DE102005044424A1 - Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens, zu schaffen, welches die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Schweißnähte ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: DOLLAR A - Erzeugen einer Schweißraupe zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wandelementen; DOLLAR A - Versäubern der Schweißnaht durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente, so dass ein geglätteter Übergang zwischen den Wandelementen und der Schweißnaht entsteht.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens.
- Es ist bekannt, eine solche Schweißnaht nach dem Erzeugen der Schweißraupe durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Schleifen oder Fräsen, zu versäubern, um die Schweißnaht zu glätten.
- Eine solche mechanische Bearbeitung ist jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden. Ferner führt die mechanische Bearbeitung zu bleibenden Bearbeitungsspuren, die optisch sichtbar sind, was die Qualität der erzeugten Schweißnaht beeinträchtigt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens, zu schaffen, welches die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Schweißnähte ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens, das folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Erzeugen einer Schweißraupe zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wandelementen;
- – Versäubern der Schweißnaht durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente, so dass ein geglätteter Übergang zwischen den Wandelementen und der Schweißnaht entsteht.
- Der Erfindung liegt somit das Konzept zugrunde, die Übergänge zwischen den miteinander zu verbindenden Wandelementen einerseits und der Schweißraupe andererseits nicht durch mechanisches Abtragen, sondern durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente einzuebnen. Das aufgeschmolzene Material fließt von vorspringenden Bereichen des jeweiligen Übergangs zu zurückspringenden Bereichen des Übergangs, so dass der Übergang zwischen den Wandelementen und der Schweißnaht geglättet und eine optisch besonders hochwertige Schweißnaht erzeugt wird.
- Das erfindungsgemäße Verfahren führt dazu, dass die so hergestellte Schweißnaht einen besonders hohen Qualitätsanspruch erfüllt.
- Ferner wird der Aufwand für einen anschließenden Poliervorgang der Schweißnaht deutlich reduziert.
- Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung einer Schweißnaht an einem gekrümmten Bereich einer Wand des Gegenstands, insbesondere des Spülbeckens.
- Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das zumindest teilweise Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder der angrenzenden Wandelemente mittels eines Lasers erfolgt.
- Laser werden bislang im Spülenbau zum Herstellen von Blechzuschnitten und zum Schweißen verwendet, nicht jedoch zur Nachbearbeitung einer Schweißraupe.
- Besonders günstig ist es, wenn zur Versäuberung ein gepulster Laser verwendet wird.
- Dabei kann die Pulsfrequenz im Bereich von ungefähr 5 Hz bis ungefähr 100 Hz und die Pulsdauer im Bereich von ungefähr 0,5 ms bis ungefähr 2 ms liegen.
- Vorzugsweise wird zur Versäuberung ein Festkörperlaser, beispielsweise ein YAG-Laser, verwendet.
- Die Ausgangsleistung des verwendeten Lasers beträgt vorzugsweise von ungefähr 50 W bis ungefähr 1.000 W.
- Der Versäuberungsvorgang durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder der angrenzenden Wandelemente wird vorteilhafterweise während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr zwei Minuten durchgeführt.
- Die Schweißnaht wird vorzugsweise an einem gekrümmten Bereich der Wand des Gegenstands erzeugt.
- Dabei ist es günstig, wenn die Schweißnaht von einer konvex gekrümmten Außenseite des Gegenstands her geschweißt wird.
- Ferner ist es günstig, wenn die Schweißnaht von einer konkav gekrümmten Innenseite des Gegenstands her versäubert wird.
- Besonders günstig ist es, wenn die Schweißnaht vor dem Versäuberungsvorgang nicht vollständig durchgeschweißt wird. Auf diese Weise lässt sich durch das Fließen des aufgeschmolzenen Materials beim Versäuberungsvorgang ein besonders glatter Übergang zwischen der Schweißnaht und den angrenzenden Wandelementen erreichen.
- Die angrenzenden Wandelemente stehen vor dem Versäubern vorzugsweise auf ihrer zu versäubernden Seite über die Schweißraupe über.
- Zum Herstellen der Schweißraupe kann grundsätzlich jedes hierfür geeignete Schweißverfahren verwendet werden.
- Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schweißraupe unter einer Schutzgasatmosphäre erzeugt wird.
