DE102013109588A1 - Reflow bonding process - Google Patents

Reflow bonding process

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DE102013109588A1 DE102013109588.7A DE102013109588A DE102013109588A1 DE 102013109588 A1 DE102013109588 A1 DE 102013109588A1 DE 102013109588 A DE102013109588 A DE 102013109588A DE 102013109588 A1 DE102013109588 A1 DE 102013109588A1
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Abstract

Es wird ein Verfahren (21) zur Verbindung von zwei Werkstückbereichen (8, 10) in einem Kontaktbereich (13, 15) vorgeschlagen, bei dem einer der Werkstückbereiche (8, 10) durch einen Energieeintrag (12) benachbart zum Kontaktbereich (13, 15) zonal aufgeschmolzen wird und die mechanische Verbindung zwischen den zwei Werkstückbereichen (8, 10) zumindest teilweise durch einen formschlüssige Verbindung (14) erfolgt. A method (21) for connection of two workpiece portions (8, 10) in a contact region (13, 15) proposed in which one of the workpiece portions (8, 10) by an energy input (12) adjacent to the contact area (13, 15 ) zonally is melted and the mechanical connection between the two workpiece portions (8, 10) at least partially by a form-fitting connection (14).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer mechanischen Verbindung von zumindest zwei Werkstückbereichen in einem Kontaktbereich. The invention relates to a method of forming a mechanical connection of at least two work areas in a contact area. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Verbindungsbereich zwischen zumindest zwei Werkstückbereichen. The invention further relates to a connection area between at least two work areas.
  • In praktisch allen Gebieten der Technik ist es erforderlich, aus unterschiedlichsten Gründen zwei (oder mehr) Werkstücke miteinander zu verbinden, um auf diese Weise komplexere Gesamtanordnungen zu erhalten. In practically all fields of technology, it is necessary to join workpieces together, to obtain in this way more complex, overall arrangements of a variety of reasons two (or more). Zum Teil ist es auch erforderlich, dass unterschiedliche Bereiche ein und desselben Werkstücks miteinander verbunden werden, um so eine neuartige Funktionalität des betreffenden Werkstücks bereitzustellen. In part it is also necessary that different regions of one and the same workpiece connected to each other so as to provide a novel functionality of the relevant workpiece.
  • Ein einfaches Beispiel für einen komplexeren Gegenstand, bei dem sowohl zwei unterschiedliche Bereiche ein und desselben Werkstücks miteinander verbunden wurden als auch unterschiedliche Werkstücke miteinander verbunden wurden, ist eine einfache Getränkedose. A simple example of a more complex article in which both two different areas of the same workpiece are connected to each other as well as different workpieces have been joined together, is a simple beverage can. Hier wird zunächst ein dünnes Blech „in sich“ zu einem zylindrischen Körper gebogen und die Endbereiche des Blechs werden miteinander verbunden, sodass der zylindrische Rohling „dauerhaft“ erhalten bleibt. Here, a thin sheet "self" is first bent into a cylindrical body and the end portions of the sheet are connected to each other, so that the cylindrical blank remains "permanently". Weiterhin werden zwei weitere Teile mit dem derart entstandenen zylindrischen Rohling verbunden, nämlich ein Deckel und ein Boden (wobei insbesondere der Deckel noch zusätzliche Verbindungsnähte aufweisen kann, wie beispielsweise zur Ausbildung einer Ausgussöffnung oder dergleichen). Furthermore, two further parts with the thus formed cylindrical blank are connected, namely, a lid and a base (in particular, the lid can still have additional connecting seams, such as for forming a spout or the like).
  • Das gewählte Beispiel einer einfachen Getränkedose illustriert darüber hinaus auch, dass es bei den betreffenden Verbindungen meist nicht nur auf eine einfache mechanische Fixierung der betreffenden Teile aneinander ankommt, sondern dass die betreffende Verbindung oftmals auch noch zusätzliche Aufgaben übernehmen muss. The chosen example of a simple beverage can illustrated in addition also that it usually arrives at the links concerned not only a simple mechanical fixing of the relevant parts to each other, but that the link in question is often also have to take on additional tasks. Beim Beispiel einer Getränkedose ist dies insbesondere eine Flüssigkeitsdichtigkeit, sodass die darin enthaltene Flüssigkeit nicht austreten kann. In the example of a drinks can, this is particularly a liquid-tightness, so that the liquid contained therein can not escape. Die betreffenden Nähte müssen darüber hinaus jedoch auch (was vielen Leuten zunächst nicht klar ist) gasdicht ausgeführt sein, um insbesondere den Eintritt von Sauerstoff in die Getränkedose zu unterbinden, der chemische Reaktionen im Inneren der Dose ermöglichen könnte und insbesondere zu einem Verderben des enthaltenen Getränks führen könnte. However, the seams in question must also too (which many people initially is not clear) to be gas-tight in order to prevent in particular the entry of oxygen into the beverage can, which could allow chemical reactions inside the cell and in particular to a destruction of the beverage contained could result.
