DE102007031950A1 - Method and apparatus for welding - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laserschweißen mit dem Ziel der Vermeidung von Rissen unmittelbar nach dem Schweißvorgang und die Erhöhung des Energieinhaltes des Nahtbereiches zur Reduzierung der Abkühlungsgeschwindigkeit zur besseren Einstellung der Materialeigenschaften. Hierzu wird verfahrensmäßig vorgeschlagen, dass der Startzeitpunkt für den Beginn der Nacherwäres unabhängig von der Geschwindigkeit des Vorschubes des Lasers einstellbar ist. Vorrichtungsmäßig ist vorgesehen, dass der Laser (2) an einem Fahrwagen (6) angeordnet ist, der parallel zur zu legenden Schweißnaht verfahrbar ist und dass die Vorwärmquelle (4) und die Nachwärmquelle (5) ebenfalls an Fahrwagen (6, 7) angeordnet sind, deren Bewegungsrichtung der des Lasers entspricht.The invention relates to a method and a device for laser welding with the aim of avoiding cracks immediately after the welding process and increasing the energy content of the seam area to reduce the cooling rate for better adjustment of the material properties. For this purpose, it is proposed in terms of the method that the starting time for the beginning of the subsequent heating is adjustable independently of the speed of the advance of the laser. In terms of apparatus, it is provided that the laser (2) is arranged on a trolley (6) which is movable parallel to the weld seam to be laid and that the preheating source (4) and the reheating source (5) are also arranged on carriages (6, 7) whose direction of movement corresponds to that of the laser.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von Blechen mit einer Vor- und/oder Nacherwärmung im Bereich der Schweißnaht, sowie eine Vorrichtung hierzu.The The invention relates to a method for welding sheet metal with a and / or reheating in the area of the weld, and a device for this purpose.

Die Verschweißung von Bändern in Bandschweißmaschinen, also beispielsweise das Band an Band schweißen für Coil-Linien, erfordert für die unterschiedlichen zu verschweißenden Bänder (Dicke, Stahlqualität) eine hohe Flexibilität bei der Wärmebehandlung.The welding of ribbons in strip welding machines, So for example, the band to tape welding for coil lines, requires for the different to be welded bands (Thickness, steel quality) a high flexibility in the heat treatment.

Typischerweise werden dünne Bänder mit größeren Schweißgeschwindigkeiten verschweißt als dicke Bänder, wobei allerdings die Schweißgeschwindigkeit bei gleicher Dicke zusätzlich schwanken kann (z. B. Stahlqualitätsabhängig).typically, become thin bands with higher welding speeds welded as thick ribbons, however, the welding speed in addition with the same thickness can fluctuate (eg depending on steel quality).

Aus der DE 10 2004 001 166 A1 ist es bekannt, bei Laserschweißen eine Vor- und/oder Nacherwärmung des Schweißnahtbereiches vorzunehmem, um damit einen Verlust an Duktilität im Nahtbereich möglichst gering zu halten.From the DE 10 2004 001 166 A1 It is known to perform a pre-heating and / or reheating of the weld seam area during laser welding in order to minimize the loss of ductility in the seam area.

Diese Wärmebehandlung kann dabei auf zwei verschiedene Arten erfolgen, und zwar wird mit dem selben Laser gearbeitet der auch für die Schweißung eingesetzt wird.These heat treatment can be done in two different ways, and that is with the the same laser used for welding becomes.

Der Laser kann dabei mit im Wesentlichen gleicher Leistung wie beim Schweißen, gleicher Fokussierung aber erhöhter Vorschubgeschwindigkeit gefahren werden.Of the Laser can do so with essentially the same performance as the Welding, same focus but higher Feed speed to be driven.

Alternativ kann der Laser mit im Wesentlichen gleicher Leistung, erhöhter Fokussierung und ggf. verringertem Vorschub gefahren werden.alternative the laser can with essentially the same power, increased focus and possibly reduced feed.

Ziel der Vorwärmung ist die Rissvermeidung unmittelbar nach dem Schweißvorgang und die Erhöhung des Energieinhaltes des Nahtbereiches zur Reduzierung der Abkühlungsgeschwindigkeit zur besseren Einstellung der Materialeigenschaften unmittelbar nach dem Schweißen.aim the preheating is the crack prevention immediately after the welding process and the increase the energy content of the seam area to reduce the cooling rate for better adjustment of the material properties immediately after welding.

