DE102005024457A1 - Method and device for welding workpieces - Google Patents

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Ulrich Prof. Dr. Dilthey
Simon Olschok
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Werkstücken, insbesondere zum Stoßschweißen von Blechen, wobei in einer gemeinsamen Schweißzone in jeweiligen Prozesszonen ein Laserstrahl und ein Lichtbogen auf die Werkstücke einwirken, wobei die Prozesszone (7) des Lichtbogens, und insbesondere der Lichtbogen, von einem Schutzschüttgut (10), insbesondere einem Pulver (10), überdeckt wird und die Prozesszone (3/5) des Lasers (1) von dem Schutzschüttgut (10) freigehalten wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schweißvorrichtung, umfassend Mittel zum gleichzeitigen Lichtbogen- und Laserschweißen in jeweiligen Prozesszonen einer gemeinsamen Schweißzone, wobei eine Schüttvorrichtung (14) vorgesehen ist, aus der ein Schutzschüttgut (10) auf die Prozesszone (7) des Lichtbogens und insbesondere auf den Lichtbogen aufbringbar ist, wobei die Prozesszone (3/5) des Lasers (1) mittels einer Abschirmvorrichtung (2) von Schutzschüttgut (10) freihaltbar ist.The The invention relates to a method for welding workpieces, in particular for Butt welding of Sheet metal, wherein in a common weld zone in respective process zones a laser beam and an arc act on the workpieces, wherein the process zone (7) of the arc, and in particular the arc, from a protective bulk (10), in particular a powder (10), and the process zone (3/5) of the laser (1) from the protective bulk material (10) is kept free. The invention further relates to a welding device comprising means for simultaneous arc and laser welding in respective process zones a common welding zone, being a bulk material (14) is provided, from which a protective bulk material (10) on the process zone (7) of the arc and in particular to the arc applied is, wherein the process zone (3/5) of the laser (1) by means of a shielding device (2) of protective bulk material (10) is freely available.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Werkstücken, insbesondere zum Stoßschweißen von Blechen, wobei in einer gemeinsamen Schweißzone in jeweiligen Prozesszonen ein Laserstrahl und ein Lichtbogen auf die Werkstücke einwirken. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schweißvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The The invention relates to a method for welding workpieces, in particular for butt welding Sheet metal, wherein in a common weld zone in respective process zones a laser beam and an arc act on the workpieces. The invention further relates to a welding device for carrying out a such process.

Schweißverfahren und Vorrichtungen, bei denen gleichzeitig in einer gemeinsamen Schweißzone in jeweiligen Prozesszonen ein Laserstrahl und ein Lichtbogen auf die Werkstücke einwirken, sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der EP 0 782 489 . In diesem Dokument wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei dem Werkstücke gleichzeitig, beispielsweise neben dem Laserschweißen, auch mittels eines Metallschutzgasschweißverfahrens bearbeitet werden.Welding methods and devices in which at the same time a laser beam and an arc act on the workpieces in a common welding zone in respective process zones are known in the art, for example from US Pat EP 0 782 489 , This document describes a method and a device in which workpieces are simultaneously processed, for example in addition to laser welding, also by means of a metal arc welding process.

Die bekannten Verfahren, bei denen unterschiedliche Schweißverfahren kombiniert werden, werden auch als hybride Schweißverfahren, im Fall des zuvor genannten Dokumentes beispielsweise als MSG-Laserhybridschweißverfahren bezeichnet.The known methods involving different welding methods are also called hybrid welding processes, in the case of the aforementioned document, for example, as a MSG laser hybrid welding method designated.

Im Rahmen der weiteren Beschreibung der Erfindung wird unter der gemeinsamen Schweißzone diejenige Zone verstanden, in der die Metallschmelze während des Schweißprozesses aufgrund der Einwirkung der beiden verschiedenen Schweißverfahren entsteht. Die Prozesszonen sind hierbei jeweils diejenigen Bereiche in den Werkstücken, in denen unmittelbar entweder der Laserstrahl bzw. der Lichtbogen zur Wirkung gelangt. Hierbei können gegebenenfalls die beiden Zonen der Einwirkung von Laserstrahl und Lichtbogen nicht definitiv voneinander getrennt werden, sondern gehen in ihren Grenzbereichen ineinander über. Insofern wird als Prozesszone des Laserstrahls im Wesentlichen der Bereich verstanden, in dem der Laserstrahl auf seinem Weg in das geschmolzene Werkstück eindringt bzw. auf dieses auftrifft, wobei die Prozesszone des Lichtbogens im Wesentlichen definiert ist durch das Ende einer Schweißelektrode in der Schmelze, von der aus der Lichtbogen ausgeht.in the The scope of the further description of the invention is under the common Welding zone the one Zone understood in which the molten metal during the welding process due to the effect of the two different welding processes arises. The process zones are each those areas in the workpieces, in which either the laser beam or the arc comes to effect. Here you can optionally the two zones of the action of the laser beam and Arcs are not definitely separated from each other, but instead are merging in their border areas. In this respect, as process zone of the Laser beam essentially understood the area in which the Laser beam penetrates on its way into the molten workpiece or impinges, wherein the process zone of the arc in Essentially defined by the end of a welding electrode in the melt, from which the arc originates.

