DE102009011036B4

DE102009011036B4 - Apparatus and method for welding wires

Info

Publication number: DE102009011036B4
Application number: DE102009011036A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hausmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-03-03
Also published as: DE102009011036A1

Abstract

Verfahren zum Schweißen von Drähten mittels einer Laserquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verschweißenden Drähte (2) mittels einer Führungseinrichtung (8a, 8b) aufeinandergeführt und anschließend verschweißt werden, wobei mittels eines Kraftelementes (6) die zu verschweißenden Drähte (2) vor dem Verschweißen mit einer vom Kraftelement (6) applizierten Kraft aufeinandergefahren werden, wobei beim Verschweißen der zu verschweißenden Drähte (2) mittels eines bzw. des Kraftelementes (6) die zu verschweißenden Drähte (2) ineinander gefahren werden, wobei mittels eines Wegbegrenzungselementes (7) das Ineinanderfahren der Drähte begrenzt wird, derart, dass beim Verschweißen der Drähte (2) die entstehende Schweißstelle (3) sich nicht im wesentlichen über den radialen Querschnitt der Drähte (2) erstreckt.Method for welding wires by means of a laser source, characterized in that the wires (2) to be welded are guided on one another by means of a guide device (8a, 8b) and subsequently welded, wherein the wires (2) to be welded are connected by means of a force element (6) Welding with a force applied by the force element (6) force are driven together, wherein when welding the wires to be welded (2) by means of one or the force element (6) the wires to be welded (2) are driven into each other, wherein by means of a Wegbegrenzungselementes (7) the meshing of the wires is limited such that upon welding of the wires (2) the resulting weld (3) does not extend substantially over the radial cross-section of the wires (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schweißen von Drähten mittels einer Laserquelle, insbesondere von dünnen, insbesondere kohlenstoffhaltigen Drähten.The The invention relates to a method and a device for welding wires by means of a laser source, in particular of thin, in particular carbon-containing Wires.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Drahtverschweißungsverfahren bekannt, bei denen zu verschweißende Drähte mittels Bestromung verschweißt und anschließend durch eine weitere Bestromung zur Temperaturerhöhung oder in einer Glühkammer nachbehandelt werden, wobei jedoch immer die entstehende Schweißstelle als Verdickung deutlich über den radialen Querschnitt der verschweißten Drähte herausragt. So ist aus der US 4,224,499 A ein Verfahren zum Schweißen von Drähten mittels einer Laserquelle bekannt, bei dem die zu verschweißenden Drähte aufeinander geführt und anschließend verschweißt werden und beim Verschweißen die zu verschweißenden Drähte mittels einer Kraft ineinander gefahren werden. Dabei entsteht wieder ein Schweißgrat, der entweder belassen oder entfernt werden kann. Alle Schweißverfahren nach dem Stand der Technik, die mittels Verschweißung durch Bestromung funktionieren, haben mit geringer werdenden Durchmessern das Problem einer immer schlechter definierten Kontaktstelle (Oberfläche und Beschaffenheit der Kontaktstelle zur Initiierung des Stromflusses), was zu einem hohen Aufkommen an Fehlstellen führt. Des weiteren stellt die Verdickung im Bereich der Schweißstelle ein Problem dar, so dass diese Stelle für relevante Anwendungen, meistens mechanisch egalisiert werden muss und gegebenenfalls dann nochmals ein weiterer Glühbehandlungsschritt sich anschließt, um ausreichende Zug- und Biegebelastungen sicherzustellen, wobei hier beispielsweise auf US 6,311,684 B1 verwiesen wird.Various wire-welding methods are known from the prior art, in which welded to wires to be welded by energizing and subsequently treated by a further energization to increase the temperature or in an annealing chamber, but always the resulting weld protrudes as a thickening significantly above the radial cross-section of the welded wires , So is out of the US 4,224,499 A a method for welding wires by means of a laser source is known in which the wires to be welded are guided on each other and then welded and welded together by welding the wires to be welded by means of a force. This again creates a weld burr that can either be left or removed. All of the prior art welding processes which function by welding by energization have the problem of an ever less well-defined contact point (surface area and nature of the contact point for initiating the flow of current) with decreasing diameters, which leads to a high occurrence of defects. Furthermore, the thickening in the region of the weld is a problem, so that this point for relevant applications, usually mechanically must be leveled and optionally then again another annealing step joins to ensure sufficient tensile and bending loads, here, for example US 6,311,684 B1 is referenced.

