DE102009055876A1

DE102009055876A1 - Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke mittels Laser

Info

Publication number: DE102009055876A1
Application number: DE102009055876A
Authority: DE
Inventors: Daniel Busch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke (1, 1') mittels Laser (3), die Werkstücke (1, 1') jeweils aufweisend eine Fügefläche (2, 2'), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Verschieben des ersten Werkstücks (1) und des Lasers (3) relativ zueinander, wobei während des Verschiebens die Fügefläche (2) des ersten Werkstücks (1) und die Mittelachse (5) des Laserstrahls (6) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche (1) in ihrer gesamten Breite (7) von dem Laserstrahl (6) überstrichen wird, derart, dass das Werkstück (1) an der Fügefläche (2) eine Schmelzschicht (8) ausbildet; und Zusammenfügen der Fügefläche (2) des ersten Werkstücks (1) und der Fügefläche (2') des zweiten Werkstücks (1'). Durch das Verfahren und dessen Ausführungsformen lässt sich ein Produkt (15) herstellen, dessen Verbindungsstelle einen im Wesentlichen ebenen Schweißnahtübergang, insbesondere mit einer Höhe von weniger als 0,5 mm, insbesondere von weniger als 0,2 mm, bevorzugt von weniger als 0,1 mm ausbildet. Die Güte der genannten Verbindungsstelle ist insbesondere in optischer und technischer Hinsicht bei den bisher bekannten Schweißverfahren unbekannt, da bei bekannten Verfahren eine Schweißraupe entsteht, die in Nachbearbeitungsschritten zeit- und kostenaufwendig zu entfernen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke mittels Laser.
Ferner betrifft die Erfindung ein Produkt, hergestellt durch ein solches Verfahren.
STAND DER TECHNIK
Aus der DE 10 2006 036 599 B4 ist ein Laserschweißverfahren zum Schweißen einer Mehrzahl von flachen miteinander überlappenden Werkstücken bekannt, bei dem eines der Werkstücke etwa mit Zink beschichtet ist. Ein oberstes Werkstück muss durch Stromfluss erhitzt werden. Ein Zwischenraum zwischen den Werkstücken wird durch einen deformierten Abschnitt des obersten Werkstücks ausgebildet, der wieder vom Werkstück getrennt werden muss. Ein Laserstrahl strahlt in den Zwischenraum ein.
Bekannt ist ferner ein Schweißverfahren mittels klassischem Schweißgerät zur Verbindung von Kunststoffprofilen, wobei Druck großflächig auf die verschweißten Flächen aufgebracht wird. Ziel ist bei diesem Verfahren, die Schweißtemperatur möglichst auf der gesamten Fügefläche zu erreichen. Dabei wird in Kauf genommen einen definierten Teil abzubrennen oder abzuschmelzen. Der durch Abbrand oder Schmelze verursachte Fügeweg kann eine Länge von über als 2 mm pro Werkstück erreichen, wobei gewöhnlich zwei Drittel Abbrand und ein Drittel zu stauchen ist. Bei dem Schweißverfahren ist es aus ästhetischen oder technischen Gründen erwünscht, die Außenkonturen der Verbindungsstelle möglichst dem jeweiligen Profil anzupassen, d. h. alle schweißnahttypischen Abweichungen z. B. Rundungen oder Überstände möglicht zu vermeiden. Rund um das Profil bildet sich insbesondere eine Schweißraupe aus, welche am Fuß 2 mm oder breiter sein kann. Um diese Schweißraupe in ihren Abmaßen zu definieren, werden Begrenzungsplatten oder profilspezifische Lagen verwendet. Das Zwischenmaß (Begrenzungsmaß) zwischen diesen Platten oder Lagen beträgt üblicherweise 2 mm und lässt damit Raum für die Schmelze. In einem anschließenden Arbeitsgang kann von einer anderen Maschine, einem sogenannten Putzer, die Schweißnaht abgefräßt oder weggeschnitten werden. Dieser aufwendige Prozess hat insbesondere den Nachteil, dass Innenkanten nicht bearbeiten werden können. Üblicherweise wird bei dem genannten Verfahren auf der Ober- und Unterseite eine 2,5 mm breite und 0,5 mm tiefe so genannte Schattennut gezogen und die Außenkontur erhält eine Fase in gleicher Stärke. Nuten müssen freigebohrt werden, um Dichtungen einziehen zu können. Ferner wird bei folierten Profilen ein geringeres Begrenzungsmaß verwendet, da bei einer Schattennut helles Ausgangsmaterial sichtbar wäre. Bei diesem Begrenzungsmaß wird allerdings geringere Eckfestigkeit der Schweißverbindung in Kauf genommen, da das Material durch das vergleichsweise enge Begrenzen nicht optimal fließen kann.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke anzugeben, bei dem auf eine Nachbearbeitung von Schweißnähten, die aus ästhetischen oder technischen Gründen nachteilig sind, verzichtet werden kann. Eine Aufgabe ist es ferner, ein Verfahren zum gasdichten Verbinden von Hohlkammerprofilen anzugeben, das in weniger Verfahrensschritten und mit größerer Präzision und höherer Schweißgüte sowie in kürzerer Zeit als bei bekannten Verfahren durchführbar ist.
