DE102004008108A1 - Überlappstoß zum Schweißen von beschichteten Werkstücken - Google Patents

Überlappstoß zum Schweißen von beschichteten Werkstücken Download PDF

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Abstract

Es wird ein Überlappstoß zum Schweißen von beschichteten Werkstücken (1, 2), insbesondere verzinkte Bleche, mittels Laserstrahlung (9) beschrieben, wobei wenigstens ein Werkstück (1) einen Abstand (s¶0¶) zwischen den Werkstückflächen (5, 6) schaffende Oberflächenstruktur (4) aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Schweißung im Fügebereich (3) der aneinander liegenden Werkstückflächen (5, 6) erfolgt, an den wenigstens ein durch die abstandschaffende Oberflächenstruktur (4) des wenigstens einen Werkstückes (1) gebildeter Kanal (7, 8) zum Entweichen des Beschichtungsdampfes angrenzt (Figur 1).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Überlappstoß zum Schweißen von beschichteten Werkstücken, insbesondere verzinkten Blechen, mittels Laserstrahlung, wobei wenigstens ein Werkstück eine Abstand zwischen den Werkstückflächen schaffende Oberflächenstruktur aufweist.
  • Korrosionsgefährdete Bauteile aus Stahlblech werden im Automobilbau zunehmend mit einer einseitigen oder mit einer beidseitigen Beschichtung aus Zink versehen, wobei zum Verschweißen dieser Blechbauteile häufig das Laserstrahlschweißen zur Anwendung kommt. Zur Vermeidung von Schweißfehlern ist es dabei erforderlich, dass der beim Schweißen entstehende Zinkdampf aus dem Schweißbereich entweichen kann.
  • Aus der DE 39 09 471 A1 ist bereits eine Überlapp- oder Stegschweißnaht mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. Dabei wird von zwei flach aneinanderliegenden Blechen mindestens eine mit einer Rändelung versehen, so dass entstehender Beschichtungsdampf seitlich aus dem Bereich der Schweißnaht entweichen kann.
  • Ein Verfahren zum Vorbereiten derartiger Fügebereiche beschichteter Werkstücke zum Schweißen mit Laserstrahlung, bei dem im Bereich der Schweißnaht rändelungsartig angeordnete, Abstand zwischen benachbarten Werkstückflächen schaffende Oberflächenstrukturen der Werkstücke vorgesehen sind, ist ebenfalls aus der EP 0 748 268 A1 bekannt.
  • Diesem gesamten Stand der Technik ist gemeinsam, dass das Verschweißen der Blechteile stets im Bereich der durch die Rändelungen beziehungsweise Abstand schaffende Oberflächenstrukturen der Werkstücke erzeugten Hohlräume erfolgt. In manchen Anwendungsfällen kann dies jedoch zu ungünstigen Strömungsverhältnissen für den Beschichtungsdampf führen. Auch lässt es die Bauteilgeometrie unter Umständen nicht zu, dass im Bereich der Hohlräume geschweißt wird.
    •
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Überlappstoß so zu verbessern, dass auch bei speziellen Bauteilgeometrien eine optimale Entgasung der Beschichtungsdämpfe erreicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die Schweißung im Fügebereich der aneinanderliegenden Werkstückflächen erfolgt, an den wenigstens ein durch die abstandsschaffende Oberflächenstruktur des wenigstens einen Werkstückes gebildeter Kanal zum Entweichen des Beschichtungsdampfes angrenzt.
  • Nach der Erfindung erfolgt das Schweißen im Fügebereich der Werkstücke, d. h. im Bereich der aneinanderliegenden Werkstückoberflächen. Es wird also das Blechteil mit seiner Vertiefung auf das andere Blechteil aufgesetzt, so dass auf wenigstens einer Seite der Vertiefung ein nach außen freier Kanal gebildet wird. Die Schweißung erfolgt also im Bereich der Vertiefung, so dass die entstehenden Beschichtungsdämpfe im Bereich der Auflage in strömungstechnisch günstiger Weise unmittelbar abströmen können.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass beidseitig an den für die Schweißung vorgesehenen Bereich der aneinanderliegenden Werkstückflächen ein Kanal zum Entweichen des Beschichtungsdampfes angrenzt.
  • Die Herstellung der den Abstand zwischen den Werkstückflächen schaffenden Oberflächenstruktur des wenigstens einen Werkstückes kann durch Umformen, insbesondere durch Walzverfahren hergestellt werden.
  • Nach einem besonderen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Abstand zwischen den Werkstückoberflächen angrenzend an den Fügebereich so gewählt ist, dass die Werkstückoberflächen nach dem Laserstrahlschweißen einen kleineren Abstand aufweisen, vorzugsweise im wesentlichen ganzflächig aneinanderliegen. Durch den Einsatz der Laserschweißung kommt es aufgrund des Schmelzens des Materials zu einer Setzbewegung, wobei der aufgrund der Vertiefung in dem einen Werkstück zuvor vorhandene Spalt vermindert wird. Im Hinblick auf ein möglichst geringes Spaltmaß, ist bei dieser Setzbewegung auch die Intensität der Laserstrahlung, die Breite der Naht und die zu verwirklichende Abstandsfläche und dergleichen Parameter zu berücksichtigen.
    •
  • Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt zweier Werkstücke im Bereich einer Fügestelle und
  • 2 den Querschnitt der beiden Werktücke gemäß 1 nach erfolgter Schweißung.
  • In 1 sind jeweils schematisch zwei Werkstücke 1, 2 dargestellt, welche mit ihrer Beschichtung in nicht dargestellter Weise aufeinanderliegen. Zum Vorbereiten des Fügebereiches 3 ist in eines der Werkstücke 1 eine Oberflächenstruktur 4 eingearbeitet, die bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel als endlos eingewalzte Sicke ausgebildet ist. Wesentlich ist, dass die Werkstücke 1, 2 im Fügebereich 3 abstandslos dicht aneinander liegen und beidseitig des Fügebereiches 3 durch die Oberflächenstruktur 4 des einen Werkstückes 1 einen Abstand so zwischen den Werkstücken 5, 6 voneinander aufweisen. Hierdurch ist beidseitig des Fügebereiches 3 genügend Raum zwischen den Werkstücken 1, 2 geschaffen, damit beim Verschweißen mittels des Laserstrahls 9 der verdampfte Beschichtungswerkstoff durch die so gebildeten Kanäle seitlich entweichen kann.
  • Bei dem Laserstrahlen kommt es aufgrund des Schmelzens des Werkstückmaterials zu einer Setzbewegung, wobei sich der durch die Sicke 4 erzeugte Spalt bis auf einen Wert s1 mit s1 < s0 reduziert.
  • Bei Einstellung der Schweißparameter und Auswahl der geometrischen Parameter, etwa hinsichtlich der Nahtbreite und der zu verwirklichenden Auflagefläche, lässt sich insgesamt eine nahezu flächige Auflage zwischen den beiden zu verbindenden Blechteile 1, 2 erreichen.
    • 1
    Werkstück
    2
    Werkstück
    3
    Fügebereich
    4
    Oberflächenstruktur, Sicke
    5
    Werkstückfläche
    6
    Werkstückfläche
    7
    Kanal
    8
    Kanal
    9
    Laserstrahl