Trotz des zweimaligen nachträglichen Glühens weisen die entsprechenden Verschweißungen häufig nicht ausreichende mechanische Zugbelastungs- und Biegebelastungsstandfestigkeiten auf, wobei das mechanische Entfernen (des Verschweißungsgrates) der Verdickung im Bereich der Schweißstelle und das energetisch relativ ungünstige Glühen im Ofen einen hohen Zeit-, Energie- und somit Kostenfaktor darstellt.In spite of of the twice afterthought glow The corresponding welds often have insufficient mechanical Tensile and bending load withstand strengths, the mechanical removal (of the welding burr) of the thickening in the area of the weld and the energetically relatively unfavorable annealing in the oven represents a high time, energy and thus cost factor.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem bzw. deren Aufgabe liegt darin, die oben genannten Nachteile zumindest teilweise zu verringern bzw. zu vermeiden, insbesondere dahingehend, dass ein mechanisches Entfernen der Verdickung im Bereich der Schweißstelle der Drähte und gleichzeitig ein mehrfaches Glühen auch vermieden wird, um somit ein kostengünstiges, schnelles und sicheres Verschweißungsverfahren von dünnen Drähten bereitzustellen.The The problem underlying the invention or its object lies in at least partially reducing the above-mentioned disadvantages or to avoid, in particular, that a mechanical removal the thickening in the area of the weld of the wires and at the same time a multiple glow also avoided, thus a cost-effective, fast and secure welding methodology of thin wires provide.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10.This Problem is solved by the invention a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 10th

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schweißen von Drähten werden die zu verschweißenden Drähte mittels einer Führungseinrichtung aufeinandergeführt und anschließend verschweißt, wobei mittels eines Kraftelementes die zu verschweißenden Drähte vor dem Verschweißen mittels einer Laserquelle – ziehend oder drückend – aufeinandergefahren werden, um eine definierte zu verschweißende Stelle bereitzustellen. Weiterhin werden beim Verschweißen der zu verschweißenden Drähte mittels eines bzw. des Kraftelementes die zu verschweißenden Drähte – ziehend oder drückend – ineinander gefahren, wobei mittels eines Begrenzungselementes, beispielsweise und insbesondere eines Seils oder einer Stellschraube, das Ineinanderfahren der Drähte begrenzt wird, derart, dass beim Verschweißen der Drähte die entstehende Schweißstelle sich nicht im Wesentlichen über den radialen Querschnitt der Drähte erstreckt. Dies kann beispielsweise und insbesondere realisiert werden mittels einer in 1 dargestellten und entsprechend beschriebenen Vorrichtung sowie entsprechenden Verfahrensschritten. Insbesondere wird über das Vorspannen ein definierter Anpressdruck der beiden zu verschweißenden Drähte sichergestellt, wobei im Augenblick des Verschweißens mittels Laserstrahlung, welches in der Regel nur wenige tausendstel Sekunden dauert, durch das an der Schweißstelle weichgewordene und fließfähige Material beide Drähte sich ineinander leicht zubewegen, so dass über die Begrenzung der Wegstrecke eine entstehende Verdickung der Schweißstelle (Schweißperle) kontrollierend und vorbestimmend begrenzt wird. Servomotoren oder ähnliche Stellelemente wären nicht in der Lage, innerhalb dieser kurzen Zeitspannen reproduzierbar und kontrolliert die Drähte ineinanderfließend nachzuführen, so dass nicht reproduzierbare und in der Regel minderwertige Verschweißungen entstehen würden.In the method according to the invention for welding wires, the wires to be welded are brought together by means of a guide device and subsequently welded, wherein the wires to be welded are brought together by means of a force element before welding by means of a laser source - pulling or pushing - to provide a defined point to be welded , Furthermore, when welding the wires to be welded by means of one or the force element, the wires to be welded - pulling or pushing - driven into each other, wherein by means of a limiting element, for example, and in particular a rope or a set screw, the meshing of the wires is limited such that when welding the wires, the resulting weld does not extend substantially over the radial cross-section of the wires. This can be realized, for example, and in particular by means of an in 1 represented and correspondingly described device and corresponding method steps. In particular, a defined contact pressure of the two wires to be welded is ensured by the biasing, at the moment of welding by laser radiation, which usually takes only a few thousandths of seconds, by the softened at the weld and flowable material both wires move easily into each other, so that over the limitation of the distance a resulting thickening of the weld (bead of sweat) is limited control and predetermined. Servo motors or similar actuators would not be able to reproducibly track and control the wires within these short time periods, so that non-reproducible and generally inferior welds would arise.

