DE-102022111203-B4 - Fügeverfahren und Vorrichtungen zu dessen Durchführung

Abstract

Fügeverfahren zum Verbinden eines inneren Fügepartners mit einem geometrisch auf diesen abgestimmten äußeren Fügepartner, bei dem der äußere Fügepartner auf eine Fügetemperatur erwärmt wird, dann der äußere Fügepartner auf den inneren Fügepartner aufgesetzt wird, und der äußere Fügepartner abgekühlt wird, wobei der äußere Fügepartner zunächst in einem ersten Erwärmungsschritt in einem Ofen auf eine Vorwärmtemperatur erwärmt wird und danach in einem zweiten Erwärmungsschritt mittels induktiver Erwärmung auf die Fügetemperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen zumindest überwiegend mittels anfallender Abwärme einer Abwärme produzierenden Produktionskomponente, die ein Kraftwerk ist, betrieben wird, und bei dem der im Ofen erfolgte Wärmeeintrag in den äußeren Fügepartner ermittelt und daraus der zum Erreichen der Fügetemperatur noch erforderliche Wärmeeintrag durch induktive Erwärmung errechnet wird.

Inventors

• Joerg Schmidt

Assignees

• AUDI AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20220505

Claims (5)

1. Fügeverfahren zum Verbinden eines inneren Fügepartners mit einem geometrisch auf diesen abgestimmten äußeren Fügepartner, bei dem der äußere Fügepartner auf eine Fügetemperatur erwärmt wird, dann der äußere Fügepartner auf den inneren Fügepartner aufgesetzt wird, und der äußere Fügepartner abgekühlt wird, wobei der äußere Fügepartner zunächst in einem ersten Erwärmungsschritt in einem Ofen auf eine Vorwärmtemperatur erwärmt wird und danach in einem zweiten Erwärmungsschritt mittels induktiver Erwärmung auf die Fügetemperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet , dass der Ofen zumindest überwiegend mittels anfallender Abwärme einer Abwärme produzierenden Produktionskomponente, die ein Kraftwerk ist, betrieben wird, und bei dem der im Ofen erfolgte Wärmeeintrag in den äußeren Fügepartner ermittelt und daraus der zum Erreichen der Fügetemperatur noch erforderliche Wärmeeintrag durch induktive Erwärmung errechnet wird.
2. Fügeverfahren nach Anspruch 1 , bei dem der errechnete erforderliche Wärmeeintrag durch induktive Erwärmung für die Regelung der Leistung und/oder der Taktzeit einer Induktionseinrichtung zur Durchführung des zweiten Erwärmungsschritts verwendet wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, welche einen Ofen zum Durchführen des ersten Erwärmungsschrittes und eine Induktionseinheit zum Durchführen des zweiten Erwärmungsschrittes umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung eine Einheit umfasst, die dafür eingerichtet ist, den im Ofen zu einem gegebenen Zeitpunkt erfolgten Wärmeeintrag in den äußeren Fügepartner zu erfassen und daraus die Wärmemenge zu ermitteln, die die Induktionseinheit dem äußeren Fügepartner noch zuführen muss, und eine Kommunikation zwischen dem Ofen und der Induktionseinrichtung vorgesehen ist, so dass die Induktionseinrichtung eine Information erhält, welchen initialen Wärmeeintrag der äußere Fügepartner zu welchem Zeitpunkt erhalten hat und welche Wärmemenge die Induktionseinheit dem äußeren Fügepartner noch zuführen muss.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , welche eine Einheit umfasst, die dafür eingerichtet ist, die Leistung und/oder Taktzeit der Induktionseinheit entsprechend der Wärmemenge, die die Induktionseinheit dem äußeren Fügepartner noch zuführen muss, zu regeln.
5. Produktionsanlage, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 und wenigstens eine Abwärme produzierende Produktionskomponente, welche mindestens ein Kraftwerk umfasst, sowie Mittel, die anfallende Abwärme dem Ofen der Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 zuzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fügeverfahren mit zweistufigem Aufheizen von Bauteilen und Vorrichtungen zu dessen Durchführung. Bei Fügeprozessen mit einem äußeren und einem inneren Fügepartner ist es häufig notwendig, den äußeren Fügepartner zunächst zu erwärmen, so dass er sich ausdehnt, ihn dann auf den inneren Fügepartner zu setzen und dort durch Abkühlen aufzuschrumpfen. Ein Beispiel dafür sind Motorgehäuse und Statoren eines Elektromotors. Dort kommt es darauf an, dass sich das Gehäuse sehr gut an den Stator anpresst, damit dieser im