Die Nacherwärmung dient dabei zur weiteren Reduzierung der Abkühlgeschwindigkeit und/oder des Haltens der Temperatur zum Zwecke der Wärmebehandlung der Schweißnaht und deren Umgebung. Es kann damit auch eine Wiedererwärmung erfolgen.The reheating serves to further reduce the cooling rate and / or holding the temperature for the purpose of heat treatment of the weld and their environment. It can also be done with a reheat.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Flexibilität der Wärmebehandlung zu verbessern.task The invention is to improve the flexibility of the heat treatment.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Schweißen von Blechen mit einer Vor- und/oder Nacherwärmung im Bereich der Schweißnaht, dadurch, dass der Startzeitpunkt für den Beginn der Nacherwärmung bezogen auf die Beendigung des Schweißvorganges unabhängig von der Geschwindigkeit des Vorschubes des Schweißgerätes einstellbar ist.Is solved this object according to the invention in a Method of welding of sheet metal with a preheating and / or reheating in the region of the weld, characterized that the start time for the Beginning of reheating based on the completion of the welding process regardless of the Speed of feed of the welding machine is adjustable.

Dadurch kann eine sehr flexible Wärmebehandlung vorgenommen werden, und zwar insbesondere unabhängig vom vorausgehenden Schweißen.Thereby can be a very flexible heat treatment be made, in particular independently of the preceding welding.

Dabei kann die Nachwärmquelle dem Laser nachgeführt werden, wobei der Abstand zwischen dem Schweißgerät und der Nachwärmquelle einstellbar ist.there can the residual heat source followed by the laser be, with the distance between the welder and the Nachwärmquelle is adjustable.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schweißgerät an einem Fahrwagen angeordnet, der parallel zur zu legenden Schweißnaht verfahrbar ist und die Vorwärmquelle und die Nachwärmquelle sind ebenfalls an Fahrwagen angeordnet, deren Bewegungsrichtung der des Schweißgerätes entspricht.To According to one embodiment of the invention, the welding device is arranged on a carriage which parallel to the weld to be laid is movable and the preheating source and the Nachwärmquelle are also arranged on carriages whose direction of movement of the Welding machine corresponds.

Die Vorwärmquelle und die Nachwärmquelle können an getrennten Fahrwagen angeordnet sein.The preheating source and the residual heat source can be arranged separate carriage.

Dabei ist es möglich, dass am Fahrwagen für das Schweißgerät auch die Vorwärmquelle angeordnet ist.there Is it possible, that on the carriage for the Welding machine also the preheating source is arranged.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann aber auch für die Vorwärmquelle und die Nachwärmquelle ein gemeinsamer Fahrwagen vorgesehen sein, wobei aber die Nachwärmquelle zusätzlich relativ zum Fahrwagen verschiebbar gelagert ist.To However, a further embodiment can also for the preheating and the Nachwärmquelle a common carriage be provided, but with the Nachwärmquelle additionally is mounted displaceably relative to the carriage.

Die Fahrwagen können – nach einer weiteren Ausführung – oberhalb der zu legenden Schweißnaht angeordnet sind bzw. alternativ kann der Fahrwagen für die Vorwärmquelle oberhalb und der Fahrwagen für die Nachwärmquelle unterhalb des zu schweißenden Bleches verfahrbar sein.The Trolleys can - after one further version - above the weld to be laid are arranged or alternatively, the carriage for the preheating source above and the carriage for the residual heat source below the to be welded Sheet metal be moved.

Vorzugsweise sind die Fahrwagen unabhängig voneinander antreibbar.Preferably the carriages are independent drivable from each other.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass der hier verwendete Begriff des Fahrwagens für eine mobile Einrichtung steht, an der das Gerät zum Schweißen und die Wärmequellen angeordnet sind, so dass diese örtlich veränderbar sind. Beispiele hierfür sind einerseits Wagen ähnliche Konstruktionen aber auch Gleitführungen oder Magnetführungen.It It should be noted at this point that the term used here Trolley for a mobile device stands at which the device for welding and the heat sources are arranged so that these locally variable are. Examples of this On the one hand are carriages similar Constructions but also sliding guides or magnetic guides.