Erfindungsgemäß sind unter dem Begriff ”Kraftelement” Elemente zu verstehen, die derart eingestellt werden können, dass sie eine Kraft auf ein angegriffenes Element ausüben, so dass beispielsweise auch Pneumatik- oder Hydraulikzylinderelemente oder aber auch magnetische Elemente hierunter fallen, jedoch insbesondere klassische Federelemente hervorzuheben sind.According to the invention are the term "force element" elements to understand that can be adjusted so that they have a force to exercise an attacked element, so that, for example, pneumatic or hydraulic cylinder elements or even magnetic elements fall under it, but in particular emphasize classic spring elements are.

Vorteilhaft, da in der Praxis bewährt, ist es, wenn es sich beim Kraftelement um ein Element aus der Gruppe pneumatisches, hydraulisches, magnetisches oder Feder-Kraftelement handelt, da diese eine besonders hohe Zuverlässigkeit hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Qualität der Schweißstelle sicherstellen, wobei jedoch wenn auch nicht ganz in diesem Ausmaß schnelle Servomotorkraftelemente durchaus denkbar sind.Advantageously, as proven in practice, it is when the force element is an element from the group of pneumatic, hydraulic, magnetic or spring-force element, since they ensure a particularly high reliability in terms of reproducibility of the quality of the weld, but though not quite to that extent fast servo motor power elements are quite possible.

Zunächst ist es vorteilhaft, wenn bei der Führung der zu verwendenden Drähte diese Drähte umgebende Röhrchen, beispielsweise und insbesondere Glasröhrchen, Glaskeramikröhrchen oder Keramikröhrchen, verwendet werden zur gegenseitigen Ausrichtung der Drähte.First is It is beneficial if in the lead the wires to be used these wires surrounding tubes, for example and in particular glass tubes, glass ceramic tubes or Ceramic tubes, used for the mutual alignment of the wires.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Verschweißen der Drähte unter einem Schutzgas, beispielsweise und insbesondere Argon, durchgeführt wird, um entweder ein Verzundern zu vermeiden bzw. eine hohe Qualität der Schweißstelle zu erreichen.It is also advantageous if the welding of the wires under a protective gas, for example, and in particular argon, is carried out to either a scaling to avoid or a high quality of the weld to reach.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Schutzgas mittels der Düse für das Heißgas, also der Düse, aus der das Heißgas austritt, appliziert wird, um so einen einfachen apparativen Aufbau zu realisieren.Farther It is advantageous if the protective gas by means of the nozzle for the hot gas, ie the nozzle, off the hot gas outlet, is applied, so a simple apparatus design to realize.

Dabei hat es sich als vorteilhaft in der Praxis herausgestellt, daß der maximale Durchmesser der zu verschweißenden Drähte 2 mm beträgt, was letztlich wohl einer Wärmedissipationen geschuldet ist und das schnelle Einbringen der Energie mittels Laserstrahlung mehr oder weniger obere Grenzen hinsichtlich eines maximalen Durchmessers zur Folge hat.there it has been found to be advantageous in practice that the maximum Diameter of the to be welded wires 2 mm, which ultimately probably a heat dissipation owed and the rapid introduction of energy by means of laser radiation more or less upper limits regarding a maximum diameter entails.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn mittels einer Laserquelle mindestens zwei Drähte miteinander verschweißt werden, wobei beipielsweise und inbesondere als Laserquelle ein gepulster Festkörperlaser in Frage kommt, wobei im Anschluß daran die entstandene Schweißstelle, die sich auch als Schweißstelle (Schweißperle) darstellt und als solche bezeichnet wird, mittels eines insbesondere punktuell gerichteten Heißgasstromes, der insbesondere eine Temperatur aufweist zwischen +250°C und +500°C, einem Annealingprozess (einem Glühen) unterworfen wird.Farther it is advantageous if at least two by means of a laser source wires welded together Be, for example, and in particular as a laser source pulsed solid state laser comes into question, whereupon the resulting weld, which also acts as a weld (Weld bead) represents and is designated as such, by means of a particular point directed hot gas stream, in particular has a temperature between + 250 ° C and + 500 ° C, a Annealing process (annealing) becomes.

