DE102006016148A1

DE102006016148A1 - Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102006016148A1
Application number: DE102006016148A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Bernhardt; Klaus Dipl.-Ing. Goth; Markus Dipl.-Ing. Knöller; Daniel Dipl.-Ing Zauner (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-10-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen und ein Verfahren zu deren Herstellung mittels eines Laserstrahls, wobei mindestens zwei dem Laserstrahl zugewandte Bleche durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech zumindest angeschmolzen werden und wobei in das dem Laserstrahl nächstliegende Blech strahlseitig eine Vertiefung durch mechanisches Umformen eingebracht wird, welche auf der anderen Seite als Erhebung aus der Oberfläche herausragt und als Abstandhalter wirkt, und wobei der Laserstrahl die Schweißverbindung in der Vertiefung erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.
Eine derartige Schweißverbindung und ein solches Verfahren sind bereits aus der DE 3733568 A1 bekannt. Dort werden mindestens zwei dem Laserstrahl zugewandte Bleche durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech zumindest angeschmolzen.
Beim Laserschweißen von 3 oder mehr Blechen treten häufig Qualitätseinbußen hinsichtlich Festigkeit, Dichtigkeit und Korrosion auf, die z.B. auf Nahtmängel wie Absenkungen, Löcher und Poren zurückzuführen sind. Derartige Qualitätseinbußen können für viele Anwendungen nicht toleriert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Schweißverbindung mit geringeren oder ohne derartige Qualitätseinbußen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Die Erfindung ist in Bezug auf das zu schaffende Verfahren und die zu schaffende Schweißverbindung durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Schweißverbindung.
Die Aufgabe wird bezüglich des zu schaffenden Verfahrens zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen mittels eines Laserstrahls, wobei mindestens zwei dem Laserstrahl zugewandte Bleche durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech zumindest angeschmolzen wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in das dem Laserstrahl nächstliegende Blech strahlseitig eine Vertiefung durch mechanisches Umformen eingebracht wird, welche auf der anderen Seite als Erhebung aus der Oberfläche herausragt und als Abstandhalter wirkt und dass der Laserstrahl die Schweißverbindung in der Vertiefung erzeugt.
Hierbei wird lediglich das dem Laserstrahl entfernteste Blech als abgewandtes Blech bezeichnet, während sämtliche weiteren zu verbindenden Bleche als zugewandte Bleche bezeichnet werden.
Das vorstehende Vorgehen erlaubt es, eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung zwischen drei oder mehr Blechen herzustellen, was anderweitig z.B. aufgrund von Ausgasungen kaum möglich ist. Hier dient die laserseitige Vertiefung auf der anderen Seite als Abstandhalter und erlaubt dort eine störungsfreie Ausgasung. Dies ist insbesondere bei beschichteten Blechen vorteilhaft aber auch bei unbeschichteten Blechen können Ausgasungen geringeren Ausmaßes auftreten.
Geeignete Vertiefungen können z.B. eingeprägt werden. Ihre Form ist beliebig und kann z.B. senkenartig oder sickenartig ausgestaltet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden das dem Laserstrahl abgewandte Blech und das ihm benachbarte Blech durch geeignete Mittel beabstandet. Dies ist ebenfalls vor allem für beschichtete Bleche aus den genannten Gründen vorteilhaft.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Vertiefung derart platziert wird, dass sie nicht im Sichtbereich der verbundenen Bleche liegt. Handelt es sich beispielsweise bei den zu verbindenden Blechen um Einbauteile für ein größeres Produkt, z.B. ein Fahrzeug, so sollte die Vertiefung derart platziert werden, dass sie auf der Innenseite oder in einen durch weitere Teile abgeschatteten Bereich liegt, also nicht im Sichtbereich. Dies ist vorteilhaft, da die Schweißverbindung eine sichtbare Nahtabsenkung aufweist.
Die Aufgabe wird bezüglich der zu schaffenden Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen mittels eines Laserstrahls, wobei mindestens zwei dem Laserstrahl zugewandte Bleche von dem Laserstrahl durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech zumindest angeschmolzen sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schweißverbindung in einer Vertiefung des dem Laserstrahl nächstliegenden Bleches angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das dem Laserstrahl abgewandte Blech und das ihm benachbarte Blech durch geeignete Mittel beabstandet sind. Dies erleichtert die Ausgasung beim Schweißprozess.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Vertiefung nicht im Sichtbereich der verbundenen Bauteile liegt.
Nachfolgend werden anhand zweier Ausführungsbeispiele und der 1 und 2 das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schweißverbindung näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 3 Bleche–Schnittansicht vor dem Schweißen
2 Schweißverbindung-Schnittansicht
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden drei Bleche mittels eines Laserstrahls miteinander durch eine Schweißverbindung verbunden. 1 zeigt die drei Bleche vor dem Schweißen. 2 zeigt die fertige Schweißverbindung nichtmaßstabsgetreu und schematisch.
Zur Erzeugung der Schweißverbindung wird in das oberste Blech zunächst eine längliche Vertiefung in Form einer Sicke eingeprägt. Dabei bildet sich auf der Rückseite des Bleches eine herausragende Erhebung aus, welche als Abstandhalter zu dem benachbarten Blech fungiert. Auch die übrigen Bleche werden durch geeignete Anstandhalter voneinander getrennt angeordnet. Danach werden in der Vertiefung die zwei dem Laserstrahl zugewandten Bleche durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech angeschmolzen, wobei Ausgasungen aufgrund der Beabstandung problemlos entweichen können. Aus dem geschmolzenen Blechmaterial bildet sich die Schweißverbindung aus.
Gemäß einem zweiten nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden viele annähernd punkt- und kreisförmige Vertiefungen an geeigneten Positionen in das oberste Blech eingeprägt, wobei sich auf dessen Rückseite wieder herausragende Erhebungen ausbilden, welche als Abstandhalter zu dem benachbarten Blech fungieren. Danach werden Schweißverbindungen analog zu dem ersten Beispiel in den Vertiefungen erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schweißverbindung erweisen sich in den Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Beispiele als besonders geeignet für Anwendungen in der Automobilindustrie.
Insbesondere kann so eine deutliche Verbesserung der Qualität beschichteter Drei-Blech-Verbindungen erreicht werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen mittels eines Laserstrahls, wobei mindestens zwei dem Laserstrahl zugewandte Bleche durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech zumindest angeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in das dem Laserstrahl nächstliegende Blech strahlseitig eine Vertiefung durch mechanisches Umformen eingebracht wird, welche auf der anderen Seite als Erhebung aus der Oberfläche herausragt und als Abstandhalter wirkt, dass der Laserstrahl die Schweißverbindung in der Vertiefung erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Laserstrahl abgewandte Blech und das ihm benachbarte Blech durch geeignete Mittel beabstandet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung derart platziert wird, dass sie nicht im Sichtbereich der verbundenen Bleche liegt.
Schweißverbindung zwischen mindestens drei Blechen, wobei mindestens zwei Bleche von einem Laserstrahl durchgeschmolzen und das dem Laserstrahl abgewandte Blech zumindest angeschmolzen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung in einer Vertiefung des dem Laserstrahl nächstliegenden Bleches angeordnet ist.
Schweißverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Laserstrahl abgewandte Blech und das ihm benachbarte Blech durch geeignete Mittel beabstandet sind.
Schweißverbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung nicht im Sichtbereich der verbundenen Bleche liegt.