DE102012020970A1

DE102012020970A1 - Welding two components, comprises producing weld seam that connects together two components, and producing an additional weld seam with a partial displacement to first weld seam on one of the components

Info

Publication number: DE102012020970A1
Application number: DE201210020970
Authority: DE
Inventors: Philip Betz; Marcus Rieth
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-05-02

Abstract

Welding two components (12), comprises producing weld seam (16), which connects together the two components, and producing an additional weld seam (18) at least with a partial displacement to the first weld seam on one of the components. An independent claim is also included for welded joint (10) of two components with the first weld seam that connects together the two components, and the additional weld seam.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von zwei Bauteilen sowie eine Schweißverbindung von zwei Bauteilen.The invention relates to a method for welding two components and a welded joint of two components.

Bei geschweißten Bauteilen, insbesondere bei Stahlbauteilen, ist die hauptsächliche Versagensstelle unter Betriebsbeanspruchung in der Regel der Übergangsbereich zwischen dem Schweißgut und der Wärmeeinflusszone. Insbesondere bei kritischen Bauteilbereichen ist bei Nichterreichen einer geforderten Lastspielzahl eine konstruktive und somit aufwändige Änderung erforderlich.For welded components, especially for steel components, the main failure point under service stress is usually the transition region between the weld metal and the heat affected zone. Particularly in the case of critical component areas, if a required number of cycles is not reached, a constructive and thus costly change is required.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verschweißen von zwei Bauteilen und eine Schweißverbindung bereitzustellen, mittels welchen eine verbesserte Lebensdauer von Schweißnähten in kritischen Bauteilbereichen erzielt werden kann.It is the object of the present invention to provide a method for welding two components and a welded connection, by means of which an improved service life of welds in critical component areas can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Verschweißen von zwei Bauteilen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Schweißverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for welding two components having the features of patent claim 1 and by a welded connection having the features of patent claim 5. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Zur Erzielung einer verbesserten Lebensdauer bei Schweißnähten in kritischen Bauteilbereichen ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verschweißen von zwei Bauteilen vorgesehen, eine erste, die beiden Bauteile miteinander verbindende Schweißnaht zu erzeugen und anschließend eine Zusatzschweißnaht zumindest mit einem Teilversatz zur ersten Schweißnaht an einem der beiden Bauteile zu erzeugen. Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, eine Zusatzschweißnaht, versetzt zur ersten Schweißnaht, vorzusehen, wodurch im Belastungsfall der Schweißverbindung entsprechende Spannungen an der sonst üblicherweise auftretenden Versagensstelle am Übergang zwischen dem Schweißgut und der Wärmeeinflusszone durch die Verkürzung des Hebelarms der angreifenden Last bzw. des angreifenden Biegemoments verringert werden. Die verringerten Spannungen erhöhen die Bauteillebensdauer, wobei gleichzeitig keine konstruktiven Änderungen erforderlich sind, die zumeist mit einem Mehrgewicht einhergehen. Der Erfindung liegt also gerade die Erkenntnis zugrunde, dass Nachschweißungen zur Erzielung einer doppelten Schweißnaht außer als Reparaturlösung fehlerhafter Schweißnähte entgegen der bisherig gängigen Einschätzung gezielt zur Verbesserung der Bauteileigenschaften lokal an kritischen Stellen, sogenannten „Hot Spots”, d. h. nicht am ganzen Bauteil, eingesetzt werden. Dadurch wird ein äußerst einfaches und wirtschaftliches Verfahren bereitgestellt, mittels welchen die Lebensdauer von Schweißnähten in kritischen Bauteilbereichen bei einem gleichzeitigen Leichtbau deutlich verbessert werden kann.To achieve an improved service life in welds in critical component areas, it is provided in a method for welding two components to produce a first, the two components interconnecting weld and then an additional weld at least with a partial offset to the first weld on one of the two components to create. In other words, it is provided according to the invention, an additional weld, offset to the first weld to provide, whereby in load case of the weld corresponding voltages at the otherwise usually occurring failure point at the transition between the weld metal and the heat affected zone by shortening the lever arm of the attacking load or the attacking bending moment can be reduced. The reduced stresses increase the component life, while at the same time no design changes are required, which are usually associated with an extra weight. The invention is therefore based on the finding that re-welding to achieve a double weld except as a repair solution faulty welds against the previously common assessment targeted to improve the component properties locally at critical points, so-called "hot spots", d. H. not on the whole component. As a result, an extremely simple and economical method is provided, by means of which the life of welds in critical component areas can be significantly improved with a simultaneous lightweight construction.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schweißnaht in einem Übergangsbereich zwischen dem Schweißgut der ersten Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone der ersten Schweißnaht erzeugt wird. Dadurch können Schweißverbindungen mit einer besonders hohen Lebensdauer bzw. Dauerschwingfestigkeit erzielt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the weld seam is generated in a transition region between the weld metal of the first weld seam and the heat-affected zone of the first weld seam. As a result, welded joints can be achieved with a particularly long life or fatigue strength.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bauteile mittels eines Metallaktivgas-Schweißverfahrens miteinander verschweißt werden. Dadurch kann der Schweißprozess, beispielsweise hinsichtlich Einbrennen, Tropfengröße, Spritzverlusten und dergleichen, aktiv beeinflusst werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the components are welded together by means of a metal active gas welding process. As a result, the welding process, for example with regard to burning, drop size, spray losses and the like, can be actively influenced.