Das Annealing mittels eines insbesondere punktuellen Heißgasstromes zu realisieren bringt neben einer extremen Vereinfachung des Verfahrensprozesses und einer sehr großen Zeitersparnis insbesondere den Vorteil, das nur punktuell die betroffene Schweißzone der thermischen Behandlung unterworfen wird und somit der von der Schweißung nicht betroffene Draht keine, seine Eigenschaften verändernde Behandlung erfährt.The Annealing by means of a particular punctiform hot gas stream realizing in addition to an extreme simplification of the process and a very big one Time saving especially the advantage that only occasionally affected welding zone is subjected to the thermal treatment and thus of the welding not affected wire none, its properties changing Treatment experiences.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn nach dem Annealing ein Zuglasttest durchgeführt wird, um unmittelbar nach der Herstellung die jeweilig notwendigen Mindestbeanspruchungen hinsichtlich Zuglastfestigkeit zu bestimmen, um eventuelle Fehler bereits zu diesem Zeitpunkt zu erkennen.Farther it is advantageous if a tensile load test is carried out after annealing Immediately after production, the respective minimum required stresses in terms of tensile strength to determine any errors already recognizable at this time.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verschweißen der Drähte, das Annnealing und der Zuglasttest in einer Vorrichtung durchgeführt werden, um ein kompliziertes Ausspannen der verschweißten Drähte und ein erneutes Einspannen einzusparen, was wiederum Arbeitseinsatz, Zeit und somit Kosten erheblich reduziert.there it is particularly advantageous if the welding of the wires, the annealing and the tensile load test performed in a device be to a complicated unclamping of the welded wires and to save re-clamping, which in turn requires labor, Time and thus costs significantly reduced.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn mittels einer Laserquelle die Drähte miteinander verschweißt werden, da sich mit Hilfe eines solchen homogenen und vom Drahtdurchmesser unabhängigen Energieeintrages und unter Zuhilfenahme der oben beschriebenen mechanischen Prozesssteuerungskomponenten eine Schweißstelle bildet, deren räumliche Dimensionen sich im wesentlichen nicht über den radialen Querschnitt der zu verschweißenden Drähte erstreckt, wobei mit dem Applizieren eines Heißgasstromes Vorteile verbunden sind, vorzugsweise und beispielsweise, wenn dieser aus der Gruppe Luft, Stickstoff, Edelgas ausgewählt wird, da sich diese Stoffe in der Praxis sehr bewährt haben, wobei es sich darüber hinaus in der Praxis als ausgesprochen vorteilhaft herausgestellt hat, daß das Heißgas mittels einer Düse an die Schweißstelle appliziert wird, so daß ein gezieltes räumlich eng begrenztes Abgeben von Wärme ermöglicht wird, so daß vorteilhafterweise während des Anealingvorganges die höchste Temperatur in der Schweißstelle herrscht, so daß von der Schweißstelle aus gesehen in längsaxialer Richtung der Drähte ein kontinuierlicher Temperaturabfall festzustellen ist, der im wesentlichen den Erhalt der Materialeigenschaften außerhalb der Annealingzone sicherstellt.It is also advantageous if by means of a laser source, the wires together welded be, as with the help of such a homogeneous and the wire diameter independent Energy input and with the help of the above-described mechanical Process control components forms a weld whose spatial Dimensions are essentially not over the radial cross section the to be welded wires extends, wherein associated with the application of a hot gas stream advantages are, preferably and for example, if this is from the group Air, nitrogen, noble gas selected is, since these substances have proven very successful in practice, which is about it In addition, in practice proven to be extremely beneficial has that hot gas by means of a nozzle to the weld is applied so that a targeted spatial limited release of heat allows is, so that advantageously while the Anealingvorganges the highest temperature in the weld prevails, so that of the weld seen in longitudinal axial Direction of the wires a continuous drop in temperature is found in the essentially preserving the material properties outside ensures the annealing zone.