  • Da es sich bei der Verbindung von unterschiedlichen Bauteilen um einen in der Technik de facto unabdingbaren Vorgang handelt, ist im Laufe der technischen Entwicklung eine extrem große Anzahl an Verbindungsmöglichkeiten vorgeschlagen worden. Since it is in the connection of different components to an indispensable technology in the de facto process, in the course of technological development an extremely large number of connectivity options have been proposed. Die Wahl, welche Verbindungsart aus der großen Menge an zur Verfügung stehenden Verbindungstechniken gewählt wird, hängt dabei von einer großen Anzahl von Randbedingungen ab. The choice of which type of connection is selected from the large amount of the available connection methods, it depends on a large number of constraints. Beispielsweise ist in diesem Zusammenhang an die erforderliche, zu realisierende Festigkeit, an zusätzliche Dichtigkeitserwägungen (Flüssigkeitsdichtigkeit, Gasdichtigkeit), an den zur Verfügung stehenden Bauraum, an gestalterische Erwägungen (Oberflächengestaltung), an die Wartbarkeit, die Haltbarkeit und an die Kosten der Verbindung zu denken. For example, in this context, to the required, to realize resistance to additional tightness considerations (liquid tightness, gas tightness), the available space on design considerations (surface design) to the maintainability, durability, and to think of the cost of the connection , Dementsprechend kann die Wahl für die konkret verwendete Verbindungstechnik stark variieren. Accordingly, the choice for the concrete used connection technology can vary greatly.
  • Um lediglich einen groben Überblick über unterschiedliche Verbindungstechniken zu geben, sollen an dieser Stelle exemplarisch Schraubverbindungen, Nietverbindungen, kraftschlüssige Verbindungen, mechanische Verbindungen, formschlüssige Verbindungen (beispielsweise durch Umbördelungen oder dergleichen), Klebeverbindungen, Lötverbindungen oder Schweißverbindungen (Letztere sind auch unter dem Oberbegriff „stoffschlüssige Verbindungstechniken“ bekannt) genannt werden. To give only a general overview of different bonding techniques should at this point by way of example screw connections, rivet connections, frictional connections, mechanical connections, interlocking connections (e.g., by beadings or the like), adhesive connections, solder connections or weld connections (The latter are also the preamble cohesive " "are known) called bonding techniques.
  • Auch wenn bereits eine große Anzahl an unterschiedlichen Verbindungstechniken existiert, so treten nach wie vor Probleme bzw. Schwierigkeiten auf, insbesondere wenn besonders „problematische“ Verbindungsaufgaben zu lösen sind. Although there is already a large number of different connection techniques so still occur problems or difficulties, particularly where most "problematic" link tasks to be solved. „Problematisch“ in diesem Zusammenhang sind insbesondere besonders hohe Dichtigkeitsanforderungen (insbesondere, wenn Vakua besonders hoher Güte, hohe Drücke, besonders gefährliche Substanzen, die auch in nur geringen Mengen nicht austreten dürfen und Substanzen mit extrem hohen Diffusionsneigungen (zum Beispiel Helium) vorliegen). "Problematic" in this context are in particular especially high tightness requirements (especially if vacuums particularly high quality, high pressures, especially dangerous substances, which may not emerge only in small amounts and substances with extremely high diffusion inclinations (eg helium) are available). Ein weiteres Problem tritt auf, wenn Werkstücke miteinander verbunden werden sollen, welche signifikant voneinander abweichende (Material-)Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise stark unterschiedliche Dicken (Verbindung Blech/solider Körper), stark unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten (bei Metallen insbesondere Kupfer oder Silber (hohe Wärmeleitung) mit Aluminium oder Aluminiumlegierungen (vergleichsweise niedrige Wärmeleitungsfähigkeit)), stark unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder Materialien mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten (beispielsweise Titan, Kupfer, Eisen/Stahl oder Nickel mit Aluminium). Another problem occurs when workpieces are to be connected to each other, which significantly differ from one another (material) properties, such as markedly different thicknesses (connecting plate / solid body), very different heat conduction coefficient ((in metals, in particular copper or silver, high heat conduction ) (with aluminum or aluminum