- Besonders günstig ist es, wenn die Schweißraupe mittels eines Wolfram-Inert-Gasschweißverfahrens (WIG-Verfahrens) erzeugt wird.
- Die versäuberte Schweißnaht kann nach dem Versäubern poliert werden, um den optischen Eindruck weiter zu verbessern.
- Anspruch 18 ist auf einen Gegenstand, insbesondere ein Spülbecken, mit mindestens einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißnaht gerichtet.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
- In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische Draufsicht auf einen aus einem Metallblech herausgetrennten Zuschnitt zur Herstellung eines Spülbeckens; -
2 eine schematische perspektivische Darstellung eines aus dem Zuschnitt aus1 durch Stanz- und Biegevorgänge hergestellten Spülbeckens; -
3 eine schematische perspektivische Detailansicht einer vertikalen Schweißnaht und einer Querschweißnaht an der Außenseite eines kugelabschnittsförmigen Eckbereichs des Spülbeckens aus2 , mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles3 in2 ; -
4 einen schematischen horizontalen Schnitt durch die vertikale Schweißnaht aus3 , vor einem mittels eines Lasers durchgeführten Versäuberungsvorgang; und -
5 einen der4 entsprechenden schematischen horizontalen Schnitt durch die vertikale Schweißnaht, nach einem mittels eines Lasers durchgeführten Versäuberungsvorgang. - Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
- Zur Herstellung eines Spülbeckens
100 aus einem metallischen Blechmaterial, insbesondere aus einem Edelstahlmaterial, vorzugsweise aus einem Chrom-Nickel-Stahl-Material, beispielsweise aus dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 (gemäß DIN EN 10088), wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird aus einem Metallblech des gewünschten Materials der in1 dargestellte Blechzuschnitt102 herausgetrennt. - Dieses Heraustrennen des Blechzuschnitts
102 aus dem Ausgangsmaterial kann beispielsweise mittels Laserschneidens erfolgen. - Anschließend werden an dem Blechzuschnitt
102 durch Ausstanzen und Prägen eine Auslauföffnung104 (siehe2 ) und gegebenenfalls auch (nicht dargestellte) Überlauföffnungen erzeugt. - Ferner kann in den mittigen Bodenbereich
106 des Blechzuschnitts102 ein – vorzugsweise zu der Auslauföffnung104 hin gerichtetes – Gefälle eingeprägt werden. - Der mittige Bodenbereich
106 des Blechzuschnitts102 ist von vier Seitenwandbereichen108 umgeben, welche von dem Bodenbereich106 kreuzförmig nach außen abstehen. - Die dem Bodenbereich
106 abgewandten äußeren Er den der Seitenwandbereiche108 werden um jeweils 90° umgebogen, um im Einbauzustand horizontal ausgerichtete Montageflansche110 zu bilden (siehe2 ). - Anschließend werden nacheinander alle vier Seitenwandbereiche
108 an längs der Ränder des Bodenbereichs106 verlaufenden Biegelinien um jeweils 90° mit einem Biegeradius von beispielsweise ungefähr 10 mm so umgebogen oder aufgefaltet, dass die Seitenwandbereiche108 im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und jeweils zwei einander benachbarte Seitenwandbereiche, beispielsweise die Seitenwandbereiche108a und108b , längs ihrer vertikalen seitlichen Kanten112 und an einem im wesentlichen kugelabschnittsförmigen Eckbereich114 aneinander angrenzen. - Damit nach dem Auffalten der Seitenwandbereiche einander benachbarte Seitenwandbereiche
108 möglichst lückenlos aneinander anschließen, ist an dem Blechzuschnitt102 zu beiden Seiten jedes Seitenwandbereichs108 jeweils ein im wesentlichen dreieckiger Vorsprung116 vorgesehen, welcher über die angrenzende, im Montagezustand des Spülbeckens100 im wesentlichen vertikal ausgerichtete seitliche Kante112 des Seitenwandbereichs108 nach außen übersteht. - Um das vorstehend beschriebene Auffalten und die Ausbildung des kugelabschnittsförmigen Eckbereichs