Auf diese Art und Weise wird ein Verfahren zum Verschweißen von Drähten bereitgestellt, daß eine sichere und reproduzierbare Verschweißung gewährleistet, die ein mechanisches Entfernen von dem sonst aus dem Stand der Technik überstehenden Verschweißungsgrat an der Verschweißungsstelle entbehrlich macht, was zu erheblichen Zeit- und Geldersparnissen führt, und das auf der anderen Seite durch das spezielle Annealing mittels eines Heißgasstromes und nicht wie aus dem Stand der Technik üblich mittels eines Annealings in einem Ofen oder durch Temperaturerhöhung mittels Bestromung, durch das sich einstellende Temperaturprofil kontrolliert Rekristallisationsvorgänge in der Metallstruktur der verschweißten Drähte stattfindet, um auf diese Art und Weise eine ausgesprochen hohe Biege- und Zugbeanspruchungbarkeit zu generieren bzw. zu gewährleisten.On This way will be a method of welding wires provided that a ensures safe and reproducible welding, which is a mechanical Remove from the otherwise known in the art Verschweißungsgrat at the welding point expendable, resulting in considerable time and money savings leads, and on the other side by special annealing a hot gas stream and not as usual in the art by means of annealing in an oven or by increasing the temperature by means of energization, by the resulting temperature profile controls recrystallization processes in the Metal structure of the welded wires takes place in order to be extremely high in this way To generate or ensure bending and tensile strength.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn während des Schweißens sich die maximale Temperatur der miteinander zu verschweißenden Drähte im Zentrum der Verschweißung befindet, um auf diese Art und Weise ein zu beiden Seiten hin gleichmäßiges Temperaturgradientenprofil zu erhalten, um später eine optimale Grundlage für das Glühen bereitzustellen, was sich letztlich in hohen Zuglastfestigkeiten und Biegebeanspruchbarkeiten äußert.It is further advantageous if, during welding, the maximum temperature of the wires to be welded together is at the center of the weld so as to obtain a uniform temperature gradient profile on both sides to provide an optimum basis for the annealing later, which ultimately manifests itself in high tensile load and bending properties.

Es ist weiterhin ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß die zerstörbaren Präzisionsausgleichsröhrchen, hergestellt vorzugsweise aus Glas, Glaskeramik oder Keramik, verwendet werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, da die Glasröhrchen, die für eine sichere Führung und hohe Stabilität der Drähte beim Aufeinanderfahren unter zunehmendem Druck auf die Drahtenden der zu verschweißenden Drähte Sorge tragen, durch einfaches Zerdrücken beispielsweise mittels einer Zange nach dem Verschweißen entfernt werden können, so daß bei insbesondere einer Kombination aus Verwendung von Laserstrahlen mittels einer Laserquelle für das Verschweißen und das anschließende Annealing mittels eines Heißgasstromes letztlich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgesprochen elegant und reproduzierbar durchgeführt werden kann.It another important aspect of the present invention is that the destructible precision balance tubes, preferably made of glass, glass ceramic or ceramic used be carried out of the method according to the invention, because the glass tubes, the for a safe guide and high stability the wires when moving together under increasing pressure on the wire ends the to be welded wires Take care, by simply crushing example by means of pliers after welding can be removed so that at in particular a combination of using laser beams by means of a laser source for the welding and the subsequent one Annealing by means of a hot gas stream ultimately in the device according to the invention be carried out extremely elegant and reproducible can.

In produktionstechnischer Hinsicht ist es dann weiterhin von großem Vorteil, daß im Anschluß an das Verschweißen und Annealing ein Zuglasttest durchgeführt werden kann, um vor Ort die Schweißstelle auf ihre Mindesterfordernisse hin zu untersuchen und gegebenenfalls mindere Qualität auszuschließen.In In terms of production technology, it will continue to be a great advantage that in the Connection to the welding and annealing a tensile test can be done to spot the weld their minimum requirements and, where appropriate, low quality excluded.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele nichtbeschränkend erläutert.The The invention is illustrated by the following examples non-limiting.

In den Figuren zeigen:In show the figures:

1 – eine schematische Prinzipskizze in Aufsicht, 1 - a schematic schematic diagram in supervision,

2 – eine schematische Querschnittsansicht eines Ausschnittes aus 1, 2 - A schematic cross-sectional view of a section of 1 .

3 – eine schematische Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform, 3 A schematic cross-sectional view of FIG 1 shown embodiment,

4 – eine schematische Querschnittsansicht eines Ausschnittes einer weiteren Ausführungsform, und 4 A schematic cross-sectional view of a section of a further embodiment, and

5 – eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform. 5 - A schematic cross-sectional view of another embodiment.