alloys comparatively low thermal conductivity)) widely different coefficients of thermal expansion and / or materials with very different melting points (for example, titanium, copper, iron / nickel steel or aluminum). Zum Teil tritt bei manchen Materialien bzw. Materialpaarungen ein weiteres Problem auf. Partly with some materials and material combinations, another problem arises. So sind manche Materialien nur begrenzt in anderen Materialien löslich. For example, some materials are only sparingly soluble in other materials. Dies führt dazu, dass keine (beliebigen) Legierungen mit im Wesentlichen beliebigen Materialanteilen realisiert werden können. This results in that no (arbitrary) alloys may be implemented with essentially any material shares. Stattdessen kommt es beispielsweise zur Ausbildung intermetallischer Phasen, bei denen aufgrund des typischerweise gitterartigen Aufbaus nur bestimmte Konzentrationsverhältnisse realisierbar sind. Instead, it is used for example for the formation of intermetallic phases in which only certain concentration ratios are possible because of the typically lattice-like structure. Dabei treten bereits dann Probleme auf, wenn nur eines der genannten (gegebenenfalls auch zusätzlich oder alternativ ein oder mehr weitere, vorliegend nicht genannte) Probleme auftaucht. Here, problems already occur when only one (and possibly one or more other, here not mentioned additionally or alternatively) turns up problems mentioned. Wenn jedoch mehrere Probleme gleichzeitig auftreten, so kommen bekannte Verbindungstechniken oftmals an ihre Grenzen, sodass eine Verbindung nur problematisch, mit einer hohen Fehlerquote und/oder gar nicht realisierbar ist. However, if you encounter several problems simultaneously, known connecting techniques are often to their limits, so that a connection only problematic, with a high error rate and / or is not feasible.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Ausbildung einer mechanischen Verbindung von zumindest zwei Werkstückbereichen in einem Kontaktbereich vorzuschlagen, welches bisherigen, im Stand der Technik bekannten Verfahren, überlegen ist. The object of the present invention is therefore to propose a method of forming a mechanical connection of at least two work areas in a contact region, which so far known in the art, is superior. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Verbindungsbereich zwischen zumindest zwei Werkstückbereichen vorzuschlagen, welcher gegenüber Verbindungsbereichen, die im Stand der Technik bekannt sind, Vorteile aufweist. Another object of the invention is to propose a connection area between at least two work areas which, has advantages over connecting regions, which are known in the art.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe. The invention solves the task.
  • Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ausbildung einer mechanischen Verbindung von zumindest zwei Werkstückbereichen in einem Kontaktbereich, bei dem einer der Werkstückbereiche durch einen Energieeintrag benachbart zum Kontaktbereich zonal aufgeschmolzen wird, derart durchzuführen, dass die mechanische Verbindung zwischen den zwei Werkstückbereichen zumindest teilweise durch Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung gebildet wird. It is proposed a method of forming a mechanical connection of at least two work areas in a contact region in which one of the workpiece portions is adjacent by an energy input to the contact area zonally melted to carry out such that the mechanical connection between the two work areas at least partly by forming a form-locking connection is formed. Dh, dass einer der Werkstückbereiche zonal aufgeschmolzen (zum Beispiel verflüssigt) wird, das entsprechende, aufgeschmolzene Material um den anderen Werkstückbereich „herumfließt“ (und den anderen Werkstückbereich dadurch nach dem Erstarren insbesondere hintergreift) und ihn so durch Formschluss „festhält“. That is, one of the workpiece areas zonally melted (for example, liquefied), the corresponding, molten material to the other workpiece region "flows around" (and the other workpiece region characterized after solidification especially engages behind) and so "holds" it by a form fit. Mit nochmals anderen Worten besteht die grundsätzliche Idee des vorgeschlagenen Verfahrens darin, dass man ein zonales Aufschmelzen, was bislang ausschließlich zur Ausbildung von Lötverfahren bzw. Schweißverfahren genutzt wurde, dazu nutzt, ein Verbindungsverfahren durchzuführen, was bislang im Stand der Technik durch mechanische