LÖSUNG DER AUFGABE
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke mittels Laser, die Werkstücke jeweils aufweisend eine Fügefläche, wobei das erste Werkstück und der Lasers relativ zueinander verschoben werden, wobei während des Verschiebens die Fügefläche des ersten Werkstücks und die Mittelachse des Laserstrahls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche in ihrer gesamten Breite von dem Laserstrahl überstrichen wird, derart, dass das Werkstück an der gesamten Fügefläche eine Schmelzschicht ausbildet und wobei die Fügefläche des ersten Werkstücks und die Fügefläche des zweiten Werkstücks zugleich oder anschließend zusammengefügt werden. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Produkt, hergestellt nach diesem Verfahren. Verfahrenskennzeichend ist, dass mindestens eine Fügefläche durch den Laser erwärmt wird, wobei der Laserstrahl während des Laservorschubs stets die gesamte Breite der Fügefläche überstreicht. Weitere Fügeflächen können auch durch andere dem Fachmann bekannte Mittel erwärmt werden. Bevorzugt ist es jedoch, für eine Fügeverbindung mit mindestens zwei Fügeflächen jede Fügefläche mit einem oder mehreren Laserstrahlen in einem oder mehreren, voneinander getrennten Vorschubwegen aufzuschmelzen.
Der Laserstrahl trifft in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung mit seinem Strahlzentrum, insbesondere seiner Mittelachse, nicht das Werkstück, sondern ist mit einem definierten Abstand zur Fügefläche ausgerichtet, der während des Erwärmungsprozesses und des Überstreichens vorzugsweise beibehalten oder aber verringert wird. Weist die Fügefläche eine nichtgerade etwa eckige oder kurvige Konturierung in Normalrichtung zur Laserstrahl-Mittelachse auf, fährt der Laserstrahl diese Kontur entsprechend ab, überstreicht jedoch stets die gesamte Breite des Werkstücks. Die parallele Führung entlang der Fügefläche bewirkt überraschenderweise eine ausreichende Erwärmung des Werkstückmaterials bis zur Schmelze. Mit der im Wesentlichen parallelen Ausrichtung ist eine leicht geneigte Ausrichtung der Mittelachse des Laserstrahls zur Ebene der Fügefläche mit umfasst. Die nahezu parallele Ausrichtung kann bevorzugt dann gewählt werden, wenn der Laserstrahl fokussiert ist. Bei einem gegebenen Fächerwinkel des Laserstrahls wird als Winkel zwischen der Mittelachse des Laserstrahls und der Ebene der Fügefläche mindestens die Hälfte des Fächerwinkels bevorzugt gewählt. Weiterhin bevorzugt ist es, wenn die Lage der Laserstrahlmittelachse zu einer Werkstückoberkante im Verlauf des Erwärmens der Fügefläche so gewählt wird, dass möglichst wenig Strahlenergie an der Werkstückoberseite, und andererseits genügend Strahlenergie zum Erreichen der Schmelzschichtausbildung an der Fügefläche in Wärme umgewandelt wird.