Eine erfindungsgemäße Schweißverbindung von zwei Bauteilen umfasst eine erste Schweißnaht, mittels welcher die beiden Bauteile miteinander verbunden sind, und eine Zusatzschweißnaht, die zumindest mit einem Teilversatz zur ersten Schweißnaht an einem der beiden Bauteile erzeugt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der Schweißverbindung anzusehen.A welded connection according to the invention of two components comprises a first weld, by means of which the two components are connected to one another, and an additional weld which is produced at least with a partial offset to the first weld on one of the two components. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the welded joint.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

In der einzigen Figur ist in einer schematischen Darstellung eine Schweißverbindung von zwei Bauteilen gezeigt, welche eine erste Schweißnaht und eine Zusatzschweißnaht aufweist.In the single figure, a welded connection of two components is shown in a schematic representation, which has a first weld and an additional weld.

Eine Schweißverbindung 10 aus einem ersten Bauteil 12 und einem zweiten Bauteil 14 ist in einer schematischen Darstellung in der einzigen Figur gezeigt. Die Schweißverbindung 10 umfasst eine erste Schweißnaht 16, mittels welcher die beiden Bauteile 12, 14 miteinander verbunden sind. Des Weiteren umfasst die Schweißverbindung 10 eine Zusatzschweißnaht 18, die zumindest mit einem Teilversatz zur ersten Schweißnaht 16 an dem Bauteil 14 angebracht ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Zusatzschweißnaht 18, anstatt wie in dem hier gezeigten Fall, an dem Bauteil 12 angebracht ist.A welded joint 10 from a first component 12 and a second component 14 is shown in a schematic representation in the single figure. The welded joint 10 includes a first weld 16 , by means of which the two components 12 . 14 connected to each other. Furthermore, the welded joint comprises 10 an additional weld 18 , at least with a partial offset to the first weld 16 on the component 14 is appropriate. Alternatively, it is also possible that the additional weld 18 instead of the component as in the case shown here 12 is appropriate.

