschweißen des Befestigungsrohres (3) an das Ende des Stabilisatorarms (1); und
Bogenschweißen der widerstandsgeschweißten Zone.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des rohrförmigen Stabilisatorarmes (1) vor dem An schweißen an das Befestigungsrohr (3) angestaucht wird, um einen dickwandigen Endabschnitt (2) zu bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß als Stabilisatorarm (1) ein nahtgeschweißtes Stahlrohr verwendet wird, das aus einer Legierung mit fol genden Bestandteilen (in Gewichtsprozent) besteht: C: 0,05 ~ 0,07, Si: 0,55 ~ 0,65, Mn: 1,90 ~ 2,10, P: weniger als 0,030, S: weniger als 0,010, Ti: 0,08 ~ 0,12, Nb: 0,03 ~ 0,05 und Ca: 0,002 ~ 0,006.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Stabilisatorarmes (1) auf eine Wanddicke von 1,5 bis 2,5 mm angestaucht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Stabilisatorarmes (1) aus nahtgeschweiß tem Stahlrohr das Bogenschweißen an einem Punkt begonnen wird, der von der Naht entfernt liegt.