Vor dem Hintergrund des bekannten, aus dem oben genannten Dokument gegebenen Verfahrens ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein derartiges hybrides Schweißverfahren weiter zu bilden und insbesondere zu optimieren hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, zu erreichender Einschweißtiefen, Qualität der erzeugten Schweißnähte sowie auch hinsichtlich der Möglichkeit einer metallurgischen Beeinflussung der Schmelze.In front the background of the known, given from the above document Method, it is an object of the present invention such a hybrid welding process continue to form and in particular to optimize in terms of Economy, achievable weld depths, quality of the produced Welds as well in terms of possibility a metallurgical influence of the melt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung zum einen gelöst durch ein Verfahren, bei dem die Prozesszone des Lichtbogens und insbesondere der Lichtbogen selbst von einem Schutzschüttgut, insbesondere einem Pulver, überdeckt wird und die Prozesszone des Lasers von dem Schutzschüttgut freigehalten wird.These Task is according to the invention for one solved by a process in which the process zone of the arc and in particular the arc itself from a protective bulk material, in particular a powder, covered and the process zone of the laser is kept free of the protective bulk material becomes.

Gegenüber dem üblichen Metallschutzgasschweißen, bei dem ein Inertgas zum Einsatz kommt, um die Prozesszone vor Oxidation durch die Umgebungsluft zu schützen, erweist sich das sogenannte Unterpulverschweißen, bei dem der Lichtbogenschweißprozess unter einem z.B. pulverförmigen Schutzschüttgut stattfindet, weitere Vorteile auf. Bislang war eine Kombination dieser Verfahren zur Ausbildung eines hybriden Schweißverfahrens jedoch nicht möglich, da durch die Abdeckung der zu verschweißenden Werkstücke durch ein Schutzschüttgut die Einwirkung eines Laserstrahls parallel zum Lichtbogen auf das Werkstück unmöglich gemacht wurde.Compared to the usual Gas metal arc welding, where an inert gas is used to protect the process zone from oxidation to protect by the ambient air, proves the so-called submerged arc welding, in which the arc welding process under a e.g. powdered protective bulk takes place, more benefits. So far, a combination of these procedures However, to form a hybrid welding process not possible because through the cover of the workpieces to be welded through a protective bulk material the action of a laser beam parallel to the arc on the workpiece impossible have been done.

Es ist nunmehr wesentlicher Gedanke der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem zum einen ein Schutzschüttgut auf die Prozesszone des Lichtbogens bzw. auf den Lichtbogen selbst aufgebracht werden kann, wobei aber gleichzeitig dafür Sorge getragen wird, dass die Prozesszone des Laserstrahls nicht durch das Schutzschüttgut überdeckt, sondern frei gehalten wird, um weiterhin zu gewährleisten, dass in der gemeinsamen Schweißzone beide Schweißverfahren gleichzeitig zum Einsatz kommen können.It It is now an essential concept of the invention to provide a method on the one hand, a protective bulk material on the process zone of the arc or on the arc itself can be applied, but at the same time to take care is worn that the process zone of the laser beam is not through the protective bulk material covers, but is kept free to continue to ensure that in the common Weld zone both welding processes can be used simultaneously.

Die Aufgabe wird bezogen auf die Vorrichtung dadurch gelöst, dass eine Schweißvorrichtung mit Mitteln zum gleichzeitigen Lichtbogen- und Laserschweißen in den jeweiligen Prozesszonen einer gemeinsamen Schweißzone eine Schüttvorrichtung aufweist, aus der ein Schutzschüttgut auf die Prozesszone des Lichtbogens und insbesondere auf den Lichtbogen selbst aufbringbar ist, wobei die Prozesszone des Lasers mittels einer Abschirmvorrichtung von Schutzschüttgut freihaltbar ist.The The object is based on the device solved by that a welding device with Means for simultaneous arc and laser welding in the has a pouring device in the respective process zones of a common welding zone, from the a protective bulk on the process zone of the arc and in particular on the arc itself can be applied, wherein the process zone of the laser means a shielding of protective bulk material is kept free.

