DE102008064268A1 - Laser soldering method for connecting two plates, one of which has organic coating on one-side or both side, comprises burning and/or evaporating organic coating in connecting area of the plates to be connected with one another by laser - Google Patents

Laser soldering method for connecting two plates, one of which has organic coating on one-side or both side, comprises burning and/or evaporating organic coating in connecting area of the plates to be connected with one another by laser Download PDF

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Abstract

The laser soldering method for connecting two plates (14, 14'), one of which has an organic coating (13) on one-side or both side, comprises burning and/or evaporating the organic coating in a connecting area of the plates to be connected with one another by using a laser before laser-soldering. An independent claim is included for a laser device for connecting two plates.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lasergestütztes Fügeverfahren, insbesondere ein Laserlötverfahren, zum Verbinden zumindest zweier Bauteile, insbesondere Bleche, von denen zumindest eines eine ein- oder beidseitige organische Beschichtung aufweist.The The present invention relates to a laser-assisted joining method. in particular a laser soldering method, for connecting at least two components, in particular sheets, of which at least one has a one- or two-sided organic coating.

Beim lasergestützten Fügen organisch beschichteter Bleche, insbesondere beim Laserlöten solcher Bleche, die aus der DE 10 2006 062 346 A1 bekannt sind, können Poren sowie andere optische oder intermetallurgische Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Welligkeiten oder Zacken, in der Schweiß- bzw. Lötnaht nach dem Fügeprozess auftreten. Dies beeinträchtigt zum einen die Optik der Schweiß- bzw. Lötnaht, so dass diese Art der Fügetechnik nicht im Sichtbereich zum Einsatz kommen kann oder eine derart hergestellte Schweiß- bzw. Lötnaht zumindest nachträglich nachgearbeitet werden oder durch eine Abdeckung verdeckt werden sollte und zum anderen besteht die Gefahr der Undichtheit einer solchen Schweiß- bzw. Lötnaht. Da der Einsatz organisch vorbeschichteter Bleche jedoch aus Korrosionsschutzgründen an vielen Stellen erforderlich ist, ist die Porenbildung in der Schweiß- bzw. Lötnaht ein erheblicher Nachteil beim Laserlöten bzw. Laserschweißen solcher Bleche.In the laser-assisted joining of organically coated metal sheets, in particular in the laser soldering of such metal sheets, from the DE 10 2006 062 346 A1 are known, pores and other optical or intermetallic irregularities such. B. ripples or prongs, occur in the welding or soldering seam after the joining process. On the one hand, this impairs the appearance of the welding seam or solder seam, so that this type of joining technique can not be used in the field of vision or a welding or soldering seam produced in this way can be at least subsequently reworked or covered by a cover and on the other hand the risk of leakage of such welding or soldering seam. However, since the use of organic precoated sheets is required for corrosion protection reasons in many places, the pore formation in the weld or solder seam is a significant disadvantage in laser soldering or laser welding of such sheets.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein lasergestütztes Fügeverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine zumindest verminderte Porenbildung in der Schweiß- bzw. Lötnaht auszeichnet. Des Weiteren beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit einer Laservorrichtung zur Durchführung eines solchen lasergestützten Fügeverfahrens.The The present invention addresses the problem of for a laser-assisted joining process to provide an improved embodiment, in particular by at least reduced pore formation in the welding or Lötnaht distinguished. Furthermore busy the present invention with a laser device to carry out such a laser-assisted joining method.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.The Invention solves this problem by the objects the independent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Energie eines Lasers vor einem eigentlichen Fügeprozess dazu zu nutzen, die organische Beschichtung zumindest zweier, miteinander zu fügender Bauteile, insbesondere Bleche, in einem späteren Verbindungsbereich durch Verdampfen und/oder Verbrennen zu entfernen. Durch das dem Fügeprozess vorangehende Entfernen der organischen Beschichtung kann die organische Beschichtung während des lasergestützten Fügeprozesses nicht mehr zu der sonst üblichen Porenbildung oder anderen Unregelmäßigkeiten in der Fügenaht führen. Aufgrund des Verhinderns der Porenbildung ist eine Fügenaht nun auch optisch ansprechender, wodurch diese Fügetechnik auch in einem Sichtbereich zum Einsatz kommen kann, während die Gefahr der Undichtheit der Fügenaht ebenfalls verringert ist.The Invention is based on the general idea, an energy of a Lasers before an actual joining process to use the organic coating at least two, to be joined together Components, in particular sheets, in a later connection area by evaporation and / or burning to remove. Through the joining process previous removal of the organic coating may be the organic Coating not during the laser-assisted joining process more about the usual pore formation or other irregularities in the seam. Due to the prevention the pore formation is now also visually appealing whereby this joining technique is also used in a field of vision can come while the danger of leaking seam is also reduced.