In 1 ist schematisch ein Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben zu erkennen.In 1 is schematically a structure of a device according to the invention to recognize from above.

Die zu verschweißenden Drähte 2 werden in der mittig innenliegenden Seele jeweils eines Glasröhrchen 5 fest in der bewegliche Aufnahme 8a bzw. der feststehenden Aufnahme 8b befestigt.The wires to be welded 2 each one glass tube will be in the middle inner soul 5 stuck in the movable receptacle 8a or fixed recording 8b attached.

Aufnahme 8a ist mittels eines Seiles X mit der servogesteuerten Rolle 10 verbunden. Aufnahme 8b ist starr mit dem Kraftaufnahmesensor 13 verbunden.admission 8a is by means of a rope X with the servo-controlled roller 10 connected. admission 8b is rigid with the force sensor 13 connected.

Die Feder 6 verbindet Aufnahme 8a mit Aufnahme 8b unter Vorspannung einiger Newton. Zu diesem Prozesszeitpunkt werden die Kräfte der Feder 6 über die Aufnahmen, das Seil X und die Rolle 10 bzw. die starre Verbindung Y an den Kraftaufnahmesensor und dann jeweils an das Gehäuse übertragen.The feather 6 connects recording 8a with recording 8b under tension of some Newton. At this time of the process, the forces of the spring 6 about the recordings, the rope X and the roll 10 or the rigid connection Y transmitted to the force sensor and then each to the housing.

Durch Rotation der Rolle 10 im Uhrzeigersinn bewegt sich Aufnahme 8a jetzt auf Aufnahme 8b, unter der Krafteinwirkung von Feder 6, zu, bis sich die beiden Schweißdrahtenden berühren.By rotation of the roll 10 Clockwise recording moves 8a now on admission 8b , under the action of spring 6 , until the two ends of the welding wire touch.

Mit dem Berühren der Drähte entsteht eine Verlagerung der Federkräfte von Feder 6 auf die in den Aufnahmen 8a und 8b befestigten Drähte.Touching the wires results in a displacement of the spring forces of the spring 6 on the in the shots 8a and 8b attached wires.

Seil X und starre Verbindung Y nehmen keine Kräfte mehr auf.rope X and rigid connection Y take up no more strength.

Durch eine definierte weitere Rotation der Rolle 10 im Uhrzeigersinn wird das Seil X um eine definierte Wegstrecke weiter freigegeben. Diese Wegstrecke entspricht später exakt der Wegstrecke um die sich die Drähte während des Schweißvorganges, durch die Feder 6 gezogen, ineinander verschieben.Through a defined further rotation of the role 10 clockwise, the rope X is released by a defined distance on. This distance corresponds later exactly the distance to which the wires during the welding process, by the spring 6 pulled, move into each other.

Diese Wegstrecke bestimmt den Durchmesser der Schweißperle, welche im Idealfall genau dem Drahtdurchmesser des Drahtes entspricht.These Path determines the diameter of the weld bead, which ideally exactly corresponds to the wire diameter of the wire.

Wenn sich die Drähte berühren und die Seilrolle 10 eine definierte weitere Seilfreigabe ausgeführt hat, werden die beiden Drähte mittels Laserstrahlung bei konstantem Andruck und definiertem Weg miteinander verschweißt.When the wires touch and the pulley 10 has carried out a defined further cable release, the two wires are welded together by means of laser radiation with constant pressure and a defined path.

Nach Applikation der Laserstrahlung und dem dadurch stattgefundenen Verschweißen der beiden Drähte 2 ist eine Schweißstelle 3 entstanden, die dann mittels einer darauf ausgerichteten Düse 9 mittels eines Heißgasstromes (4) einem Annealing (Glühen) unterworfen wird, wobei die Temperatur des Heißgasstromes in Abhängigkeit von Material und Durchmesser ca. +250°C bis +500°C beträgt und das Heißgas Argon ist. Das Annealing findet unmittelbar nach dem Verschweißen statt.After application of the laser radiation and the resulting welding of the two wires 2 is a weld 3 emerged, which then by means of a nozzle aligned thereon 9 by means of a hot gas stream ( 4 ) is subjected to an annealing (annealing), wherein the temperature of the hot gas stream depending on material and Diameter is about + 250 ° C to + 500 ° C and the hot gas is argon. Annealing takes place immediately after welding.