Für die Vor- und/oder Nacherwärmung können Linieninduktoren oder vergleichbare Wärmequellen vorgesehen sein.For the pros and / or reheating can Line inductors or comparable heat sources may be provided.

Vorzugsweise kommt als Schweißgerät erfindungsgemäß ein Laser zum Einsatz.Preferably comes as a welding device according to the invention a laser for use.

Die Erfindung soll nachfolgend näher erläutert werden, und zwar mit Bezug auf die Zeichnungen.The Invention will be described in more detail below explained with reference to the drawings.

Dabei zeigen diethere show the

1–3 schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele für die Fahrwagen und 1 - 3 schematically different embodiments of the carriage and

4 eine Abkühlungskurve 4 a cooling curve

Bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen wird von von zwei ortsfest angeordneten Blechen 1 ausgegangen, die Band an Band miteinander zu verschweißen sind.In the in the 1 to 3 shown embodiments of two fixedly arranged sheets 1 assumed the tape to be welded together on tape.

Die Schweißrichtung liegt dabei in der Papierebene, verläuft als von rechts nach links. Dargestellt sind immer die drei Einrichtungen, und zwar der Laserkopf 2, der den Schweißpunkt 3 in der Naht bestimmt, sowie die Vorwärmqueile 4 und die Nachwärmquelle 5. Beide sind hier als Induktoren bezeichnet.The direction of welding lies in the plane of the paper, running from right to left. Shown are always the three facilities, namely the laser head 2 that the weld point 3 determined in the seam, as well as the Vorwärmqueile 4 and the residual heat source 5 , Both are referred to herein as inductors.

Nach dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel trägt ein Fahrwagen 6 den Laser und die Vorwärmquelle 4.After the in 1 shown embodiment carries a carriage 6 the laser and the preheating source 4 ,

Die Nachwärmquelle 5 ist an einem eigenen Fahrwagen 7 angeordnet. Da die Fahrwagen 6 und 7 getrennt antreibbar sind, kann die Bewegung oder Verschiebung des hinteren Fahrwagens 7 unabhängig von dem vorderen Fahrwagen 6 erfolgen. Damit lässt sich dann aber auch der Abstand A einstellen, was wiederum bedeutet, dass der Startzeitpunkt für den Beginn der Nacherwärmung unabhängig von der Beendigung des Schweißvorganges einstellbar ist.The residual heat source 5 is on a separate vehicle 7 arranged. Because the cars 6 and 7 can be driven separately, the movement or displacement of the rear carriage 7 regardless of the front carriage 6 respectively. But then the distance A can be adjusted, which in turn means that the start time for the beginning of the reheating is independent of the termination of the welding process adjustable.

Die beiden Fahrwagen 6 und 7 können auf einem Schienensystem oder einem entsprechenden Fahrweg 8 bewegt werden.The two carriages 6 and 7 can on a rail system or a corresponding infrastructure 8th to be moved.

Wie oben bereits erwähnt, sind die Fahrwagen nur als Synonym für eine Bewegungseinrichtung dargestellt worden.As already mentioned above, the carriages are shown only as a synonym for a movement device Service.

Die 2 zeigt in Abwandlung der 1 lediglich, dass der Fahrweg 8 auch ober- und unterhalb des Bleches 1 angeordnet sein kann.The 2 shows in a modification of 1 only that the driveway 8th also above and below the sheet 1 can be arranged.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach 3 ist für die Vorwärmquelle 4, den Laser 2 und die Nachwärmquelle 5 ein gemeinsamer Fahrwagen 9 dargestellt, wobei allerdings in oder an diesem der Fahrwagen 7 relativ verschiebbar angeordnet ist.According to the further embodiment 3 is for the preheat source 4 , the laser 2 and the residual heat source 5 a common carriage 9 represented, however, in or on this of the carriage 7 is arranged relatively displaceable.

Es sei noch erwähnt, dass die Vorwärmquelle 4 nur optional vorhanden ist.It should be noted that the preheating source 4 only available as an option.

Die 4 zeigt schließlich eine Abkühlungskurve, wobei

t_s
der Schweißzeitpunkt
t_n0
die Startzeit der Nacherwärmung
t_n1
die Endzeit der Nacherwärmung
sind.The 4 finally shows a cooling curve, wherein
t_s
the welding time
t_n0
the start time of reheating
t_n1
the end time of reheating
are.