Das Freihalten der Prozesszone des Lasers von dem Schutzschüttgut kann grundsätzlich auf beliebige verschiedene Arten erfolgen. Gemäß der Erfindung kann beispielsweise hierfür eine Abschirmvorrichtung an der Schweißvorrichtung vorgesehen sein, um das Freihalten zu ermöglichen.The Keep the process zone of the laser clear of the protective bulk material in principle done in any of various ways. For example, according to the invention therefor a shielding device may be provided on the welding device, to make it possible to keep clear.

Bezogen auf die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungen ist festzuhalten, dass jede dieser Ausführungen für sich alleine eingesetzt werden kann, um in bevorzugter Weise ein Freihalten der Prozesszone des Lasers von Schutzschüttgut zu erreichen, wobei es ebenso möglich ist, beliebige Kombinationen der nachfolgenden Möglichkeiten einzusetzen.With regard to the embodiments described in more detail below, it should be noted that each of these embodiments can be used on its own, preferably to keep clear To reach the process zone of the laser of protective bulk, and it is also possible to use any combination of the following options.

So kann es in einer bevorzugten Ausführung vorgesehen sein, dass die beiden Prozesszonen beabstandet sind, insbesondere in Schweißrichtung oder senkrecht dazu beabstandet sind und die Prozesszone des Lichtbogens in Schweißrichtung hinter und/oder neben der Prozesszone des Lasers angeordnet ist.So it may be provided in a preferred embodiment that the two process zones are spaced, in particular in the welding direction or are perpendicular to it and the process zone of the arc in welding direction behind and / or next to the process zone of the laser is arranged.

Bereits schon durch diese Anordnung ergibt sich eine vorteilhafte Möglichkeit zu erreichen, dass die Prozesszone des Lasers frei bleibt von Schutzschüttgut, welches mit einer Schüttvorrichtung auf die Prozesszone des Lichtbogens bzw. auf den Lichtbogen selbst aufbringbar ist, wofür beispielsweise eine Öffnung dieser Schüttvorrichtung die Schweißelektrode und insbesondere ein Kontaktrohr zur Kontaktierung dieser Schweißelektrode umgibt.Already even by this arrangement results in an advantageous way to achieve that the process zone of the laser remains free of protective bulk material, which with a pouring device on the process zone of the arc or on the arc itself can be applied for what for example, an opening this pouring device the welding electrode and in particular a contact tube for contacting this welding electrode surrounds.

So wird bei entsprechender Beabstandung der Prozesszonen sicher gestellt, dass das auf die Prozesszone des Lichtbogens aufgeschüttete Schutzschüttgut nicht in den Bereich der Prozesszone des Lasers gelangt. Dies wird insbesondere bei einer Bewegung entweder des bzw. der Werkstücke zu der hybriden Schweißvorrichtung oder aber auch bei einer Bewegung der hybriden Schweißvorrichtung gegenüber dem Werkstück z.B. dadurch erreicht, dass die jeweiligen Prozesszonen senkrecht zur Schweißrichtung nebeneinander angeordnet sind. So wird bei einer kontinuierlichen Aufbringung von Schutzschüttgut auf die Prozesszone des Lichtbogens eine Spur von Schutzschüttgut gezogen, die parallel neben dem Verlauf der Prozesszone des Lasers entlangläuft und diesen Bereich der Prozesszone des Lasers nicht überdeckt.So is ensured with appropriate spacing of the process zones, that the protective bulk material poured on the process zone of the arc does not enters the area of the process zone of the laser. This will be particular upon movement of either the workpiece (s) to the hybrid welding apparatus or even with a movement of the hybrid welding apparatus relative to the workpiece e.g. achieved in that the respective process zones vertically to the welding direction are arranged side by side. So will be at a continuous Application of protective bulk material dragged a trace of protective bulk material onto the process zone of the arc, which runs parallel next to the course of the process zone of the laser and this area of the process zone of the laser is not covered.