114 des Spülbeckens100 zu ermöglichen, ist der Blechzuschnitt102 ferner im Eckbereich zwischen zwei einander benachbarten Seitenwandbereichen108 mit jeweils drei Einschnitten versehen, die sich beim Auffalten der Seitenwandbereiche108 im wesentlichen schließen. - Von diesen jeweils drei Einschnitten bildet der mittlere Einschnitt
118 im aufgefaltenen Zustand der Seitenwandbereiche108 einen vertikalen Spalt120 (siehe3 ), während die beiden seitlichen Einschnitte122 im aufgefalteten Zustand der Seitenwandbereiche108 jeweils einen horizontal verlaufenden Spalt124 bilden. - Nach dem Auffalten der Seitenwandbereiche
108 werden jeweils zwei aneinander angrenzende Seitenwandbereiche108 , beispielsweise die Seitenwandbereiche108a und108b , durch Verschweißen miteinander verbunden, wobei jeweils eine vertikale Schweißnaht126 , welche den Spalt zwischen einander gegenüberstehenden seitlichen Kanten112 der Seitenwandbereiche108 und den vertikalen Spalt120 im Eckbereich114 verschließt, und eine Querschweißnaht128 , welche die beiden horizontalen Spalte124 im Eckbereich114 verschließt, gebildet werden. - Die Seitenwandbereiche
108 bilden somit durch Schweißen miteinander zu verbindende Wandelemente138 des Spülbeckens100 . - Dieses Verschweißen kann grundsätzlich durch jedes beliebige, geeignete Schweißverfahren, insbesondere ein Schmelzschweißverfahren, durchgeführt werden.
- Vorzugsweise wird die Verschweißung der Seitenwandbereiche
108 mittels eines Wolfram-Inert-Gasschweißverfahrens (WIG-Verfahrens) durchgeführt. - Hierbei handelt es sich um ein Schmelzschweißverfahren, bei welchem ein Lichtbogen mittels einer Wolfram-Elektrode erzeugt wird und die Schweißung in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einer Atmosphäre aus einem der inerten Gase Argon oder Helium oder aus einem Gemisch dieser inerten Gase, durchgeführt wird.
- Vorzugsweise wird die Verschweißung zweier einander benachbarter Seitenwandbereiche
108 ohne Zufuhr von Schweißzusatzstoffen durchgeführt. - Wie am besten aus
4 zu ersehen ist, wird die Schweißung von der konvex gekrümmten Außenseite129 des Spülbeckens100 und der Seitenwandbereiche108 aus durchgeführt, d.h. die Wolfram-Elektrode wird an der Außenseite129 des Spülbeckens100 und der Seitenwandbereiche108 an den zu bildenden Schweißnähten126 ,128 entlang geführt. - Ferner werden die Schweißnähte
126 ,128 nicht komplett durchgeschweißt, was bedeutet, dass das durch Aufschmelzen des Materials der benachbarten Seitenwandbereiche108 und anschließendes Erstarren dieses Materials gebildete Schweißbad130 , welches im folgenden als Schweißraupe132 bezeichnet wird, sich von der Außenseite129 des Spülbeckens100 und der miteinander zu verschweißenden Seitenwandbereiche108 aus nicht ganz bis zu der (konkav gewölbten) Innenseite131 des Spülbeckens100 und der miteinander zu verschweißenden Seitenwandbereiche108 hin erstreckt, sondern nur einen Teil des Spaltes zwischen den miteinander zu verschweißenden Seitenwandbereichen108 ausfüllt, so dass die miteinander zu verschweißenden Seitenwandbereiche108 an ihrer Innenseite über die Schweißraupe132 überstehen. - Nach dem Schweißvorgang liegen somit abrupte Übergänge
134 zwischen der Schweißraupe132 einerseits und den angrenzenden Seitenwandbereichen108 andererseits vor (siehe4 ). - Diese abrupten Übergänge werden nach dem Schweißvorgang durch einen Versäuberungsvorgang geglättet.