Beim Annealing ist darauf zu achten, daß die Ausrichtung der Düse 9 derart ist, daß sich im Zentrum der Schweißstelle 3 die maximale Temperatur befindet, so daß der Temperaturverlauf stetig nach außen verlaufend absinkend ist und beim endgültigen Abkühlen nach dem Annealing aufgrund der durch das Annealing stattgefundenen Rekristallisationsprozesse dann eine hohe Zuglast und insbesondere Biegebelastbarkeit sich einstellt.When annealing, make sure that the alignment of the nozzle 9 such is that in the center of the weld 3 the maximum temperature is, so that the temperature profile is steadily decreasing running outward and then in the final cooling after annealing due to the recrystallization processes carried out by the annealing then a high tensile load and in particular bending load sets itself.

Im Anschluß an das Verschweißen und das Annealing wird unmittelbar danach, also insbesondere nach Abkühlen auf Raumtemperatur, die Schweißstelle einem Zuglasttest ausgesetzt, um die eingestellten Mindestanforderungen vor Ort zu überprüfen. Dabei wird die Rolle 10 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und über das Seil X eine Feder 14 gespannt und die jetzt zunehmende Kraft über die feste Verbindung der Drähte 2 in Aufnahme 8a und 8b sowie die starre Verbindung Y an den Kraftaufnahmesensor 13 geführt. Die gesamte Kraft wird dabei über die Schweißstelle geleitet. Die Kraft der Feder 6 wird durch eine Nullung des Meßsystems vor der Messung kompensiert. Durch die Drehung der Rolle 10 kann die Kraft kontinuierlich bis zum gewünschten Wert gesteigert werden.Following welding and annealing, the weld is subjected to a tensile load test immediately thereafter, ie, in particular after cooling to room temperature, in order to check the set minimum requirements on site. In the process, the role becomes 10 turned counterclockwise and over the rope X a spring 14 tense and the now increasing force over the firm connection of the wires 2 in recording 8a and 8b and the rigid connection Y to the force sensor 13 guided. The entire force is passed over the weld. The power of the spring 6 is compensated by a zeroing of the measuring system before the measurement. By the rotation of the roll 10 The force can be continuously increased to the desired value.

Wird dabei die Schweißstelle 3 nicht zerstört, so ist die Verschweißung erfolgreich gewesen, so daß im Anschluß daran die beiden miteinander verschweißten Drähte – nunmehr der neue gemeinsame Draht – aus der Vorrichtung entnommen werden können.Is doing the weld 3 not destroyed, so the welding has been successful, so that subsequently the two wires welded together - now the new common wire - can be removed from the device.

Es sei lediglich der guten Ordnung halber darauf hingewiesen, daß die zu verschweißenden Drähte an ihren in Bezug auf die Verschweißung distalen Enden klemmend an jeweiligen Klemmelementen der Führungseinrichtung 8 befestigt werden, beispielsweise und insbesondere mittels Klemmbacken, die Teile der Führungseinrichtung 8 sind.It should be noted only for the sake of good order that the wires to be welded at their distal ends with respect to the welding clamped to respective clamping elements of the guide device 8th be attached, for example, and in particular by means of jaws, the parts of the guide device 8th are.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß nach dem Verschweißen und Testen beispielsweise und insbesondere mittels einer Zange die empfindlichen Glasröhrchen einfach quetschend-zerstörend entfernt werden können.Farther it should be noted that after the weld together and testing, for example and in particular by means of pliers the delicate glass tube simply squeezing-destroying can be removed.

In 2 ist auszugsweise und in im Vergleich zu 1 vergrößerter Querschnittsdarstellung nochmals zu erkennen, wie die beiden zu verschweißenden Drähte 2 in den jeweiligen Glasröhrchen 5 angeordnet sind, um dann zusammengefahren verschweißt zu werden.In 2 is partial and in comparison to 1 enlarged cross-sectional view again to recognize how the two wires to be welded 2 in the respective glass tubes 5 are arranged to be then welded together.