Claims (4)

  1. Überlappstoß zum Schweißen von beschichteten Werkstücken (1, 2), insbesondere verzinkte Bleche, mittels Laserstrahlung (9), wobei wenigstens ein Werkstück (1) eine einen Abstand (so) zwischen den Werkstückflächen (5, 6) schaffende Oberflächenstruktur (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißung im Fügebereich (3) der aneinanderliegenden Werkstückflächen (5, 6) erfolgt, an den wenigstens ein durch die abstandsschaffende Oberflächenstruktur (4) des wenigstens einen Werkstückes (1) gebildeter Kanal (7, 8) zum Entweichen des Beschichtungsdampfes angrenzt.
  2. Überlappstoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig an den für die Schweißnaht vorgesehenen Fügebereich (3) der aneinanderliegenden Werkstückflächen (5, 6) ein Kanal (7, 8) zum Entweichen des Beschichtungsdampfes angrenzt.
  3. Überlappstoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Abstand so zwischen den Werkstückflächen (5, 6) schaffenden Oberflächenstruktur (4) des einen Werkstückes (1) durch Umformen, insbesondere durch Walzverfahren, hergestellt ist.
  4. Überlappstoß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand s0 zwischen den Werkstückoberflächen (5, 6) so gewählt ist, dass sie nach dem Schweißen einen Abstand von s1 < s0 aufweisen, vorzugsweise die Werkstückflächen (5, 6) im wesentlichen ganzflächig aneinander liegen.
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Englische Übersetzung der JP 07155974 aus SEARCH- CHING PAJ, JPO (online), (recherchiert am 23.7.20 04). Im Internet: <URL:http://www.4ipdl.jpo.go.jp/ cgi-bin/tran-web-cgiejje>, DETAILLED DESCRIPTION, DRAWINGS, CLAIMS

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