Sofern die Werkstückbreite entlang des Vorschubweges des Lasers variiert, kann nach einem weiteren Aspekt der Erfindung die Entfernung vom Werkstück zum Laser so geändert werden, dass der Fokuspunkt möglichst nahe zu der Hälfte der momentanen Werkstückbreite positioniert ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Laserenergie effizienter in die Erwärmung der Fügefläche umgewandelt werden kann. Entsprechend muss dann der Laser neben der Vorschubrichtung in seiner Höhe zum Werkstück veränderbar sein.
In einer weiteren Ausführung wird das Verfahren um die folgenden Schritte erweitert: Positionieren der Fügefläche des ersten Werkstücks und der Fügefläche des zweiten Werkstücks mit einem definierten Abstand zueinander, und zeitgleich mit dem Verschieben des ersten Werkstücks und des Lasers relativ zueinander: Verschieben des zweiten Werkstücks und des Lasers relativ zueinander, wobei während des Verschiebens die Fügefläche des zweiten Werkstücks und der Laserstrahl des Lasers im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, und die Fügefläche von dem Laserstrahl überstrichen wird, derart, dass das zweite Werkstück an der Fügefläche eine Schmelzschicht ausbildet. Der Laser kann in dieser Ausführung die Fügeflächen zweier Werkstücke zugleich erwärmen, die zugleich oder anschließend, bevorzugt mit Anpressdruck, aneinander gepresst werden.
In einer anderen Ausführung wird vor dem Zusammenfügen der beiden Werkstücke das zweite Werkstück und ein weiterer Laser relativ zueinander verschoben, wobei während des Verschiebens die Fügefläche des zweiten Werkstücks und die Mittelachse des Laserstrahls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche in ihrer gesamten Breite von dem Laserstrahl des zweiten Lasers überstrichen wird, so dass das zweite Werkstück an der Fügefläche eine Schmelzschicht ausbildet. Vorteil dieser Ausführung ist der im Wesentlichen frei wählbare Abstand zwischen den Werkstücken.
Es ist in einem andern Aspekt noch bevorzugt, dass das erste und das zweite Werkstück nach oder mit dem Zusammenfügen zusammengepresst werden. Der Anpressdruck und die Anpressdauer können abhängig von Werkstückmaterial, Temperatur des Werkstücks, Laservorschubgeschwindigkeit sowie Umgebungstemperatur und weiteren Parametern sein. Die relevanten Parameter und Parameterwerte sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und können ansonsten für jedes Material durch wenige Versuche leicht ermittelt werden.
Ferner ist ein Aspekt der Erfindung, dass der Abstand der beiden Fügeflächen mit dem 0,2 bis 2-fachen, insbesondere dem 0,8 bis 1,2-fachen, bevorzugt dem 0,9 bis 1,1-fachen des Durchmessers des Laserstrahlquerschnitts in Höhe des Laserstrahleintritts in den durch den Abstand gebildeten Werkstückzwischenraum ist oder in einem Bereich von 0,1 mm bis 5 mm definiert ist. Der Abstand lässt sich beispielsweise durch ein Zwischenblech oder ähnliche Abstandsvorrichtungen erreichen, wobei das Zwischenblech beim Positionieren der beiden Werkstücke eingeschoben und vor dem Lasern herausgezogen wird.
Eine Variante zum Erreichen eines definierten Anstandes wäre eine oder mehrere Abstandselemente die an der Fügefläche vorhanden sind und die durch den Laserstrahl abgeschmolzen werden. Bei geringen Abständen etwa im Mikrometerbereich ist grundsätzlich auch eine Folie geeignet, die ebenfalls geeignet sein kann, durch den Laserstrahl aufzuschmelzen.
Eine andere Variante zum Erreichen eines definierten Anstandes ist das vorherige Fixieren der Werkstücke zueinander.