Im Wesentlichen ist das dem Fügeprozess vorangehende Entfernen der organischen Beschichtung mit einer Laservorrichtung durchführbar, die einen Laser oder zwei Laser oder einen Haupt- und einen Nebenfokus eines Lasers aufweist.in the The essential thing is the removal preceding the joining process the organic coating with a laser device feasible, the one laser or two lasers or one main and one minor focus a laser has.

In der Ausführungsform mit einem Laser kann der Laser dazu genutzt werden, um vor dem Löten den Verbindungsbereich der miteinander zu verbindenden Bauteile von der organischen Beschichtung zu reinigen, indem die organische Beschichtung durch Verbrennen und/oder Verdampfen entfernt wird. Da in diesem Fall nur ein Laser vorhanden ist, muss der Verbindungsbereich der zu verbindenden Bauteile zweimal von dem Laser überstrichen werden. Einmal zum Entfernen der organischen Beschichtung und einmal zum Fügen der zu verbindenden Bauteile. Dazu ist es vorteilhaft, wenn der Laser in seiner Leistung regulierbar ist, da bei dem Entfernen der organischen Beschichtung vermieden werden sollte, dass die Bauteile oder eine eventuelle, metallische Korrosionsschutzschicht durch den Laser beschädigt wird.In In the embodiment with a laser, the laser can do so used to solder the connection area before soldering the components to be joined together from the organic coating to clean it by burning the organic coating and / or evaporation is removed. Because in this case only one laser is present, the connection area of the components to be connected must be be scanned twice by the laser. Once to remove the organic coating and once to join the connecting components. For this it is advantageous if the laser is in its performance is adjustable, as in the removal of the organic Coating should be avoided that the components or a possible, metallic corrosion protection layer by the laser is damaged.

In der Ausführungsform mit zwei Lasern, wobei einer der Laser zum Fügen der Bauteile und der andere Laser zum Entfernen der organischen Beschichtung ausgebildet ist, kann ein Vorreinigungslaser zum Entfernen der organischen Beschichtung am Werkzeug integriert werden, der eine geringere Leistung aufweist als ein Fügelaser zum Fügen der Bauteile. Da die Zersetzungstemperatur der organischen Beschichtung üblicherweise deutlich geringer als die der metallischen Bauteile und der metallischen Antikorrosionsschicht ist, werden diese durch einen solchen integrierten Vorreinigungslaser nicht beeinträchtigt.In the embodiment with two lasers, wherein one of the lasers for joining the components and the other laser for removal the organic coating is formed, a pre-cleaning laser integrated to remove the organic coating on the tool which has a lower performance than a Fügelaser for joining the components. As the decomposition temperature of the organic coating usually significantly lower than the metallic components and the metallic anti-corrosion layer These are through such an integrated pre-cleaning laser not impaired.

In einer alternativen Ausführungsform weist die Laservorrichtung einen Laser auf, deren Laserstrahl in einen Haupt- und einen Nebenfokus aufgeteilt wird. Der Hauptfokus ist in seiner Intensität stärker als der Nebenfokus und wird zum Fügen der miteinander zu verbindenden Bauteile verwendet, während der Nebenfokus mit seiner geringeren Intensität zum Entfernen der organischen Beschichtung verwendet wird, ohne dabei die Bauteile oder eine eventuelle, metallische Korrosionsschutzschicht zu beschädigen.In an alternative embodiment, the laser device a laser whose laser beam into a main and a secondary focus is split. The main focus is in its intensity stronger than the secondary focus and becomes the joining used the components to be joined while the minor focus with its lower intensity removal the organic coating is used without affecting the components or to damage a possible metallic corrosion protection layer.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawing and from the associated Description of the figures with reference to the drawing.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It will be understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the To leave the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment of the invention is in the Drawing and shown in the following description explained in more detail.

Die einzige 1 zeigt eine Laservorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen lasergestützten Fügeverfahrens organisch beschichteter Bauteile.The only 1 shows a laser device for performing a laser-assisted joining method according to the invention of organically coated components.