In den 3 bis 5 sind unter Bezugnahme auf die obigen Erläuterungen und Ausführungen zu den 1 und 2 unterschiedliche Ausführungsbeispielprinzipien hinsichtlich der Wegbegrenzungselemente 7 aufgezeigt, wobei in 3 das Seil X als Wegbegrenzungselement 7, in 4 eine Stellschraube 11 und in 5 eine Stellschraube 11 und eine zwischen einem Gegenlager 15 und einem Spacer 12 als Wegbegrenzungselement dient. Bei der Ausführungsform in 3 sei auf die Erläuterungen zu 1 verwiesen. Hinsichtlich der 4 läßt sich feststellen, daß ein ausgesprochen schmaler Spalt S zwischen einem Gegenlager 15 und dem distalen Ende der Stellschraube 11 durch entsprechendes Einstellen der Stellschraube 11 beim Verschweißen die begrenzte Wegstrecke definiert, während dies in 5 durch den Spacer 12 geschieht, der vor dem Verschweißen entfernt wird.In the 3 to 5 With reference to the above explanations and remarks to the 1 and 2 different exemplary principles with regard to the Wegbegrenzungselemente 7 shown in FIG 3 the rope X as Wegbegrenzungselement 7 , in 4 a set screw 11 and in 5 a set screw 11 and one between a counter bearing 15 and a spacer 12 serves as Wegbegrenzungselement. In the embodiment in 3 to the explanations to 1 directed. With regard to the 4 can be found that a very narrow gap S between an abutment 15 and the distal end of the set screw 11 by adjusting the adjusting screw accordingly 11 during welding, defines the limited distance, while in 5 through the spacer 12 happens, which is removed before welding.

Lediglich der guten Ordnung halber sei darauf hingewiesen, daß statt einer die Aufnahmen 8a und 8b zusammenziehenden Feder zwei aufeinanderdrückende Federn oder andere Kraftelemente eingesetzt werden können.Only for the sake of good order, it should be noted that instead of one the recordings 8a and 8b contracting spring two crushing springs or other force elements can be used.

Claims

Method for welding wires by means of a laser source, characterized in that the wires to be welded ( 2 ) by means of a guide device ( 8a . 8b ) are guided together and then welded, wherein by means of a force element ( 6 ) the wires to be welded ( 2 ) before welding to one of the force element ( 6 ) force applied to each other, wherein when welding the wires to be welded ( 2 ) by means of one or the force element ( 6 ) the wires to be welded ( 2 ) are driven into one another, wherein by means of a Wegbegrenzungselementes ( 7 ), the meshing of the wires is limited such that during welding of the wires ( 2 ) the resulting weld ( 3 ) does not substantially over the radial cross-section of the wires ( 2 ).

A method according to claim 1, characterized in that by means of a laser source at least two wires ( 2 ) are welded together, after which the resulting weld ( 3 ) by means of a hot gas stream ( 4 ) is annealed.

Method according to claim 2, characterized in that that it is the hot gas is one of the group air, nitrogen, noble gas.

Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that the hot gas by means of a nozzle ( 9 ) to the weld ( 3 ) is applied.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after the annealing a tensile load test is performed.

Method according to claim 5, characterized in that that welding the wires, the annealing and the tensile load test are performed in one device.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the welding of the wires is carried out under a protective gas.

A method according to claim 7, characterized in that the protective gas by means of the nozzle ( 9 ) is applied for the hot gas.

Method according to one of claims 2 to 8, characterized the annealing is carried out at a temperature of + 250 ° C to 500 ° C.

Device for welding wires by means of a laser source for carrying out the method according to one of Claims 1 to 9, characterized by a guide device ( 8a . 8b ) for the wires to be welded ( 2 ), wherein a Wegbegrenzungselement ( 7 ) for the wires ( 2 ) is provided.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the force element ( 6 ) is an element from the group Servomotor, pneumatic, hydraulic, magnetic, spring-force element.

Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that for the guidance of the wires to be welded ( 2 ) these wires ( 2 ) surrounding tubes ( 5 ) are provided.

Device according to claim 12, characterized in that the tubes ( 5 ) Glass tubes, glass ceramic or ceramic tubes are.

Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the maximum diameter of the wires to be welded ( 2 ) Is 2 mm.

Device according to one of claims 10 to 14, characterized in that it is the hot gas ( 4 ) is one of the group air, nitrogen, noble gas.

Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that for the hot gas ( 4 ) a nozzle ( 9 ) is provided.

Apparatus according to claim 16, characterized in that the nozzle ( 9 ) is provided for the hot gas for the application of the protective gas.

Device according to one of claims 10 to 17, characterized in that it is in the wires ( 2 ) are carbonaceous wires.