Durch das Verfahren und dessen Ausführungsformen lässt sich ein Produkt herstellen, dessen Verbindungsstelle einen im wesentlichen ebenen Schweißnahtübergang, insbesondere mit einer Höhe von weniger als 0,5 mm, insbesondere von weniger als 0,2 mm, bevorzugt von weniger als 0,1 mm ausbildet. Die Güte der genannten Verbindungsstelle ist insbesondere in optischer und technischer Hinsicht bei den bisher bekannten Schweißverfahren unbekannt, da bei bekannten Verfahren eine Schweißraupe entsteht, die in Nachbearbeitungsschritten zeit- und kostenaufwändig zu entfernen ist. Bevorzugt kann das Produkt ein Element aus der Gruppe Fensterrahmen, Türrahmen, Kunststoffprofile, Metallprofile, Einkammerprofile, Mehrkammprofile, Vollprofile aus Kunststoff und Metall, Fassadenelemente, U-Profile, T-Profile, H-Profile, Stahlprofile, Moniereisen, Gitterrahmen, Karosserieelemente, Gehäuse, Rahmenkonstruktionen oder eine Kombination aus verschiedenen Elementen der Gruppe sein.
Es versteht sich, dass sich auch mit dem Verfahren ein minimaler Abbrand, insbesondere an der dem Laser zugewandten Werkstückseite, nicht in jedem Fall vollständig vermeiden lässt.
In einer weiteren Ausführung ist es bevorzugt, wenn die Fügeflächen vor dem Zusammenfügen jeweils mit dem Laser geschnitten sind, da sich hierdurch die Oberflächenrauhigkeit deutlich minimieren lässt. Ein Ziel des Verfahrens ist es, den Abbrand zu minimieren und Verbindungs- oder Schweißnähte an der Verbindungsstelle möglichst klein zu erhalten. Sofern ein, wenn auch geringer, Abbrand vorhanden ist, ist es in einer besonderen Ausführung des Verfahrens ferner bevorzugt, diesen Abbrand mittels eines Laserstrahls zu entfernen, wobei in diesem Fall der Laserstrahlfokus auf die Abbrandnaht zu richten ist. Hierfür können entweder vorhandene Laser benutzt und vorab entsprechend neu positioniert werden. Alternativ wird vorgeschlagen, den Abbrand durch einen dafür vorgesehenen Laser mittels Laserstrahl zu entfernen.
Mit „ein”, „einem”, „dem”, oder „der” sind selbstverständlich auch mehrere Elemente umfasst und damit im Bereich dieser Erfindung. Insbesondere kann es bevorzugt sein, mehr als zwei Laser gleichzeitig zu betreiben, etwa um große Werkstücke in möglichst kurzer Zeit aneinander zu fügen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigt jeweils nicht maßstäblich:
1 ein erstes Werkstück mit einem Laser und Laserstrahl;
2 zwei Werkstücke mit einem Laser und Laserstrahl;
3 zwei Werkstücke und zwei Laser jeweils mit Laserstrahl;
4 zwei Werkstücke mit Laser und Laserstrahl mit Fokuspunkt;
5 ein Produkt bestehend aus zwei Werkstücken nach dem Stand der Technik;
6 ein Produkt mit zwei Werkstücken und zwei Teilansichten derselben;
7 eine Spannvorrichtung und zwei Werkstücke sowie einen Laserstrahl;
8 die Vorrichtung in 7 in anderer perspektivischer Ansicht;
9 ein Verfahrensdiagramm gemäß der Erfindung und
10 ein weiteres Verfahrensdiagramm gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt ein erstes Werkstück 1 in Form eines Fensterprofils aus Stahl. Entlang einer in Draufsicht gezeigten Fügefläche 2 ist ein Laser 3 so in einer Pfeilrichtung 4 geführt, dass die Fügefläche 2 und die Mittelachse 5 des Laserstrahls 6 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Fügefläche 2 wird dabei in ihrer gesamten Breite 7 von dem Laserstrahl überstrichen. Der überstrichene Teil der Fügefläche bildet dabei eine Schmelzschicht 8 aus, die hier zur Verdeutlichung schraffiert wurde. Neben Stahl sind selbstverständlich auch andere Materialien ebenso für das Verfahren geeignet. Insbesondere können die verwendeten Werkstücke, genauer Fensterprofile, aus Aluminium oder aus einem Thermoplast/Kunststoff bestehen. Grundsätzlich eignet sich jedes schweißbare Material für das im folgenden näher erläuterte Verfahren.
