Gargerätemuffel sowie Verfahren zur Herstellung einer Gargerätemuffel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gargerätemuffel sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Gargerätemuffel. Die Muffel weist zumindest zwei Blechenden auf, die mittels einer Schweißnaht miteinander verbunden sind, von welchen Blechenden ein innenseitiges erstes Blechende ein außenseitiges zweites Blechende überlappt, welches erste Blechende mit seiner stirnseitigen Blechkante einen stufenartigen Übergang zwischen den Blechteilen bildet.
Üblicherweise weist eine Muffel eines Gargeräts Blechenden auf, die überlappt angeordnet sind und miteinander verschweißt sind. Dadurch entstehen auf der Innenseite der Muffel stufenartige Übergänge zwischen den beiden Blechenden. Während eines Emailliervorgangs kann es an diesen stufenartigen Übergängen zu einem Abriß des Emailschlickers und somit zu einer unerwünscht rauen Emailoberfläche kommen. Eine derart aufgeraute Emailoberfläche wird als sogenannte Zehrkante bezeichnet.
Aus der DE 42 08 596 ist ein Verfahren zur Verbindung zweier Bleche, insbesondere zweier Karosseriebleche, mittels einer Quetschnahtschweißung bekannt. Das Quetschnahtschweißen ist eine Sonderform des Rollennahtschweißens überlappter Bleche. Dabei laufen die Rollenelektroden nicht im Blech, sondern auf den nur kurz überlappten Blechkanten. Die unter der Wirkung des Stromes teigig werdenden Zonen werden durch die Elektrodenkraft gleichzeitig geschweißt und fast auf Einzelblechdicke eingeebnet. Die einseitig eingeebnete Schweißnaht ist problemlos zu emaillieren, ohne dass Zehrkanten durch den Abriß des Emailschlickers gebildet werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gargerätemuffel sowie ein Verfahren zur Herstellung der Gargerätemuffel bereitzustellen, bei der in einfacher Weise eine rissfreie Emailoberfläche im Verbindungsbereich von Muffelblechteilen ermöglicht ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist durch die Gargerätemuffel mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch das Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst. Demgemäß ist das innenseitige erste Blechende in Richtung
auf seine stirnseitige Blechkante keilförmig abgeflacht. Der innenseitige stufenartige Übergang zwischen den Blechenden ist somit weitgehend eingeebnet. Beim Emaillieren der Muffelinnenseite reißt daher der Emailschlicker im Bereich des stufenartigen Übergangs nicht ab. Aufgrund der erfindungsgemäßen Keilgeometrie des innenseitigen Blechendes sind somit Zehrkante in der Emailoberfläche im Bereich der überlappend angeordneten Blechenden vermieden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Blechdicke bzw. die Kantenhöhe an der Stirnseite des innenseitigen Blechendes auf 0 bis 0,20 mm reduziert sein. Dabei ist ein maximal zulässiger Wert dieser stirnseitigen Blechdicke abhängig von der Schichtdicke der Emailschicht. Beispielsweise ist bei einer Emailschichtdicke von 150 μm eine stirnseitige Blechdicke von maximal 0,18 mm zulässig. Bei einer Emailschichtdicke von 120 μm sind stirnseitige Blechdicken von bis zu 0,15 mm zulässig, ohne dass sich Zehrkanten ausbilden. Die Emailschicht erfüllt den Zweck, das Muffelblech vor Korrosion zu schützen. Vorteilhafterweise ist die Emailschicht möglichst dünn ausgelegt, um Spannungsrisse beispielsweise bei einem Pyrolysebetrieb des Gargeräts zu verhindern.
Zur Vereinfachung der Fertigung des Muffelblechs können vertikal vorgeschnittene Bleche werden. Die Stirnseite der Blechenden verläuft daher vertikal, wodurch sich ein ausgeprägter stufenartiger Übergang zwischen den überlappend angeordneten Blechenden ergibt. Mittels der erfindungsgemäßen Keilgeometrie am innenseitigen Blechende kann - trotz des Vertikalschnitts der Muffelbleche - eine glatte Emailschicht erreicht werden.
Der Steigungswinkel der erfindungsgemäß gebildeten Keilfläche des keilförmig abgeflachten ersten Blechendes kann zwischen 10-35°, insbesondere bei 20°, liegen. Mit diesem Steigungswinkel ist ein ausreichend glatter Übergang für den Emailschlicker erreicht.
In einer fertigungstechnisch einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die Keilfläche eben ausgebildet. Eine derart ebene Keilfläche ist besonders einfach durch ein Rollenwalzverfahren herstellbar. Der Übergang zwischen den Blechenden kann weiter geglättet werden, indem die Keilfläche ausgebaucht wird.
Für einen besonders glatten Übergang zwischen den Blechenden kann die Keilfläche des zweite keilförmig abgeflachte Blechende nach Art einer Wendepunktlinie seiner stirnseitigen Blechkante hin verlaufen.
