DE102013001213A1 - Beam welding method for joining of metal sheets, involves fixing metal sheets to lap weld together in joining region of associated edge area using welding beam to form weld seam - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Strahlschweißverfahren zum Fügen von Blechen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Strahlschweißverfahren zum Fügen von Blechen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art.The invention relates to a beam welding method for joining metal sheets specified in the preamble of claim 1. Art. Furthermore, the invention relates to a beam welding method for joining sheets specified in the preamble of claim 8. Art.
Die
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Strahlschweißverfahren zum Fügen von Blechen bereitzustellen, mittels welchem die Gefahr von Heißrissen an den zu schweißenden Blechen verhindert wird.It is the object of the present invention to provide an improved beam welding method for joining sheets, by means of which the risk of hot cracks on the sheets to be welded is prevented.
Diese Aufgabe wird durch ein Strahlschweißverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Strahlschweißverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a beam welding method having the features of patent claim 1 and by a beam welding method having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Strahlschweißverfahren zum Fügen von Blechen zeichnet sich dadurch aus, dass die Bleche in einem dem Fügebereich zugeordneten Randbereich mittels eines Schweißstrahls unter Ausbildung von wenigstens einer Schweißnaht aneinander fixiert werden. Durch das Vorsehen der Schweißnaht zum Fixieren der Bleche vor dem Ausbilden der Überlappschweißnaht wird ein Ausbeulen der Bleche in einem von der Überlappschweißnaht abgewandten Bereich effektiv vermieden, sodass beim oder nach dem Abkühlen der Überlappschweißnaht eine Heißrissbildung an den Blechen effektiv vermieden werden kann. Mit anderen Worten dient die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche als eine Art Gegenlager, sodass der während des Herstellens der Überlappschweißnaht aufgeschmolzene Bereich nicht zu einem seitlichen Ausbeulen der Bleche führen kann, da dies durch die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche effektiv verhindert wird. Dadurch können auch besonders schmal ausgebildete überlappende Fügebereiche ohne eine Gefahr von Heißrissbildungen mittels einer Überlappschweißnaht aneinander gefügt werden.A beam welding method according to the invention for joining sheets is characterized in that the sheets are fixed to one another in a border region assigned to the joining region by means of a welding beam with the formation of at least one weld seam. By providing the weld seam for fixing the metal sheets prior to forming the overlap weld, bulging of the metal sheets in a region facing away from the overlap weld is effectively avoided so that hot cracking of the sheets can be effectively avoided during or after cooling of the overlap weld. In other words, the weld serves to fix the sheets as a kind of counter bearing, so that the melted during the production of the overlap weld area can not lead to a lateral buckling of the sheets, as this is effectively prevented by the weld for fixing the sheets. As a result, even narrow trained overlapping joining areas without a risk of hot cracking by means of a lap weld can be joined together.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche und die zumindest eine Überlappschweißnaht mittels derselben Strahlschweißvorrichtung hergestellt. Dadurch, dass lediglich eine einzige Strahlschweißvorrichtung vorgesehen werden muss, können die Bleche auf besonders einfache und schnelle Weise aneinander gefügt werden.In an advantageous embodiment of the invention, the weld for fixing the sheets and the at least one overlap weld are produced by means of the same beam welding device. The fact that only a single beam welding device must be provided, the sheets can be joined together in a particularly simple and fast way.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche und die zumindest eine Überlappschweißnaht mittels eines Laserschweißverfahrens, insbesondere mittels eines Remote-Laserschweißverfahrens, hergestellt werden. Herkömmliche Standard-Strahlschweißverfahren schweißen mit ca. 4 m/Minute und benötigen zwischen zwei Nahtabschnitten etwa 1 s zum Übersteigen. Bei der Verwendung eines Laserschweißverfahrens, insbesondere mittels eines Remote-Laserschweißverfahrens, kann mit Geschwindigkeiten von bis zu 9 m/Minute geschweißt werden, wobei die Zeiten zum Übersteigen zwischen zwei Nahtabschnitten im Wesentlichen entfallen. Dadurch können die Bleche besonders schnell geschweißt werden, insbesondere wenn eine Mehrzahl von Schweißnähten zum Fügen der Bleche vorzusehen sind.A further advantageous embodiment of the invention provides that the weld for fixing the sheets and the at least one overlap weld are produced by means of a laser welding method, in particular by means of a remote laser welding method. Conventional standard beam welding processes weld at about 4 m / minute and require about 1 s between two seam sections for overshoot. When using a laser welding process, in particular by means of a remote laser welding process, can be welded at speeds of up to 9 m / minute, with the times for surpassing between two seam sections essentially eliminated. As a result, the sheets can be welded particularly quickly, in particular if a plurality of welds are to be provided for joining the sheets.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche mittig gegenüber einer Haupterstreckungsrichtung der Überlappschweißnaht angebracht. Dadurch wird eine besonders gute Abstützwirkung durch die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche erzielt, sodass ein Ausbeulen der Bleche während der Anbringung der Überlappschweißnaht und daraus resultierende Heißrisse effektiv vermieden werden können.In a further advantageous embodiment of the invention, the weld for fixing the sheets is mounted centrally relative to a main extension direction of the overlap weld. As a result, a particularly good supporting effect is achieved by the weld for fixing the sheets, so that bulging of the sheets during the attachment of the overlap weld and resulting hot cracks can be effectively avoided.