- Der Versäuberungsvorgang wird mittels eines Lasers durchgeführt, mit dessen Strahl die Wurzel der Schweißraupe
132 und die angrenzenden Abschnitte der Seitenwandbereiche108 von der (konkav gewölbten) Innenseite131 des Spülbeckens100 und der Seitenwandbereiche108 her so beaufschlagt werden, dass das Material der Schweißraupe132 und das Material der angrenzenden Seitenwandbereiche108 teilweise aufgeschmolzen wird. - Das aufgeschmolzene Material der Seitenwandbereiche
108 , welches über die Schweißraupe132 übersteht, fließt in den Bereich der Schweißraupe132 hinein, so dass nach dem Erstarren dieses aufgeschmolzenen Materials ein die Innenseite der betreffenden Schweißnaht126 ,128 und der angrenzenden Seitenwandbereiche108 überdeckendes Versäuberungsbad136 erzeugt ist, welches einen kontinuierlichen, glatten Übergang zwischen der betreffenden Schweißnaht126 ,128 und den angrenzenden Seitenwandbereichen108 bildet. - Auf diese Weise wird der Bereich der betreffenden Schweißnaht
126 ,128 an der Innenseite131 des Spülbeckens100 und der miteinander verschweißten Seitenwandbereiche108 eingeebnet und optisch praktisch unsichtbar gemacht. - Für den beschriebenen Versäuberungsvorgang wird vorzugsweise ein gepulster Laser verwendet.
- Die Pulsdauer kann dabei im Bereich von ungefähr 0,5 ms bis ungefähr 2 ms liegen.
- Die Pulsfrequenz des gepulsten Lasers beträgt vorzugsweise von ungefähr 5 Hz bis ungefähr 100 Hz, insbesondere ungefähr 20 Hz.
- Die Ausgangsleistung des zur Versäuberung verwendeten Lasers liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 50 W bis ungefähr 1.000 W, insbesondere bei ungefähr 200 W.
- Die zu versäubernden Schweißnähte
126 ,128 werden vorzugsweise während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr 2 Minuten, insbesondere während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr 1 Minute, mit dem Strahl des für die Versäuberung verwendeten Lasers beaufschlagt. - Der zur Versäuberung verwendete Laser kann insbesondere ein Festkörperlaser sein. Vorzugsweise wird ein YAG-Laser verwendet.
- Der Versäuberungsvorgang kann insbesondere manuell durchgeführt werden, wobei eine Bedienungsperson den Laserstrahl manuell über die zu versäubernden Schweißnähte
126 ,128 hinweg bewegt und dabei den Versäuberungsvorgang durch ein Okular beobachtet. - Nachdem die Schweißnähte
126 ,128 auf die vorstehend beschriebene Weise versäubert worden sind, können die versäuberten Schweißnähte126 ,128 an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite poliert werden, beispielsweise mittels Stahlwolle oder eines anderen abrasiven Materials.
Claims (18)
- Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht (
126 ,128 ) an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens (100 ), umfassend folgende Verfahrensschritte: – Erzeugen einer Schweißraupe (132 ) zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wandelementen (138 ); – Versäubern der Schweißnaht (126 ,128 ) durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe (132 ) und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente (138 ), so dass ein geglätteter Übergang zwischen den Wandelementen (138 ) und der Schweißnaht (126 ,128 ) entsteht. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe (
132 ) und/oder der angrenzenden Wandelemente (138 ) mittels eines Lasers erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulster Laser verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulster Laser mit einer Pulsfrequenz von ungefähr 5 Hz bis ungefähr 100 Hz verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulster Laser mit einer Pulsdauer von ungefähr 0,5 ms bis ungefähr 2 ms verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festkörperlaser verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein YAG-Laser verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser mit einer Ausgangsleistung von ungefähr 50 W bis ungefähr 1.000 W verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Versäuberungsvorgang während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr 2 Minuten durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (
126 ,128 ) an einem gekrümmten Bereich der Wand des Gegenstands erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (
126 ,128 ) von einer konvex gekrümmten Außenseite (129 ) des Gegenstands her geschweißt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (
126 ,128 ) von einer konkav gekrümmten Innenseite (131 ) des Gegenstands her versäubert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (
126 ,128 ) vor dem Versäuberungsvorgang nicht vollständig durchgeschweißt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die angrenzenden Wandelemente (
138 ) vor dem Versäubern auf ihrer zu versäubernden Seite (131 ) über die Schweißraupe (132 ) überstehen. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißraupe (
132 ) unter einer Schutzgasatmosphäre erzeugt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißraupe (
132 ) mittels eines Wolfram-Inert-Gasschweißverfahrens erzeugt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (
126 ,128 ) nach dem Versäubern poliert wird. - Gegenstand, insbesondere Spülbecken (
100 ), mit mindestens einer Schweißnaht (126 ,128 ), die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 hergestellt ist.
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