Ein vergleichbarer Wärmebehandlungsprozeß bezüglich des Startzeitpunktes der Nacherwärmung ist bei unterschiedlichen Schweißgeschwindigkeiten v nur durch die Variation des Abstandes A zwischen Laser und Nachwärmquelle möglich, wobei für A = v·(t_n0 – t_s)gilt.A comparable heat treatment process with respect to the starting time of reheating is possible at different welding speeds v only by the variation of the distance A between the laser and the reheat source, wherein for A = v · (t_n0 - t_s) applies.

Das Temperaturniveau am Ende der Nacherwärmung wird durch die geschwindigkeitsabhängige Variation der Heizleistung der Nachwärmquelle eingestellt. Die Aufheizrate K/s unterscheidet sich.The Temperature level at the end of reheating is determined by the speed-dependent variation the heating power of the Nachwärmquelle set. The heating rate K / s is different.

Claims (10)

Verfahren zum Schweißen von Blechen mit einer Vor- und/oder Nacherwärmung im Bereich der Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, dass der Startzeitpunkt für den Beginn der Nacherwärmung bezogen auf die Beendigung des Schweißvorganges unabhängig von der Geschwindigkeit des Vorschubes des Schweißgerätes einstellbar ist.A method of welding sheets with a preheating and / or reheating in the region of the weld, characterized in that the starting time for the beginning of reheating based on the completion of the welding process is independent of the speed of feed of the welding device adjustable. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachwärmquelle dem Schweißgerät nachgeführt wird und dass der Abstand zwischen dem Schweißgerät und der Nachwärmquelle einstellbar ist.Method according to claim 1, characterized in that that the residual heat source the welding device is tracked and that the distance between the welder and the reheat source is adjustable. Vorrichtung zum Schweißen mit einem Schweißgerät für die Ausführung des Schweißvorganges und einer Vor- und/oder Nachwärmquelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißgerät (2) an einem Fahrwagen (6) angeordnet ist, der parallel zur zu legenden Schweißnaht verfahrbar ist und dass die Vorwärmquelle (4) und die Nachwärmquelle (5) ebenfalls an Fahrwagen (6, 7) angeordnet sind, deren Bewegungsrichtung der des Schweißgerätes entspricht.Device for welding with a welding device for carrying out the welding process and a pre-heating and / or Nachwärmquelle, characterized in that the welding device ( 2 ) on a vehicle ( 6 ) is arranged, which is movable parallel to the weld to be laid and that the preheating source ( 4 ) and the residual heat source ( 5 ) also on vehicles ( 6 . 7 ) are arranged, whose direction of movement corresponds to that of the welding device. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Vorwärmquelle (4) und Nachwärmquelle (5) an getrennten Fahrwagen (6 bzw. 7) angeordnet sind.Apparatus according to claim 3, characterized in that preheating source ( 4 ) and residual heat source ( 5 ) on separate carriages ( 6 respectively. 7 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwagen (6) für das Schweißgerät (2) auch die Vorwärmquelle (4) angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the carriage ( 6 ) for the welding device ( 2 ) also the preheating source ( 4 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorwärmquelle (4) und die Nachwärmquelle (5) ein gemeinsamer Fahrwagen (9) vorgesehen ist, wobei aber die Nachwärmquelle (5) zusätzlich relativ zum Fahrwagen (9) verschiebbar angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that for the preheating source ( 4 ) and the residual heat source ( 5 ) a common carriage ( 9 ), but the residual heat source ( 5 ) additionally relative to the carriage ( 9 ) is arranged displaceably. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwagen (6, 7) oberhalb der zu legenden Schweißnaht angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carriages ( 6 . 7 ) are arranged above the weld to be laid. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwagen (6) für die Vorwärmquelle (4) oberhalb und der Fahrwagen (7) für die Nachwärmquelle (5) unterhalb des zu schweißenden Bleches (1) verfahrbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carriage ( 6 ) for the preheating source ( 4 ) above and the carriage ( 7 ) for the residual heat source ( 5 ) below the sheet to be welded ( 1 ) is movable. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwagen (6, 7) unabhängig voneinander antreibbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carriages ( 6 . 7 ) are independently drivable. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißgerät ein Laser ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the welder is a laser is.
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