Ebenso ist es möglich, in der Schweißvorrichtung die Anordnung der Schweißelektrode und damit die Prozesszone des Lichtbogens in Schweißrichtung hinter der Prozesszone des Lasers anzuordnen. Hierdurch wird erreicht, dass bei einem Schweißvorgang zunächst der Laserstrahl in seiner Prozesszone auf die Werkstücke einwirkt und sowohl zeitlich als auch räumlich nachfolgend der Lichtbogen in seiner Prozesszone in dem gemeinsamen Schmelzbad zur Wirkung kommt. Hierbei wird aufgrund der Fortbewegung in Schweißrichtung die Prozesszone des Lasers immer vor der Prozesszone des Lichtbogens liegen, so dass auf die Prozesszone des Lichtbogens aufgeschüttetes Schutzschüttgut nicht in den Kontakt mit der Prozesszone des Lasers gelangen kann.As well Is it possible, in the welding device the arrangement of the welding electrode and thus the process zone of the arc in the welding direction behind the process zone of the laser. This will achieve that during a welding process first the laser beam acts on the workpieces in its process zone and both temporally and spatially Subsequently, the arc in its process zone in the common molten bath comes to effect. This is due to the movement in the welding direction the process zone of the laser always in front of the process zone of the arc lie so that poured onto the process zone of the arc bulk protective bulk not get into contact with the process zone of the laser.

Alternativ oder in Kombination mit dem vorgenannten kann es vorgesehen sein, die Prozesszone des Lasers durch ein Absaugen und/oder Wegblasen des Schutzschüttgutes vom Schutzschüttgut freizuhalten.alternative or in combination with the above, it may be provided the process zone of the laser by suction and / or blowing away of the protective bulk material from the protective bulk material kept clear.

Auch bei den vorgenannten Ausführungen oder bei anderen Anordnungen, die im Rahmen der Erfindung möglich sind, kann es vorkommen, dass Schutzschüttgut, insbesondere wenn es sich um ein Pulver handelt, beim Aufschütten auf die Prozesszone des Lichtbogens auch in die Bereiche der Prozesszone des Lasers gelangt. Durch ein Absaugen des Schutzschüttgutes aus der Prozesszone des Lasers bzw. aus einer Umgebung dieser Prozesszone des Lasers und/oder durch ein Wegblasen dieses Schutzschüttgutes kann sicher gestellt werden, dass die Prozesszone des Lasers frei bleibt. Hierfür kann beispielsweise in der Schweißvorrichtung eine entsprechende Düse zum Ausblasen von Luft oder eines Gases, auch eines Inertgases vorhanden sein oder aber es kann ein Saugstutzen in der Nähe der Prozesszone angeordnet sein, um durch den sodann eingesaugten Luft- oder Gasstrom sicher zu stellen, dass Partikel des Schutzschüttgutes mit abgesaugt und somit die Prozesszone frei gehalten wird.Also in the aforementioned embodiments or in other arrangements which are possible within the scope of the invention, It can happen that protective bulk material, especially if it is a powder, when pouring onto the process zone of the Arc also reaches the areas of the process zone of the laser. By suction of the protective bulk material from the process zone of the laser or from an environment of this process zone of the laser Lasers and / or by blowing away this protective bulk material can be made sure that the process zone of the laser is free remains. Therefor For example, in the welding device a corresponding Nozzle for Blowing out of air or a gas, also an inert gas present or it can be a suction nozzle arranged near the process zone be sure by the then sucked air or gas stream to make sure that particles of the protective bulk material with suction and thus the process zone is kept free.

Ein Absaugen und/oder Wegblasen wie zuvor genannt, kann auch dafür eingesetzt werden, um ein Laserplasma abzusaugen bzw. wegzublasen, welches sich oberhalb der Prozesszone des Lasers durch ionisierten Metalldampf ausbildet. Ein derartiges Plasma kann nachteilig sein, da durch ein solches Plasma die eingestrahlte Laserenergie absorbiert werden kann und dementsprechend der Energieeintrag in das Werkstück reduziert wird. Durch ein Absaugen oder Wegblasen eines derartigen Plasmas kann demnach der Energieeintrag mittels des Lasers in die Prozesszone des Lasers optimiert werden. So kann gemäß der Erfindung durch ein Absaugen oder Wegblasen der Gesamtprozess in zweierlei Hinsicht optimiert werden, nämlich zum einen durch geringere Absorption im Laserplasma und zum anderen dadurch, dass die Laserprozesszone frei von Schutzschüttgut bleibt.One Sucking and / or blowing off as mentioned above can also be used for this purpose to aspirate or blow away a laser plasma which above the process zone of the laser through ionized metal vapor formed. Such a plasma may be disadvantageous because of such a plasma absorbs the incident laser energy can and accordingly reduces the energy input into the workpiece becomes. By sucking or blowing away such a plasma can Accordingly, the energy input by means of the laser in the process zone be optimized by the laser. Thus, according to the invention by suction or blowing away the overall process optimized in two ways be, namely on the one hand by lower absorption in the laser plasma and on the other in that the laser process zone remains free of protective bulk material.