2 veranschaulicht ein besonderes Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Zwei Werkstücke 1, 1' sind mit einem definierten Abstand 9 zueinander positioniert. Hierbei sind die beiden Fügeflächen 2, 2' mit einem bevorzugt gleichen Abstand zueinander ausgerichtet. Die Länge des Abstands 9 wird insbesondere nach unten nur dadurch begrenzt, dass der Laserstrahl 6 noch alle Abschnitte der Fügeflächen 2, 2' der beiden Werkstücke überstreicht. Es hat sich gezeigt, dass auch ein sehr kleiner Abstand zwischen den Fügeflächen geeignet sein kann, das Verfahren auszuführen. Insbesondere kann ein Abstand von wenigen Mikrometern ausreichen, damit die beiden Fügeflächen noch vom Laserstrahl überstrichen werden. Es ist hier im Übrigen nicht unbedingt erforderlich, dass in jedem Fall ein exakt gleicher Abstand eingehalten wird. So hat sich gezeigt, dass die Erfindung auch dann ausführbar ist, wenn die beiden Fügeflächen zueinander in Kontakt stehen, d. h. zumindest zum Teil aneinander liegen. Durch die Oberflächenrauhigkeit der Fügeflächen wird bei genügend kleinem Fokus des Laserstrahls eine ausreichende Überdeckung der beiden Fügeflächen noch erreicht. Vorteilhaft ist bei geringem Abstand insbesondere ein Kapillareffekt, der den Transport der Schmelze und das Aufschmelzen umliegender Flächenanteile und damit eine optimale Fügeverbindung erheblich begünstigen kann. Es versteht sich ferner, dass es eine Erwärmung des Werkstücks zur Längenänderung des Werkstücks führt und ebenfalls den Abstand zwischen den beiden Werkstücken beeinflusst. Als praktikabel hat sich bei zwei U-Profilstücken aus Stahl, die mit ihren u-förmigen Frontflächen verfügt wurden, ein Abstand von 0,8 mm zwischen den beiden Front- bzw. Fügeflächen erwiesen.
Es versteht sich, dass auch mehrere Laser verwendet werden können, wobei die Laser hintereinander angeordnet sind und der Verfahrweg des einen Lasers, d. h. die Fügefläche entsprechend der Anzahl der Laser aufteilbar ist.
In 3 wird das Verfahren mit zwei Lasern 3, 3' ausgeführt. Hierbei wird die jeweilige Fügefläche 2, 2' der beiden Werkstücke 1, 1' von jeweils einem Laserstrahl 6, 6' eines Lasers 3, 3' überstrichen. Der Abstand zwischen den beiden Werkstücken ist in dieser Ausführung frei wählbar. Jedoch ist der jeweilige Abstand zwischen der Fügefläche und der Mittelachse des Laserstrahls möglichst genau an das Werkstückmaterial, und die Laserenergie sowie den Fokus und Strahlengang des Lasers anzupassen.
Es versteht sich, dass auch mehr als zwei Laser verwendet werden können, wobei die Laser jeweils hintereinander angeordnet sind und der Verfahrweg des jeweiligen Lasers, d. h. die Fügefläche 2 oder 2' entsprechend der Anzahl der Laser aufteilbar ist. Bei vier Lasern würde in diesem Fall also jeder Laserstrahl eine halbe Gesamtlänge der Fügefläche überstreichen.