Umformungsvorgänge realisiert wurde. With still other words, the basic idea of ​​the proposed method is that, to use a zonal melting of what has so far been used exclusively for the formation of soldering or welding method to carry out a joining method, which has so far been realized in the prior art by mechanical forming processes , Schweißverfahren bzw. Lötverfahren wurden nämlich bislang dahingehend verwendet, dass es zu einem lokalen bzw. zonalen Aufschmelzen von einem der beteiligten Materialien (insbesondere bei metallischen Materialien) kam (teilweise auch von mehr als einem der beteiligten Materialien) und hierdurch, nach Art einer Legierungsbildung der beteiligten Materialien, eine (primär) stoffschlüssige Verbindung realisiert wurde. Welding or soldering were in fact been used so far to the effect that there was (particularly for metallic materials) to a local or zonal melting of one of the materials involved (in some cases more than one of the materials involved) and thereby, in the manner of an alloy forming the materials involved, a (primary) integral connection was realized. Auf dieser stoffschlüssigen Verbindung beruhte sowohl die Dichtigkeit als auch die mechanische Stabilität der ausgebildeten Verbindung. On this integral connection, both the tightness and the mechanical stability of the formed compound was based. Falls es überhaupt zu formschlüssigen Verbindungen kam, trat bei Verbindungsverfahren im Stand der Technik ein Formschluss üblicherweise nicht bei allen betroffenen Bauteilen bzw. nicht bei allen betroffenen Materialien auf, und ein Formschluss trat allenfalls nur in Teilbereichen und eher zufällig auf und/oder die entsprechende mechanische Festigkeitswirkung aufgrund des Formschlusses war nur von untergeordneter Bedeutung. If it ever came to positive connections, a positive engagement did not occur in connection method in the prior art usually all affected components or not at all affected materials and a form-fitting joined at best and / or the appropriate mechanical only in some areas and by chance resistance effect due to the positive engagement was only of secondary importance. Rein beispielhaft könnte hier ein Draht genannt werden, der liegend (parallel) zu einer Leiterbahn einer kupferkaschierten Leiterplatte mittels Lötzinn festgelötet wird. For example only, a wire could be mentioned here, the (parallel) is soldered to a strip conductor of a copper-clad circuit board by means of solder lying. Wenn hierbei (was eher unüblich ist) vergleichsweise viel Lötzinn verwendet wird, kann es durchaus vorkommen, dass der betreffende Draht vollständig von Zinn umschlossen ist (und somit auch formschlüssig im erstarrten Lötzinn gehalten wird). Here, if (which is unusual) comparatively much solder is used, it may well happen that the wire in question is completely enclosed by tin (and is thus held positively in the solidified solder). Die eigentliche „Gesamt-“Verbindung zwischen Leiterplatte und Draht erfolgt jedoch über eine stoffschlüssige Verbindung, nämlich durch den Kontakt des Lötzinns mit der Leiterbahn der Leiterplatte (und somit ohne formschlüssige „Haltekräfte“, die zwischen den eigentlichen, aneinander zu befestigenden Werkstücken wirken). However, the actual "total" connection between the circuit board and wire via an integral connection, namely by the contact of the solder with the conductor track of the printed circuit board (and thus without form-locking "retention forces" which act between the actual, to be fastened to each other workpieces). Da mit stoffschlüssigen Verbindungen zum Teil nur vergleichsweise geringe Haltekräfte realisiert werden können (insbesondere beim Vorliegen „problematischer Rahmenbedingungen“), war die resultierende Haltekraft bislang oftmals hierzu korrespondierend eingeschränkt. As with cohesive connections in part only comparatively small holding power can be implemented (in particular in the presence of "problematic conditions"), the resultant holding force has so far been often this correspondingly restricted. Denn die „Gesamthaltekraft“ bestimmt sich nach dem „schwächsten Glied in der Kette“. For the "total holding force" determined by the "weakest link in the chain". Demgegenüber ist beim vorliegend vorgeschlagenen Verfahren ein zumindest wesentlicher Teil der „effektiven Haltekraft“ zwischen den schlussendlich miteinander zu verbindenden Werkstücken bzw. Werkstückbereichen dadurch realisiert, dass eine „effektiv“ formschlüssige Verbindung zwischen den betreffenden Werkstückbereichen realisiert wird. In contrast, in the presently