Alternativ oder in Kombination mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungen kann es weiterhin vorgesehen sein, dass zwischen den Prozesszonen bzw. da gegebenenfalls diese Prozesszonen nicht eindeutig voneinander getrennt werden können, zwischen dem Verlauf des Laserstrahls und der in die Schmelze eintauchenden Schweißelektrode ein Abschirmelement angeordnet sein, welches insbesondere als Trennblech ausgebildet sein kann, um so die Prozesszone des Lasers vom Schutzschüttgut zumindest teilweise abzuschirmen. Ein derartiges Abschirmelement bildet eine mechanische Barriere, um zu verhindern, dass das durch die Schüttung aufgebrachte Schutzschüttgut in die Richtung der Prozesszone des Lasers gelangt. Gegebenenfalls am oder unter einem solchen Abschirmelement vorbei gelangende Schutzschüttgutpartikel können wie bereits oben beschrieben gegebenenfalls ergänzend abgesaugt oder weggeblasen werden.Alternatively or in combination with one or more of the abovementioned embodiments, provision can furthermore be made for a shielding element to be arranged between the process zones or, if appropriate, these process zones can not be unambiguously separated between the course of the laser beam and the welding electrode immersed in the melt be, which may be formed in particular as a separating plate so as to shield the process zone of the laser from the protective bulk material at least partially. Such a shielding element forms a mechanical barrier in order to prevent the protective bulk material applied through the bed from coming in the direction of the process zone of the laser. Optionally on or under such Abschirmele As already described above, protective bulk particles passing over may possibly be additionally sucked off or blown off.

Um zumindest teilweise zu verhindern, dass Schutzschüttgut das vorgenannte Abschirmblech unterwandert, kann es vorgesehen sein, dass ein unterer Bereich eines solchen Abschirmelementes, insbesondere eines solchen Trennbleches, die Werkstücke und/oder den Bereich zwischen den Prozesszonen kontaktiert.Around at least partially to prevent protective bulk material from the aforementioned shielding plate infiltrates, it can be provided that a lower region of such a shielding element, in particular of such a divider, the workpieces and / or the area between contacted the process zones.

Ein besonderer weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Schweißvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist darin zu sehen, dass bei einem hybriden Lichtbogen und Laserschweißverfahren über das eingesetzte Schutzschüttgut, wie beispielsweise einem Pulver, weitere Zusätze, insbesondere Legierungszusätze, in die auszuführende Schweißnaht eingebracht werden können.One special further advantage of the method or the welding device to carry out Such a method is to be seen in that in a hybrid Arc and laser welding over the used protective bulk material, such as a powder, other additives, in particular alloying additions, in the to be executed Weld can be introduced.

Die Kombination des vorbeschriebenen Unterpulver-Lichtbogen-Schweißverfahrens und Laser-Schweißverfahrens hat demnach den besonderen Vorteil einer metallurgischen Beeinflussung der Schmelze, wobei weiterhin gegenüber üblichen Metallschutzgasschweißen oder Unterpulverschweißen weniger Energie bei gleicher Schweißleistung zum Einsatz kommt. So liegen beispielsweise typische Streckenenergien bei ca. 2000 Kilojoule pro Meter. Da unter einem Schutzschüttgut, beispielsweise einem Pulver, ein sehr stabiler Lichtbogen brennen kann, resultieren hieraus qualitativ hochwertige Schweißverbindungen, wobei auch grundsätzlich mehr Leistung während der Schweißverfahren möglich ist. Durch das größere Schmelzbad besteht darüber hinaus mehr Zeit zum Ausgasen der Schmelze, so dass sich weniger Poren durch den vorgenannten höheren Energieeintrag einstellen. Auch dies wirkt sich wiederum positiv auf die Qualität der Schweißnaht aus.The Combination of the above submerged arc welding process and laser welding process therefore has the particular advantage of a metallurgical influence the melt, wherein further compared to conventional gas metal arc welding or Submerged arc welding less Energy at the same welding power is used. For example, typical line energies are at about 2000 kilojoules per meter. Since under a protective bulk, for example A powder that can burn a very stable arc will result This high-quality welded joints, where basically more Performance during the welding process possible is. Through the larger molten bath exists beyond that more time to outgass the melt, leaving less pores by the aforementioned higher Set energy input. Again, this has a positive effect on the quality the weld out.