Zur Herstellung der hier gezeigten Schweißverbindung 10 werden die Bauteile 12, 14 miteinander verschweißt, indem die erste, die beiden Bauteile 12, 14 miteinander verbindende Schweißnaht 16 erzeugt wird und anschließend die Zusatzschweißnaht 18 zumindest mit einem Teilversatz zur ersten Schweißnaht 16 an einem der beiden Bauteile 12, 14, vorliegend an dem Bauteil 14, erzeugt wird. Die Zusatzschweißnaht 18 wird dabei in einem Übergangsbereich 20 zwischen dem nicht näher bezeichneten Schweißgut der ersten Schweißnaht 16 und der nicht näher bezeichneten Wärmeeinflusszone der ersten Schweißnaht 16 erzeugt. Dieser Übergangsbereich 20 stellt üblicherweise eine typische Versagensstelle bei Schweißbauteilen dar, welcher auch als Schweißkerbe bezeichnet wird. In den seltensten Fällen geht ein Dauerbruch von der nicht näher bezeichneten Schweißwurzel aus. Entscheidend für die Beanspruchung der Schweißverbindung 10 ist ein Hebelarm L1 bzw. L2 an der kritischen Bauteilstelle. Durch Anbringung der Zusatzschweißnaht 18 wird der Hebelarm von der Länge L1 auf die Länge des Hebelarms L2 verkürzt, sodass die Belastung an der kritischen Stelle in dem Übergangsbereich 20 verringert wird, wodurch die Lebensdauer, insbesondere die Dauerhaltbarkeit und/oder Schwingfestigkeit der Schweißverbindung 10 verbessert wird.For the production of the welded joint shown here 10 become the components 12 . 14 welded together by the first, the two components 12 . 14 interconnecting weld 16 is generated and then the additional weld 18 at least with a partial offset to the first weld 16 on one of the two components 12 . 14 , in this case on the component 14 , is produced. The additional weld 18 is doing in a transition area 20 between the unspecified weld metal of the first weld 16 and the unspecified heat affected zone of the first weld 16 generated. This transition area 20 usually represents a typical failure point in welding components, which is also referred to as a welding notch. In the rarest cases, a fatigue break starts from the unspecified teat root. Decisive for the stress of the welded joint 10 is a lever arm L1 or L2 at the critical component location. By attaching the additional weld 18 the lever arm is shortened from the length L1 to the length of the lever arm L2, so that the load at the critical point in the transition region 20 is reduced, whereby the life, in particular the durability and / or fatigue strength of the welded joint 10 is improved.

Die beiden Bauteile 12, 14 werden vorliegend mittels eines Metallaktivgas-Schweißverfahrens miteinander verschweißt. Andere Schweißverfahren sind aber ebenfalls möglich.The two components 12 . 14 are welded together here by means of a metal active gas welding process. Other welding methods are also possible.

Das in den Ausführungsbeispielen dargestellte Schweißverfahren ist dabei bei Bauteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen anwendbar. Denkbar ist das Verfahren zum Verschweißen von Bauteilen aus Stahlwerkstoffen, es können jedoch auch beispielsweise Bauteile aus Aluminiumwerkstoffen oder anderen zum Schweißen geeigneten Werkstoffen durch das gezeigte Verfahren miteinander verschweißt werden.The welding method shown in the embodiments is applicable to components made of different materials. Conceivable is the method for welding components made of steel materials, but it is also possible, for example, components made of aluminum materials or other materials suitable for welding by the method shown welded together.

Claims

Method for welding two components ( 12 . 14 ), in which a first, the two components ( 12 . 14 ) interconnecting weld ( 16 ) is produced and then an additional weld ( 18 ) at least with a partial offset to the first weld ( 16 ) on one of the two components ( 12 . 14 ) is produced.

A method according to claim 1, characterized in that the additional weld ( 18 ) in a transitional area ( 20 ) between the weld metal of the first weld ( 16 ) and the heat-affected zone of the first weld ( 16 ) is produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components ( 12 . 14 ) are welded together by means of a metal active gas welding process.

Welded connection ( 10 ) of two components ( 12 . 14 ), with a first weld ( 16 ), by means of which the two components ( 12 . 14 ) are connected to each other, and with an additional weld ( 18 ), which at least with a partial offset to the first weld ( 16 ) on one of the two components ( 12 . 14 ) is generated.