proposed method, an at least significant part of the "effective holding force" between the finally to be joined to each other workpieces or workpiece areas is realized by an "effective" realized positive connection between the respective workpiece areas. Dementsprechend entspricht die maximal mögliche Haltekraft der vorgeschlagenen mechanischen Verbindung in der Regel zumindest der Bruchfestigkeit des erstarrten, den Formschluss bildenden Bereich des im Laufe des Verfahrens aufgeschmolzenen Materials. Accordingly, the maximum holding force of the proposed mechanical connection generally corresponds to at least the breaking strength of the solidified, the mold closure forming portion of the molten material during the procedure. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, dass zusätzlich zur formschlüssigen „Haltekraft“ noch zusätzliche Verbindungen geschaffen werden. This does not, of course, that in addition to positive additional connections are established "holding power". Diese können sowohl mechanisch als auch in anderer Hinsicht verbindungsfördernd sein. These can be both mechanically and in other respects connectionless promoting. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang auch an zusätzliche Verbindungen bzw. Verbindungseffekte zu denken, welche eine besondere Dichtigkeit der Verbindung erzeugen bzw. fördern (beispielsweise flüssigkeitsdicht, gasdicht, vakuumdicht, hochvakuumdicht, heliumdicht und dergleichen). In particular, in this context, also additional compounds or compound effects to think that generate a special tightness of the connection or support (for example, liquid-tight, gas-tight, vacuum-tight, high-vacuum-tight, helium-tight and the like). Erste Versuche haben ergeben, dass sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren Verbindungen realisieren lassen, die bis zu einer Spannung von 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 125 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa oder 500 MPa belastbar sind und dabei dicht (insbesondere vakuumdicht) bleiben Die formschlüssige Verbindung muss darüber hinaus auch nicht in „alle Richtungen“ festigend wirken. First experiments have shown that is possible to realize connections with the proposed method, which are loadable up to a voltage of 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa, 125 MPa, 150 MPa, 200 MPa, 300 MPa, 400 MPa or 500 MPa and while tight (especially vacuum-tight) remain The positive connection must not act in "all directions" firming beyond. So ist es beispielsweise denkbar, dass eine Verbindung (primär) auf Zug bzw. Druck belastbar ist (insbesondere der „formschlüssige Anteil“), wohingegen eine Scherbelastung beispielsweise nicht (oder im Wesentlichen nicht) durch „formschlüssige Anteile“ aufgenommen wird. Thus, it is conceivable that a connection (primary) to train or pressure can be loaded (in particular the "positive component") is taken up by "form-fitting play", whereas a shear load, for example, not (or substantially no). Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die „Gesamtverbindung“ in möglichst vielen, unterschiedlichen Richtungen belastbar ist und dies vorzugsweise (auch) durch „formschlüssige Anteile“ bedingt wird. It is advantageous, however, if the "total connection" in as many different directions can be loaded and this preferably (also) by "positive Shares" is conditioned. Dabei kann die Belastbarkeit in unterschiedliche Richtungen im Übrigen auch durch die „Gesamtformgebung“ der miteinander zu verbindenden Werkstücke bzw. Werkstückbereiche realisiert werden. The load may be in different directions in addition by the "total shaping" of the realized to be joined workpieces or workpiece regions. Wenn beispielsweise ein mit einem Flansch versehenes Rohr in einem Loch befestigt wird, so kann die Verbindungsnaht „lokal gesehen“, beispielsweise primär in Zug- und Druckrichtung (gegebenenfalls auch in eine, jedoch nicht in beide Seitenrichtungen) belastbar sein. For example, if a provided with a flange tube is fixed in a hole, then the connecting seam "seen locally", (optionally, but not in both side directions in a) may be resilient, for example, primarily in tension and compression direction. Durch die „Gesamtformgebung“ des Rohrs bzw. des der Rohraufnahme dienenden Lochs, kann jedoch eine große Belastbarkeit in sämtliche „Seitenrichtungen“ der Gesamtanordnung resultieren. By "overall shape" of the pipe or of the pipe receiving hole serving, however, a large load capacity in all can result "lateral directions" of the overall