Mit dem erfindungsgemäßen Hybridschweißverfahren können darüber hinaus sehr hohe Schweißtiefen erreicht werden wie beispielsweise von ca. 20 mm bei Schweißgeschwindigkeiten von etwa 1 Meter pro Minute. Dies ist insbesondere z.B. für den Pipelinebau von Interesse.With the hybrid welding process according to the invention can about that In addition, very high welding depths can be achieved, for example, of about 20 mm at welding speeds from about 1 meter per minute. This is especially true e.g. for pipeline construction of interest.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 1 dargestellt.An embodiment of the invention is in the 1 shown.

Diese 1 zeigt in einer seitlichen schematischen Darstellung eine Schmelze 9, welche eine gemeinsame Schmelzzone ausbildet, in der sowohl die Prozesszone 7 des Lichtbogens, d.h. hier eine Kaverne des Lichtbogens angeordnet ist als auch die Prozesszone 3 des Lasers, die im Wesentlichen durch ein nach oben ausströmendes Metalldampfplasma bei Einwirkung eines Laserstrahls 1 auf die Werkstücke erzeugt wird.These 1 shows in a lateral schematic representation of a melt 9 , which forms a common melting zone in which both the process zone 7 of the arc, ie a cavern of the arc is arranged here as well as the process zone 3 of the laser, which is essentially due to an upwardly flowing metal vapor plasma under the action of a laser beam 1 is produced on the workpieces.

Es ist hier erkennbar, dass die Schweißrichtung in Richtung des dargestellten Pfeils Vs vorliegt, d.h. entweder, dass die Schweißvorrichtung gegenüber dem Werkstück 6 von links nach rechts bewegt wird oder aber das Werkstück 6 unterhalb der Schweißvorrichtung von rechts nach links. Wesentlich ist hierbei lediglich die hierdurch gegebene Relativbewegung.It can be seen here that the welding direction is present in the direction of the illustrated arrow Vs, ie either that the welding device is opposite the workpiece 6 is moved from left to right or the workpiece 6 below the welding device from right to left. Essential here is only the resulting relative movement.

Es ist demnach bei Betrachtung der 1 erkennbar, dass beim Verschweißen von zwei auf Stoß liegenden Werkstücken 6 zunächst auf den Spalt zwischen den Werkstücken der Laserstrahl 1 in seiner Prozesszone 3 bzw. 5 einwirkt und örtlich und zeitlich nachfolgend aufgrund der Relativbewegung anschließend die Prozesszone 7 des Lichtbogens, wobei durch die Bewegung in Richtung des Pfeils Vs sich ein nach links ausdünnendes Schmelzebad 9 einstellt. Zwar sind die einzelnen Prozesszonen 7 und 3 bzw. 5 in der 1 getrennt dargestellt, in der Praxis wird sich jedoch eine derartig konkrete Trennung nicht feststellen lassen, d.h. die jeweiligen Prozesszonen gehen praktisch ineinander über.It is therefore when considering the 1 recognizable that when welding two abutting workpieces 6 first on the gap between the workpieces of the laser beam 1 in his process zone 3 respectively. 5 acts and then locally and temporally subsequently due to the relative movement of the process zone 7 of the arc, wherein the movement in the direction of the arrow Vs is a thinning melt bath to the left 9 established. Although the individual process zones 7 and 3 respectively. 5 in the 1 shown separately, in practice, however, such a concrete separation can not be determined, ie, the respective process zones are virtually intertwined.

Für die Durchführung des Schweißverfahren ist es hier erkennbar, dass eine Schüttvorrichtung 14 vorgesehen ist, die mit einer unteren Öffnung ein Kontaktrohr 11 zur Kontaktierung einer Schweißelektrode 8 umgibt, so dass durch diese untere Öffnung der Schüttvorrichtung 14 ein Pulver als Schutzschüttgut 10 auf die Prozesszone 7 bzw. insgesamt auf die Schmelze 9 im Bereich des Lichtbogens aufgetragen werden kann. Es ergibt sich hierdurch bei der dargestellten Hintereinanderanordnung, d.h. der Anordnung des Lichtbogens in Schweißrichtung hinter dem Laserstrahl, eine Spur von Schutzschüttgut, die sich auf der Schweißnaht erstreckt, wobei die Prozesszone des Lasers dieser Spur immer voraneilt.For carrying out the welding process, it can be seen here that a bulk material device 14 is provided, with a lower opening a contact tube 11 for contacting a welding electrode 8th surrounds, so that through this lower opening of the bulk material 14 a powder as protective bulk material 10 on the process zone 7 or in total on the melt 9 can be applied in the area of the arc. This results in the illustrated sequential arrangement, ie the arrangement of the arc in the welding direction behind the laser beam, a track of protective bulk material, which extends on the weld, the process zone of the laser of this track always voraneilt.