4 zeigt eine nicht maßstäbliche schematische Skizze eines Laser-Strahlengangs. Deutlich übertrieben gezeigt ist die durch die Strahlfokussierung erreichte Verjüngung des Laserstrahls 6. Dargestellt ist ferner eine mögliche Anordnung von zwei Werkstücken 1, 1' zum Laserstrahl. Die Anordnung ist dergestalt, das die Fügeflächen 2, 2' jedes Werkstücks parallel zur Strahlmittelachse ausgerichtet sind, wobei der Fokuspunkt 11 bevorzugt etwa in der Mitte der jeweiligen Werkstückbreite positioniert ist. Alternativ ist es ebenso denkbar, die Werkstücke leicht um die Hälfte des vom Laser 3 aufgespannten Fächerwinkel 12 zu kippen, um auf diese Weise eine gleichmäßige Überstreichung durch den Laserstrahl und damit die Oberflächenschmelze der jeweiligen Fügefläche schneller zu erreichen.
5 zeigt ein Produkt aufweisend zwei nach einem bekannten Verfahren zusammengeschweißte Werkstücke 13, 13'. Gut zu erkennen sind die vergleichsweise großen Schweißraupen 14. Aus optischen oder technischen Gründen kann es erforderlich sein, dieses Produkt nachzubearbeiten. Hierzu muss in einem weiteren Verfahrensschritt die Schweißraupe durch Schneiden, Fräsen oder Schleifen entfernt werden.
6 zeigt ein Produkt 15, wie es nach dem Verfahren der Anmeldung erhalten werden kann. Verdeutlicht gezeigt ist in den Teilansichten A und B die Größe der Schweißraupe, die in diesem Fall eine Höhe 16 von 0,2 mm besitzt.
7 und 8 zeigen jeweils eine Spannvorrichtung 17 in verschiedenen Perspektive, die zwei Werkstücke 1,1' zwischen einem zweigeteilten Maschinentisch 18 als Auflage und zwei Anpressbacken 19, 19' einspannen. Gezeigt ist ferne ein Laserstrahl 6, der in Pfeilrichtung 20 verschoben wird und dabei die Fügeflächen 2, 2' der Werkstücke bis zur Oberflächenschmelze erwärmt. Der geteilte Maschinentisch 18 wird in seinen beiden Teilen simultan oder minimal zeitversetzt mit dem Vorschub des Laserstrahls 6 zusammengeführt, wodurch sich der Abstand 9 zwischen den beiden Fügeflächen verringert.
In 9 sind verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Verbinden zweier Werkstücke mittels Laser dargestellt. Die Werkstücke weisen jeweils eine Fügefläche auf. In Schritt 1 werden die beiden Werkstücke in einem definierten Abstand zueinander positioniert. Der Laser ist in einer Grundposition so orientiert, dass die Mittelachse seines Laserstrahls den gleichen Anstand zu den beiden Werkstücken aufweist. In Schritt 2 wird das erste und das zweite Werkstück simultan zum im Betriebsmodus befindlichen Laser verschoben, wobei während des Verschiebens die Fügeflächen der beiden Werkstücke und die Mittelachse des Laserstrahls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügeflächen in ihrer gesamten Breite von dem Laserstrahl überstrichen werden, so dass die Werkstücke an der jeweiligen gesamten Fügefläche eine Schmelzschicht ausbilden. In Schritt 3 werden die Werkstücke mit ihren Fügeflächen zusammengeführt und aneinandergepresst. Zur Durchführung des Verfahrens ist die Spannvorrichtung nach 7 und 8 geeignet.