Entsprechend der 1, umfasst eine Laservorrichtung 1 ein Gehäuse 2, eine einen Laserstrahl 3 erzeugende Laserquelle 4, einen Laserstrahlteiler 5, einen Hauptfokus 6, einen Nebenfokus 7 und einen Umlenkspiegel 8. In dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Vorreinigungslaser 9, den Nebenfokus 7 des Laserstrahls 3 und einen Vorreinigungslasergehäuseabschnitt 10 des Gehäuses 2, während ein Fügelaser 11 einen Hauptfokus 6 des Laserstrahls 3 und ein Fügelasergehäuseabschnitt 12 des Gehäuses 2 aufweist. In einer anderen Ausführungsform weist der Vorreinigungslaser 9 eine eigene Laserquelle auf und der Nebenfokus 7 wird nicht aus einer dem Vorreinigungslaser 9 und dem Fügelaser 11 gemeinsamen Laserquelle 4 gespeist. Beiden Ausführungsformen gemeinsam ist eine im Vergleich zum Fügelaser 11 geringere Leistungsintensität des Vorreinigungslasers 9, der zur Entfernung einer organischen Beschichtung 13 von zwei miteinander zu verbindenden Bauteile 14, 14' vorgesehen ist. Durch diese geringere Leistungsintensität des Vorreinigungslasers 9 werden die Bauteile 14, 14' und gegebenenfalls auch eine eventuell vorhandene metallische Antikorrosionsschicht nicht angegriffen.According to the 1 , Includes a laser device 1 a housing 2 , a laser beam three generating laser source 4 , a laser beam splitter 5 , a main focus 6 , a secondary focus 7 and a deflecting mirror 8th , In this preferred embodiment, a pre-cleaning laser comprises 9 , the secondary focus 7 of the laser beam three and a pre-cleaning laser housing section 10 of the housing 2 while a staple fiber 11 a main focus 6 of the laser beam three and a Fügelasergehäuseabschnitt 12 of the housing 2 having. In another embodiment, the pre-cleaning laser 9 its own laser source on and the secondary focus 7 does not come from a pre-cleaning laser 9 and the staple fiber 11 common laser source 4 fed. Common to both embodiments is one in comparison to Fügelaser 11 lower power intensity of the pre-cleaning laser 9 which removes an organic coating 13 of two components to be joined together 14 . 14 ' is provided. Due to this lower power intensity of the pre-cleaning laser 9 become the components 14 . 14 ' and possibly also a possibly existing metallic Antikorrosionsschicht not attacked.

Des Weiteren kann der Vorreinigungslaser 9 auch mit einer Ausblas-/Ansaugvorrichtung ausgestattet sein, um eventuell auf den Bauteilen 14, 14' im Verbindungsbereich verbleibende Reste der organischen Beschichtung 13 wegzublasen und/oder wegzusaugen bzw. die Abtragung durch Verdampfen oder Verbrennen der organischen Beschichtung 13 zu erleichtern und zu unterstützen.Furthermore, the pre-cleaning laser 9 also be equipped with a blower / aspirator to possibly on the components 14 . 14 ' in the connection area remaining residues of the organic coating 13 wegzuschaugen and / or suck away or the removal by evaporation or burning of the organic coating 13 to facilitate and support.

Ebenfalls zweckmäßig ist es, den Vorreinigungslaser 9 weniger stark fokussiert auszubilden als den Fügelaser 11. Durch die geringere Fokussierung des Vorreinigungslasers 9 kann der Verbindungsbereich der Bauteile 14, 14' breiter bearbeitet und gereinigt werden, so dass eine durch das lasergestützte Fügeverfahren entstehende Fügenaht 15 an ihren Rändern mit der organischen Beschichtung 13 nicht in Berührung kommt.It is also appropriate, the pre-cleaning laser 9 form less focused than the Fügelaser 11 , Due to the lower focus of the pre-cleaning laser 9 can be the connection area of the components 14 . 14 ' be wider processed and cleaned, so that a resulting from the laser-assisted joining seam 15 at their edges with the organic coating 13 does not come into contact.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Vorreinigungslaser 9 und der Fügelaser 11 in Richtung der zu bildenden Fügenaht 15 hintereinander angeordnet. Dadurch lässt sich die Entfernung der organischen Beschichtung mit dem zeitlich versetzt nachfolgenden, lasergestützten Fügen der zu verbindenden Bauteile 14, 14' in einem Prozessschritt durchführen. In einem Übergangsbereich ist es mit dieser Ausführungsform der Laservorrichtung 1 möglich, von einem hintereinander angeordneten Tandemmodus zu einem Parallelmodus überzugehen. Dies ist vor allem in den Ecken der Fügenaht 15 vorteilhaft.In a preferred embodiment, the pre-cleaning laser 9 and the staple fiber 11 in the direction of the joint seam to be formed 15 arranged one behind the other. This allows the removal of the organic coating with the temporally offset following, laser-assisted joining of the components to be joined 14 . 14 ' in a process step. In a transition region it is with this embodiment of the laser device 1 possible to move from a tandem mode arranged in tandem to a parallel mode. This is especially in the corners of the joint seam 15 advantageous.