Gehäuse nicht rotieren kann. Ein gängiges und verhältnismäßig schnelles Verfahren ist das induktive Erwärmen des äußeren Fügepartners. Dazu wird der äußere Fügepartner auf einen Induktor gesetzt und dieser eingeschaltet. Über Induktion entsteht Wärme in dem äußeren Fügepartner, der sich in der Folge ausdehnt. Das Verfahren mit dem Induktor ist sehr energieintensiv. Die DE 10 2019 129 271 B3 betrifft eine Vorrichtung zur Montage eines einen Innenring und einen geteilten Außenring aufweisenden Gelenklagers. Die Vorrichtung umfasst einen zur Aufnahme des Außenrings vorgesehenen Spannring, dessen Innendurchmesser maximal dem Außendurchmesser des Außenrings in dessen maximal komprimierten Zustand entspricht. Zum Aufschrumpfen des Spannrings auf den Außenring sowie zum Lösen des Spannrings vom Außenring ist eine den Spannring aufheizende Temperierungsvorrichtung in Form einer Induktionsheizvorrichtung vorgesehen. Die EP 1 962 410 B1 offenbart ein Heiz- und Temperaturüberwachungssystem zum Aufschrumpfen einer Läuferkappe auf einen Läufer. Das Heiz- und Temperaturüberwachungssystem weist eine Steuerungseinheit auf, die derart ausgebildet ist, dass mittels Temperaturerfassungsmitteln erfasste Temperaturen gemessen werden und ein Ausgangssignal an Heizmittel ausgegeben werden, wobei dadurch die Läuferkappe erwärmt wird und ein Aufschrumpfen auf den Läufer möglich ist. Die DE 909 405 B bezieht sich auf eine zum Aufschrumpfen auf eine bzw. Abziehen von einer Welle erwärmte Schrumpfnabe für Läufer großer elektrischer Maschinen. Dabei wird wenigstens der zwischen zweckmäßig kurzen Nabensitzflächen vorhandene innere Ringraum mit einem wärmeisolierenden Belag ausgefüllt, wodurch auf die Nabe eine intensive Wärmeübertragung erreicht und auf den Nabenträger, wie beispielsweise eine Welle, eine solche weitgehend vermieden wird. Neben dem wärmeisolierenden Innenbelag können auch die Nabenaußenflächen von einem wärmeisolierenden Belag abgedeckt werden, der von einem an der Nabe angeschraubten Blechmantel nach außen abgeschlossen werden kann. Zur weiteren Verbesserung der Wärmeverhältnisse beim Abschrumpfen der Nabe können außerdem auch die Stirnflächen am Nabenträger, die nicht vom Nabensitz überdeckt sind, mit einer Wärmeisolation versehen werden. In der DE 10 2008 025 692 A1 wird vorgeschlagen, in einem industriellen Prozess die Abwärme von elektrischen Umrichtern und elektrischen Maschinen für die Beheizung in einem weiteren Prozessschritt zu verwenden. Hierzu wird eine Flüssigkeitskühlung für die Abwärme produzierenden Elemente verwendet. Hierdurch wird elektrische oder fossil gespeicherte Energie gespart, was wiederum zu einer direkten oder indirekten Reduktion von emittierten Treibhausgasen führt. Die DE 10 2005 061 920 B4 betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Schrumpfsitzes für ein ringförmiges Triebteil auf einer Welle, bei dem das Triebteil eine dem Außendurchmesser der Welle entsprechende Öffnung aufweist, das Triebteil bis zum Erreichen eines Fügetemperaturprofils erwärmt und dadurch aufgeweitet wird, das Triebteil beim Erreichen des Fügetemperaturprofils über die Welle geschoben wird und anschließend in vordefinierter Lage erkaltet und dabei fest auf die Welle schrumpft. Das Triebteil wird vor dem Aufschieben auf die Welle gleichzeitig und ausschließlich gezielt von radial innen und radial außen, jeweils bezogen auf die Öffnung, erwärmt. Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen sich ein Fügeprozess energetisch und zeitlich optimieren lässt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und Vorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 3 und 5. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung. Gegenstand der Erfindung ist ein Fügeverfahren zum Verbinden eines inneren Fügepartners mit einem geometrisch auf diesen abgestimmten äußeren Fügepartner, bei dem der äußere Fügepartner auf eine Fügetemperatur erwärmt wird, dann der äußere Fügepartner auf den inneren Fügepartner aufgesetzt wird, und der äußere Fügepartner abgekühlt wird. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der äußere Fügepartner in einem ersten Erwärmungsschritt zunächst in einem Ofen auf eine Vorwärmtemperatur erwärmt und danach in einem zweiten Erwärmungsschritt mittels induktiver Erwärmung auf die Füget