In 10 ist das Verfahren abgewandelt. Zunächst wird in Schritt 1.1 ein erstes Werkstück relativ zu einem ersten Laser positioniert. Zugleich wird in Schritt 1.2 ein zweites Werkstück relativ zu einem zweiten Laser positioniert. In Schritt 2.1 wird das erste Werkstücks und der Lasers relativ zueinander verschoben, wobei während des Verschiebens die Fügefläche des ersten Werkstücks und die Mittelachse des Laserstrahls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche in ihrer gesamten Breite von dem Laserstrahl überstrichen wird, derart, dass das Werkstück an der Fügefläche eine Schmelzschicht ausbildet. In Schritt 2.2 wird gleichzeitig zu Schritt 2.1 das zweite Werkstück und der zweite Laser relativ zueinander verschoben, wobei während des Verschiebens die Fügefläche des zweiten Werkstücks und die Mittelachse des zweiten Laserstrahls im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche in ihrer gesamten Breite von dem Laserstrahl überstrichen wird, derart, dass das Werkstück an der Fügefläche eine Schmelzschicht ausbildet. In Schritt 3 werden die beiden Werkstücke mit ihren Fügeflächen zusammengeführt und aneinandergepresst.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Fügefläche
3: Laser
4: Pfeilrichtung
5: Mittelachse des Lasers
6: Laserstrahl
7: Breite der Fügefläche
8: Schmelzschicht
9: Abstand
10
11: Fokuspunkt
12: Fächerwinkel
13: Werkstück
14: Schweißraupe
15: Produkt
16: Höhe
17: Spannvorrichtung
18: Maschinentisch
19: Anpressbacken
20: Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006036599 B4 [0003]

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke (1, 1') mittels Laser (3), die Werkstücke (1, 1') jeweils aufweisend eine Fügefläche (2, 2'), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Verschieben des ersten Werkstücks (1) und des Lasers (3) relativ zueinander, wobei während des Verschiebens die Fügefläche (2) des ersten Werkstücks (1) und die Mittelachse (5) des Laserstrahls (6) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche (1) in ihrer gesamten Breite (7) von dem Laserstrahl (6) überstrichen wird, derart, dass das Werkstück (1) an der Fügefläche (2) eine Schmelzschicht (8) ausbildet; Zusammenfügen der Fügefläche (2) des ersten Werkstücks (1) und der Fügefläche (2') des zweiten Werkstücks (1').
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend die Schritte: Positionieren der Fügefläche (2) des ersten Werkstücks (1) und der Fügefläche (2') des zweiten Werkstücks (1') mit einem definierten Abstand (9) zueinander, und zeitgleich mit dem Verschieben des ersten Werkstücks (1) und des Lasers (3) relativ zueinander; Verschieben des zweiten Werkstücks (1') und des Lasers (3) relativ zueinander, wobei während des Verschiebens die Fügefläche (2') des zweiten Werkstücks (1') und der Laserstrahl (6) des Lasers (3) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, und die Fügefläche (2') von dem Laserstrahl (6) überstrichen wird, derart, dass das zweite Werkstück (1') an der Fügefläche (2') eine Schmelzschicht ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Zusammenfügen das zweite Werkstück (2') und ein weiterer Laser (3) relativ zueinander verschoben werden, wobei während des Verschiebens die Fügefläche (2') des zweiten Werkstücks (1') und die Mittelachse (5) des Laserstrahls (6) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind und die Fügefläche (2') in ihrer gesamten Breite (7) von dem Laserstrahl (6) überstrichen wird, derart, dass das zweite Werkstück (1') an der Fügefläche (2') eine Schmelzschicht (8) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Werkstück (1, 1') nach oder mit dem Zusammenfügen zusammengepresst werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand (9) der beiden Fügeflächen mit dem 0,2 bis 2-fachen, insbesondere dem 0,8 bis 1,2-fachen, bevorzugt dem 0,9 bis 1,1-fachen des Durchmessers des Laserstrahlquerschnitts in Höhe des Laserstrahleintritts in den durch den Abstand gebildeten Werkstückzwischenraum ist oder in einem Bereich von 0,1 mm bis 5 mm definiert ist.
Produkt (15) aufweisend zwei Werkstücke (1, 1'), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche.
Produkt (15) nach Anspruch 6, wobei die Verbindungsstelle einen im wesentlichen ebenen Schweißnahtübergang mit einer Höhe von weniger als 0,5 mm, insbesondere von weniger als 0,2 mm, bevorzugt von weniger als 0,1 mm ausbildet.
Produkt (15) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Produkt ein Element aus der Gruppe Fensterrahmen (1, 1'), Türrahmen, Kunststoffprofile, Metallprofile, Einkammerprofile, Mehrkammprofile, Vollprofile aus Kunststoff und Metall, Fassadenelemente, U-Profile, T-Profile, H-Profile, Stahlprofile, Moniereisen, Gitterrahmen, Karosserieelemente, Gehäuse, Rahmenkonstruktionen oder eine Kombination aus verschiedenen Elementen der Gruppe ist.