Die so beschriebene Ausführungsform einer Laservorrichtung 1 kann sowohl zum Laserschweißen als auch zum Laserlöten verwendet werden. Im Falle des Laserlötens ist die Laservorrichtung 1 allerdings zusätzlich mit einer Zuführvorrichtung 16 zum Einbringen eines Lötmaterials 17 in den Verbindungsbereich der zu verbindenden Bauteile 14, 14' ausgestattet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zuführvorrichtung 16 so angeordnet, dass, wie in 1 dargestellt, in schleppender Anordnung lasergelötet werden kann. Es ist aber auch denkbar, die Zuführvorrichtung 16 so anzuordnen, dass ein Laserlöten in stechender Anordnung durchführbar ist.The embodiment of a laser device described in this way 1 can be used both for laser welding and for laser soldering. In the case of laser soldering, the laser device 1 but in addition with a feeder 16 for introducing a soldering material 17 in the connection region of the components to be connected 14 . 14 ' fitted. In a preferred embodiment, the delivery device is 16 arranged so that, as in 1 shown, can be laser-brazed in schleppender arrangement. But it is also conceivable, the feeder 16 to arrange so that a laser soldering in a piercing arrangement is feasible.

Solche erfindungsgemäßen Ausführungsformen ermöglichen ein Laserschweißen oder Laserlöten, bei dem die Fügenaht 15 porenfrei gebildet werden kann. Dadurch kann ein solches lasergestütztes Fügeverfahren bei organisch beschichteten Bauteilen zum Einsatz kommen und Sekundärmaßnahmen, wie zum Beispiel Kunststoffabdeckungen oder PVC-Nahtabdichtungen können eingespart werden.Such embodiments according to the invention enable laser welding or laser soldering, in which the joint seam 15 can be formed without pores. As a result, such a laser-assisted joining method can be used with organically coated components, and secondary measures such as, for example, plastic covers or PVC seam seals can be saved.

Alternativ zu der gemäß der 1 gezeigten Ausführungsform ist auch denkbar dass die Laservorrichtung 1 einen bezüglich seiner Leistung regulierbaren Laser 4 aufweist, der sowohl zum Fügen der Bauteile 14, 14' als auch zum Entfernen der organischen Beschichtung 13 ausgebildet ist.Alternatively to that according to the 1 embodiment shown is also conceivable that the laser device 1 a laser that is adjustable in terms of its power 4 having, both for joining the components 14 . 14 ' as well as to remove the organic coating 13 is trained.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102006062346 A1 [0002] - DE 102006062346 A1 [0002]

Claims (2)

Lasergestütztes Fügeverfahren, insbesondere ein Laserlötverfahren, zum Verbinden zumindest zweier Bauteile (14, 14'), insbesondere Bleche, von denen zumindest eines eine ein- oder beidseitige organische Beschichtung (13) aufweist, bei dem vor dem eigentlichen Laser gestützten Fügen, insbesondere vor dem Laserlöten, die organische Beschichtung (13) im Verbindungsbereich der miteinander zu verbindenden Bauteile (14, 14') mittels Laser entfernt, insbesondere verbrannt und/oder verdampft, wird.Laser-assisted joining method, in particular a laser soldering method, for connecting at least two components ( 14 . 14 ' ), in particular sheets, of which at least one is a one- or two-sided organic coating ( 13 ), in which prior to the actual laser assisted joining, in particular before laser soldering, the organic coating ( 13 ) in the connection region of the components to be joined together ( 14 . 14 ' ) is removed by laser, in particular burned and / or evaporated. Laservorrichtung (1) zum Durchführen des Laser gestützten Fügeverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Laservorrichtung (1) zwei Laser (9, 11) aufweist, wovon der eine Laser (11) zum Fügen und der andere Laser (9) zum Entfernen der organischen Beschichtung (13) ausgebildet ist, oder – die Laservorrichtung (1) einen bezüglich seiner Leistung regulierbaren Laser aufweist, der sowohl zum Fügen der Bauteile (14, 14') als auch zum Entfernen der organischen Beschichtung (13) ausgebildet ist, oder – die Laservorrichtung (1) einen Laser (4) aufweist, deren austretender Laserstrahl (3) in einen Haupt- (6) und einen Nebenfocus (7) aufgeteilt ist, wobei der Hauptfocus (6) zum Fügen und der Nebenfocus (7) zum Entfernen der organischen Beschichtung (13) geeignet ist.Laser device ( 1 ) for carrying out the laser-assisted joining method according to claim 1, characterized in that - the laser device ( 1 ) two lasers ( 9 . 11 ), of which one laser ( 11 ) for joining and the other laser ( 9 ) for removing the organic coating ( 13 ), or - the laser device ( 1 ) has a laser that is adjustable in terms of its power, which is used both for joining the components ( 14 . 14 ' ) as well as for removing the organic coating ( 13 ), or - the laser device ( 1 ) a laser ( 4 ), whose exiting laser beam ( three ) into a main ( 6 ) and a minor focus ( 7 ), the main focus ( 6 ) for joining and the minor focus ( 7 ) for removing the organic coating ( 13 ) suitable is.
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