Vorteilhaft kann die Breite des keilförmig abgeflachten innenseitigen Blechendes kleiner sein als ein Randabstand einer die Blechenden verbindenden Schweißnaht. Dadurch wird die Keilgeometrie des innenseitigen Blechendes während eines Schweißvorganges nicht beeinträchtigt.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung kann an der Stirnseite des überlappt angeordneten innenseitigen Blechendes eine Dichtlippe ausgebildet sein, die sich längs der Stirnseite erstreckt. Die Dichtlippe ist in einem Druckkontakt, bevorzugt in Linienkontakt, mit dem ersten Blechende. Dadurch ist verhindert, dass nach einem Schweißvorgang Flüssigkeiten bzw. Verunreinigungen in einen zwischen den Blechenden gebildeten Spalt gelangen, die den nachfolgenden Emailvorgang beeinträchtigen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Schweißnaht als eine Punktschweißnaht ausgebildet sein. Durch ein Punktschweißen ist ein übermäßiger Wärmeeintrag in die Blechenden verhindert. Thermisch bedingte Verformungen der Blechenden beim Schweißen sind somit vermieden. Von Vorteil ist es dabei, wenn die Schweißpunkte über einen Teilungsabstand von 5-7 mm beabstandet sind. Dadurch ist einerseits ein ausreichend geringer Wärmeeintrag gewährleistet; andererseits sind die Blechenden ausreichend dicht miteinander verschweißt.
In einem besonders bevorzugten Verfahren zur Herstellung der Muffel für das Gargerät kann die Keilfläche durch eine kostengünstige Kaltverformung des garraumseitigen Randbereiches des überlappten Blechendes hergestellt werden.
Die Kaltverformung kann besonders effektiv durch ein Rollenwalzverfahren ausgeführt werden. Dabei sind die erfindungsgemäß angewendeten Blechdicken zwischen 0,4 und 0,8 mm, insbesondere 0,5 mm, vorteilhaft. Ein Blechende mit derartiger Bleckdicke ist einerseits kostengünstig. Andererseits wird bei dieser Blechdicke eine übermäßige Materialverdrängung während einer Kaltverformung vermieden. Durch
Materialverdrängung verursachte Verformungen im Blechende können damit verhindert werden. Eine angestrebte Keilgeometrie ist folglich wesentlich einfacher auszubilden als bei Blechdicken, die größer als 0,8mm sind.
In den beigefügten Figuren sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus einer Muffel für ein Gargerät in einem Teilschnitt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; Figur 2 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht der Muffel ohne
Emailschicht; Figur 3 eine schematische Seitenschnittansicht zweier verschweißter
Blechenden gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; Figur 4 eine schematische Seitenschnittansicht zweier verschweißter Blechenden gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
Figur 5 eine schematische Seitenschnittansicht zweier verschweißter
Blechenden gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel; und Figur 6 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein Herstellungsverfahren der Muffel skizziert.
In der Figur 1 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer Muffel 1 für einen Backofen gezeigt. Die Muffel 1 grenzt einen Garraum 3 ein und weist ein erstes Blechende 7 sowie ein zweites Blechende 5 auf. Die Blechdicke s des Muffelblechs beträgt 0,5 mm. Zur Verbindung der beiden Blechenden 5, 7 überlappt das innenseitige erste Blechende 7 das außenseitige zweite Blechende 5. Wie aus der Figur 1 hervorgeht, liegt dabei das innenseitige Blechende 7 plan auf dem ersten Blechende 5. Die beiden Blechenden 5 und 7 sind mittels einer durch das Bezugszeichen 13 angedeuteten Punktschweißnaht miteinander verbunden. Die dabei entstehenden Schweißlinsen sind in einem Randabstand a-t von etwa 4 mm von einer vertikalen Stirnseite 15 des ersten Blechendes 7 angeordnet. Gemäß der Figur 1 ist die Blechdicke s an der vertikalen Stirnseite 15 auf etwa 0,18 mm reduziert. Das innenseitige erste Blechende 7 ist dabei in Richtung auf seine stirnseitige Blechkante 14 keilförmig abgeflacht. Eine Keilfläche 17 ist dabei als eine ebene Schrägfläche ausgebildet, die mit der Innenseite 19 des Muffelblechs eine erste
Kantenlinie SΪ bildet. In gleicher Weise wird zwischen der vertikalen Stirnseite 15 des zweiten Blechendes 7 und der Keilfläche 17 eine zweite Kantenlinie S2 gebildet. Beide Kantenlinie S1 und S2 spannen eine Keilebene ER auf. Diese Keilebene ER schließt gemäß der Figur 1 einen Steigungswinkel α von ca. 20° mit der Muffelinnenseite 19 ein. Bevorzugt sind die Übergänge im Bereich der Kantenlinien Si und S2 abgerundet.