Schon bereits hierdurch kann bei entsprechender Beabstandung der Prozesszonen erreicht werden, dass aufgeschüttetes Schutzschüttgut nicht in die Prozesszone des Lasers gelangt. Sollte bei eventuell geringeren Abständen es nicht möglich sein, schon zu verhindern, dass das Schutzschüttgut 10 in den Bereich der Prozesszone des Lasers gelangt, so kann hier gemäß der Erfindung ein Trennblech 2 eingesetzt werden, welches als Barriere für das Schutzschüttgut 10 dient und dieses gegenüber der Prozesszone des Lasers zurückhält. In der 1 nicht dargestellt ist die Möglichkeit des zusätzlichen Einsatzes einer Düse zum Ausblasen von Luft oder eines Gases, beispielsweise auch eines Inertgases im Bereich der Prozesszone des Lasers, also bezogen auf die 1 rechtsseitig des Trennbleches 2, um so weiterhin zu gewährleisten, dass jegliche Reste von Schutzschüttgut aus der Prozesszone des Lasers ausgeblasen oder bei entsprechend äquivalenter Anwendung abgesaugt werden mit den darüber hinausgehenden Vorteilen bezüglich der Zerstörung eines sich ausbildenden Laserplasmas.Already hereby can be achieved with appropriate spacing of the process zones that accumulated bulk protective material does not enter the process zone of the laser. Should it be possible for smaller distances, it may not be possible to prevent the protective bulk material 10 enters the region of the process zone of the laser, so here according to the invention, a separating plate 2 be used, which serves as a barrier for the protective bulk 10 serves and retains this opposite the process zone of the laser. In the 1 not shown is the possibility of additional use of a nozzle for blowing air or a gas, for example, an inert gas in the process zone of the laser, so bezo on the 1 right side of the dividing plate 2 In order to continue to ensure that any remains of protective bulk material blown out of the process zone of the laser or aspirated with equivalent equivalent use with the additional benefits relating to the destruction of a forming laser plasma.

In der 1 ist ebenso erkennbar, dass ein unterer Bereich des Trennbleches 2 über der Schmelze 9 angeordnet ist und hierbei insbesondere eine Schlackeschicht 13 abstreift, um somit sicherzustellen, dass Partikel des Schutzschüttgutes 10 nicht unter dem Trennblech 2 hindurch in die Zone des Lasers gelangen.In the 1 is also recognizable that a lower portion of the baffle 2 above the melt 9 is arranged and in particular a slag layer 13 stripping off, thus ensuring that particles of the protective bulk material 10 not under the divider 2 through into the zone of the laser.

Claims (12)