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche mit quer zur Schweißnaht oszillierenden Schwenkbewegungen des Schweißstrahls hergestellt wird. Zum einen können dadurch eventuell an den Blechen vorhandene Toleranzen ausgeglichen werden, wobei gleichzeitig eine saubere Schweißnaht zum Fixieren der Bleche hergestellt werden kann. Zum anderen kann durch das Schweißen mit oszillierenden Schwenkbewegungen des Schweißstrahls quer zur Schweißnaht eine aufwendige Sensorik gegebenenfalls entfallen, mittels welcher der Bereich erkannt werden muss, in welchem die Schweißnaht zur Fixierung der Bleche angebracht werden soll.A further advantageous embodiment of the invention provides that the weld seam for fixing the sheets is produced with oscillating movements of the welding beam oscillating transversely to the weld seam. On the one hand, this can possibly compensate for the tolerances present on the metal sheets, at the same time allowing a clean weld seam for fixing the metal sheets to be produced. On the other hand can be omitted by welding with oscillating pivoting movements of the welding beam across the weld, a complex sensor, where appropriate, by means of which the area must be recognized, in which the weld for fixing the sheets to be attached.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Bleche in dem Randbereich mit einem vorgegebenen Überstand, insbesondere von 2 mm, zueinander angeordnet werden, wobei die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche als Kehlnaht ausgebildet wird. Die Kehlnaht kann dabei relativ einfach angebracht werden, sodass die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche relativ aufwandsarm und schnell hergestellt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the sheets are arranged in the edge region with a predetermined projection, in particular of 2 mm, to each other, wherein the weld for fixing the sheets is formed as a fillet weld. The fillet weld can be attached relatively easily so that the weld for fixing the sheets can be relatively easily and quickly produced.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schweißnaht zum Fixieren der Bleche als I-Naht oder stirnseitige Bördelnaht ausgebildet wird. Dies ist insbesondere von Vorteil, falls in dem Randbereich der Bleche kein hinreichend großer Überstand vorhanden sein sollte, wobei mittels einer I-Naht oder stirnseitigen Bördelnaht trotzdem eine sichere Fixierung der zu fügenden Bleche erfolgen kann.In an alternative embodiment of the invention, it is provided that the weld for fixing the sheets is formed as an I-seam or end-side flanged seam. This is particularly advantageous if in the edge region of the sheets no sufficiently large supernatant should be present, with a secure fixation of the sheets to be joined can still be done by means of an I-seam or front flanged seam.
Bei einem erfindungsgemäßen Strahlschweißverfahren zum Fügen von Blechen werden die Bleche in einem überlappenden Fügebereich miteinander verschweißt, wobei sich das erfindungsgemäße Strahlschweißverfahren dadurch auszeichnet, dass in dem Fügebereich eine Mehrzahl von Überlappnähten an jeweils vorgegebenen Positionen, in einer vorgegebenen Reihenfolge und an einer jeweils vorgegebenen Schweißrichtung hergestellt werden. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, statt einer relativ langen und durchgängigen Überlappschweißnaht eine Mehrzahl solcher Überlappschweißnähte vorzusehen, sodass temporär immer nur relativ kurze Schmelzbäder erzeugt werden. Auf diese Weise wird trotzdem eine ausreichende Gesamtlänge des Nahtabschnitts erzielt, wobei aber gleichzeitig die Festigkeit bzw. Biegung und/oder Deformation während des Herstellens der Überlappnähte deutlich reduziert wird. Insbesondere beim Vorsehen eines Remote-Laserschweißverfahrens bedeutet dies keinen Geschwindigkeitsverlust.In a beam welding method according to the invention for joining sheets, the sheets are welded together in an overlapping joining region, wherein the beam welding method according to the invention is characterized in that produced in the joining region, a plurality of overlap seams at respectively predetermined positions, in a predetermined order and at a respective predetermined welding direction become. In other words, it is therefore intended to provide a plurality of such lap welds instead of a relatively long and continuous overlap weld, so that temporarily only relatively short melt pools are produced. In this way, however, a sufficient total length of the seam portion is achieved, but at the same time the strength or bending and / or deformation during the production of the lap seams is significantly reduced. In particular, when providing a remote laser welding process, this means no loss of speed.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Anzahl und Länge der Überlappschweißnähte in Abhängigkeit von einer Rissanfälligkeit der Bleche festgelegt wird. Dadurch wird eine möglichst optimale Anzahl an Überlappschweißnähten vorgesehen, sodass eine Heißrissbildung der Bleche während oder nach dem Schweißen vermieden wird.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a number and length of the overlap welds is determined depending on a susceptibility to cracking of the sheets. As a result, the optimum number of overlap welds is provided so that hot cracking of the sheets during or after welding is avoided.
Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass aus Stahl-, Aluminium- oder Magnesiumlegierungen hergestellte Bleche verwendet werden. Je nach Einsatzzweck der geschweißten Bleche kann somit ein Material mit den erforderlichen Eigenschaften ausgewählt werden.Finally, it is provided according to a further advantageous embodiment of the invention that made of steel, aluminum or magnesium alloys sheets are used. Depending on the intended use of the welded sheets, a material with the required properties can thus be selected.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing.
Dabei zeigen:Showing:
Zwei Bleche
In
Alternativ zu der hier gezeigten Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, dass eine Mehrzahl von Überlappschweißnähten
In
Zur Herstellung der Schweißnaht
Mit anderen Worten wird ein Schweißstrahl
Des Weiteren ist in der in
Vor dem Fügen der beiden Bleche
In
Die Bleche
In
Die Überlappschweißnähte
Im Anschluss an die Herstellung sämtlicher Überlappschweißnähte
Allgemein wird, je nach den vorgegebenen Randbedingungen des Fügeprozesses, der Fügebereich
Für beide erläuterten Varianten zum Fügen der Bleche
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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