Die Breite a2 des keilförmig abgeflachten Blechendes 7 ist kleiner gehalten als der Randabstand a-) der Schweißnaht 11. Damit sind die Schweißlinsen 13 der Schweißnaht nicht im Bereich der Keilfläche 17 vorgesehen. Eine Beeinträchtigung der Keilgeometrie durch die Schweißnaht 13 ist somit vermieden. Die Schweißlinsen der Schweißnaht 13 sind über einen Teilungsabstand e von ca. 6 mm beabstandet. Dies ermöglicht einerseits eine ausreichende Dichtigkeit zwischen dem ersten und zweiten Blechende. Andererseits ist die Wärmebeaufschlagung der Blechenden 5 und 7 während des Schweißvorgangs - im Vergleich zu einer durchgängig ausgebildeten Schweißnaht, wie es beim Quetschnahtschweißen notwendig ist - ausreichend gering.
Die Blechenden 5 und 7 der Muffel 1 sind gemäß der Figur 1 mit einer Emailschicht 21 überzogen, deren mittlere Schichtdicke bei ca. 150 μm liegt. Aufgrund der abgeflachten Keilfläche 17 weist die Emailschicht 21 eine rissfreie Oberfläche im Bereich zwischen dem ersten und zweiten Blechende 5, 7 auf. Die Oberfläche der Emailschicht 21 verläuft daher glatt über die Stirnseite 13 des ersten Blechendens 5 hinweg, ohne nachteilhafte Zehrkanten zu bilden.
In der Figur 3 ist in einer schematischen Seitenschnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt. Daraus geht hervor, dass die mit gestrichelter Linie angedeutete Keilebene ER - wie im ersten Ausführungsbeispiel - einen Keilwinkel α von ca. 20° einschließt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Keilfläche 17 ausgebaucht gebildet und ragt aus der Keilebene ER. Die Blechdicke s liegt in diesem Ausführungsbeispiel an der Stirnseite 15 bei 0 mm; d.h. das erste Blechende 7 verläuft in einem spitzen Winkel auf seine Stirnseite 15 zu. Der Übergang zwischen den Blechenden ist dadurch noch stärker geglättet.
In der Figur 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem an der vertikalen Stirnseite 15 des zweiten Blechendens 7 eine Dichtlippe 23 ausgebildet ist. Die Dichtlippe
23 ist an der dem ersten Blechende 5 zugewandten Unterseite des zweiten Blechendes 7 geformt. Wie gezeigt, ist die Dichtlippe 23 in einem Linienkontakt mit dem ersten Blechende 5 gedrückt. Dadurch ist ein Spalt 10 zwischen dem ersten und zweiten Blechende 5, 7 verschlossen. Flüssigkeiten bzw. Verunreinigungen können daher nach dem Schweißvorgang nicht in den Spalt 10 eindringen und den folgenden Emailliervorgang beeinträchtigen.
Ein viertes Ausführungsbeispiel ist in der Figur 5 in einer schematischen Seitenansicht skizziert. Hier ist für einen besonders glatten Übergang zwischen den Blechenden 5, 7 das keilförmig abgeflachte Blechende 7 nach Art einer Wendepunktlinie zur stirnseitigen Blechkante 14 gekrümmt.
In dem Blockdiagramm gemäß der Figur 6 ist das grundsätzliche Verfahren zur Herstellung der Muffel 1 angegeben. Demzufolge werden in einem ersten Verfahrensschritt 25 die Blechenden 5 und 7 maßgenau vertikal geschnitten. Anschließend wird in einem Verformungsschritt 27 'das zweite Blechende 7 kaltverformt, wodurch die Keilfläche 17 ausgebildet wird. Aufgrund der verwendeten Blechstärke s von o,5mm wird vorteilhafterweise beim Kaltverformen nur eine geringfügige Materialverdrängung im Blechende 7 verursacht. Unerwünschte Verformungen im Bereich des Blechendes 7, die durch die Materialverdrängung hervorgerufen werden, sind daher weitgehend vermieden. Der Übergang zwischen den Blechenden 5 und 7 ist somit nicht durch Materialverdrängungen beeinträchtigt.
In einem darauffolgenden Schweißschritt 29 werden die Blechenden 5, 7 durch ein Schweißverfahren miteinander verbunden. Anwendung finden beliebige Schweißverfahren, beispielsweise ein Punkt-, ein Rollpunkt-, ein Rollnaht- oder ein Laserschweißverfahren. Als besonders vorteilhaft hat sich das Punktschweißverfahren erwiesen. In diesem Schweißverfahren ist die zugeführte Wärmemenge vergleichsweise gering. Wärmebedingte Verformungen der Blechenden 5, 7 können dadurch vermieden werden. In einem folgenden Arbeitsschritt 31 werden die Blechenden 5, 7 einem Emaillierverfahren unterworfen, in dem die Blechenden 5, 7 mit einer Emailschicht 21 einer Schichtdicke vom 80 bis 120 μm überzogen werden. Die Emailschicht erfüllt den Zweck, die Blechenden vor Korrosion zu schützen. Vorteilhafterweise ist die Emailschicht
möglichst dünn ausgelegt, um Spannungsrisse beispielsweise in einem Pyrolysebetrieb zu verhindern.