Verfahren zum Verschweißen von Werkstücken, insbesondere zum Stoßschweißen von Blechen, wobei in einer gemeinsamen Schweißzone in jeweiligen Prozesszonen ein Laserstrahl und ein Lichtbogen auf die Werkstücke einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesszone (7) des Lichtbogens, und insbesondere der Lichtbogen, von einem Schutzschüttgut (10), insbesondere einem Pulver (10) überdeckt wird und die Prozesszone (3/5) des Lasers (1) von dem Schutzschüttgut (10) freigehalten wird.Method for welding workpieces, in particular for butt welding of metal sheets, wherein in a common welding zone in respective process zones a laser beam and an arc act on the workpieces, characterized in that the process zone ( 7 ) of the arc, and in particular the arc, of a protective bulk material ( 10 ), in particular a powder ( 10 ) and the process zone ( 3 / 5 ) of the laser ( 1 ) of the protective bulk material ( 10 ) is kept free. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Prozeßzonen (7, 3/5) beabstandet sind, insbesondere in Schweißrichtung beabstandet sind, und die Prozesszone (7) des Lichtbogens in Schweißrichtung hinter und/oder neben der Prozesszone (3/5) des Lasers (1) angeordnet ist.Method according to claim 1, characterized in that the two process zones ( 7 . 3 / 5 ) are spaced apart, in particular in the welding direction, and the process zone ( 7 ) of the arc in the welding direction behind and / or next to the process zone ( 3 / 5 ) of the laser ( 1 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschüttgut (10) mittels einer Schüttvorrichtung (14) um eine Schweißelektrode (8) herum, insbesondere um eine diese haltendes Kontaktrohr (11) herum, auf die zu schweißenden Werkstücke (6) aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the protective bulk material ( 10 ) by means of a pouring device ( 14 ) around a welding electrode ( 8th ), in particular around a holding this contact tube ( 11 ), on the workpieces to be welded ( 6 ) is applied. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesszone (3/5) des Lasers (1) durch ein Absaugen und/oder Wegblasen des Schutzschüttgutes (10) vom Schutzschüttgut (10) freigehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the process zone ( 3 / 5 ) of the laser ( 1 ) by sucking off and / or blowing away the protective bulk material ( 10 ) from the protective bulk material ( 10 ) is kept free. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absaugen/Wegblasen zwischen den Prozesszonen (7, 3/5) erfolgt.A method according to claim 4, characterized in that a suction / blowing away between the process zones ( 7 . 3 / 5 ) he follows. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein Absaugen und/oder Wegblasen ein Laserplasma (3) oderhalb der Prozesszone (3/5) des Lasers (1) abgesaugt/weggeblasen wird.Method according to one of the preceding claims 4 or 5, characterized in that by suction and / or blowing away a laser plasma ( 3 ) or the process zone ( 3 / 5 ) of the laser ( 1 ) is sucked off / blown off. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Prozesszonen (7, 3/5) ein Abschirmelement (2), insbesondere ein Trennblech, angeordnet ist, um die Prozesszone (3/5) des Lasers (1) vom Schutzschüttgut (10) zumindest teilweise abzuschirmen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between the process zones ( 7 . 3 / 5 ) a shielding element ( 2 ), in particular a separating plate, is arranged around the process zone ( 3 / 5 ) of the laser ( 1 ) from the protective bulk material ( 10 ) at least partially shield. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Bereich des Abschirmelementes (2), insbesondere des Trennbleches die Werkstücke (6) und/oder den Bereich zwischen den Prozesszonen (7, 3/5) kontaktiert, um ein Unterwandern des Abschirmelementes (2) durch Schutzschüttgut (10) zumindest teilweise zu verhindern.Method according to claim 7, characterized in that a lower region of the shielding element ( 2 ), in particular of the separating plate the workpieces ( 6 ) and / or the area between the process zones ( 7 . 3 / 5 ) in order to prevent the shielding element ( 2 ) by protective bulk material ( 10 ) at least partially prevent. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzschüttgut (10) Zusätze, insbesondere Legierungszusätze aufweist, um diese in die Schweißnaht einzubringen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the protective bulk material ( 10 ) Additives, in particular alloying additives has, in order to introduce these in the weld. Schweißvorrichtung umfassend Mittel zum gleichzeitigen Lichtbogen- und Laserschweißen in jeweiligen Prozesszonen einer gemeinsamen Schweißzone, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schüttvorrichtung (14) vorgesehen ist, aus der ein Schutzschüttgut (10) auf die Prozesszone (7) des Lichtbogens und insbesondere auf den Lichtbogen aufbringbar ist, wobei die Prozesszone (3/5) des Lasers (1) mittels einer Abschirmvorrichtung (2) von Schutzschüttgut (10) freihaltbar ist.Welding device comprising means for simultaneous arc and laser welding in respective process zones of a common welding zone, characterized in that a bulk material device ( 14 ), from which a protective bulk material ( 10 ) to the process zone ( 7 ) of the arc and in particular to the arc can be applied, wherein the process zone ( 3 / 5 ) of the laser ( 1 ) by means of a shielding device ( 2 ) of protective bulk material ( 10 ) is free-standing. Schweißvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmvorrichtung Mittel umfasst zur Ausbildung eines Gas- bzw. Luftstromes durch Ansaugen und/oder Ausblasen von Gas und/oder Luft.welder according to claim 10, characterized in that the shielding means comprises for the formation of a gas or air flow by suction and / or blowing out gas and / or air. Schweißvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmvorrichtung ein Abschirmelement (2), insbesondere ein Trennblech umfasst, welches zwischen den Prozesszonen (7, 3/5) angeordnet ist.Welding device according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding device comprises a shielding element ( 2 ), in particular a separating plate which, between the process zones ( 7 . 3 / 5 ) is arranged.
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