assembly. Im Gegensatz zu bislang im Stand der Technik durchgeführten formschlüssigen Verbindungsverfahren, erfolgt vorliegend die „Verformung“ eines der beiden Werkstückbereiche nicht durch mechanische Verformungsvorgänge (beispielsweise Pressen, Druckbeaufschlagung, duktile (Kalt-)Verformungsvorgänge, Umbördelungs-Verfahren usw.), sondern durch ein zonales Aufschmelzen, sodass die betreffenden, aufgeschmolzenen Bereiche des einen Werkstückbereichs den jeweils anderen Werkstückbereich in flüssiger (zumindest jedoch in pastöser/zähflüssiger/(hoch) viskoser) Weise „umfließen“ können. Unlike carried out so far in the prior art interlocking connection process is carried out in the present case, the "deformation" of the two workpiece portions by mechanical deformation processes (e.g., pressing, pressure, ductile (cold) deformation processes, caulking method, etc.), but zonal by a melting, so that the relevant, molten regions of a workpiece area can "wrap around" the respective other workpiece region in a liquid (or at least (in paste / viscous / high) viscous) manner. Insbesondere ist die Temperatur benachbart, vorzugsweise (leicht oder deutlich) oberhalb der betreffenden Solidus-Temperatur und/oder Liquidus-Temperatur. Specifically, the temperature is adjacent, preferably (slightly or significantly) above the respective solidus temperature and / or liquidus temperature. Der Vorgang des Umfließens kann dabei gegebenenfalls durch unterschiedliche Maßnahmen gefördert werden, wie beispielsweise durch ein Aneinanderpressen der betreffenden Werkstückbereiche (sodass ein Umfließen „erzwungen“ wird; hierzu können beispielsweise spezielle Vorrichtungen, wie so genannte „Niederhalter“ verwendet werden), durch Beschleunigungs- bzw. Gravitationskräfte, durch mechanisch einwirkende Kräfte (beispielsweise durch „Flüssigkeitsschieber“, eine geeignete Form des Energieeintrags, durch Andruckeffekte eines Niederhalters oder dergleichen), durch oberflächenvorbereitende Maßnahmen (beispielsweise Polieren der betreffenden Oberfläche(n)), durch eine günstige Oberflächengestaltung der beteiligten Oberfläche(n) (beispielsweise durch Furchen oder dergleichen) oder durch chemische Maßnahmen (Flussmittel oder dergleichen). The process of washing can then be optionally promoted by various measures, such as by a pressing together of the relevant areas of the workpiece (so that a reflow "forced", which may, for example, special devices may be used as so-called "hold-down"), or by acceleration . gravitational forces by mechanically acting forces (for example, by "liquid slider", a suitable form of energy input, by Andruckeffekte a blank holder or the like), by surface preparatory actions (for example, polishing of the respective surface (s)), (by a convenient surface design of the surface involved n) (for example by grooves or the like) or by chemical means (flux or the like). Insbesondere bei „nur“ pastösen, zähflüssigen bzw. (hoch) viskosen Materialien erweist sich eine „mechanische Unterstützung“ des Umfließvorgangs bzw. des Hintergreifvorgangs (gegebenenfalls auch eines Eingriffsvorgangs) als vorteilhaft. "Only" pasty particularly at, or viscous (high) viscous materials, (including, optionally, an engaging operation) turns a "mechanical support" of the Umfließvorgangs or the rear grip operation to be advantageous. Ein weiterer Vorteil des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens kann auch darin begründet liegen, dass der Wärmeeintrag in nicht-aufgeschmolzene Materialbereiche (insbesondere Werkstückbereiche) vergleichsweise gering ausfallen kann. A further advantage of the presently proposed method can also be due to the fact that the heat input in non-molten material regions (in particular areas of the workpiece) can be comparatively small. Auch wenn es möglich ist, dass der Energieeintrag, der zum Zwecke des „zonalen Aufschmelzen“ eingetragen wird, derart erfolgt, dass zwei oder mehrere Werkstückbereiche „unmittelbar“ mit der eingetragenen Energie beaufschlagt werden, so ist es vorteilhaft, wenn der Energieeintrag im Wesentlichen benachbart zum Kontaktbereich erfolgt. Although it is possible that the energy input that is entered for the purpose of "zonal melting" is performed such that two or more regions of the workpiece are applied "directly" to the input energy, it is advantageous if the energy input substantially adjacent carried to the contact area. Insbesondere kann der („unmittelbare“) Energieeintrag in den zonal aufzuschmelzenden Werkstückbereich (bzw. in die zonal aufzuschmelzenden Werkstückbereiche) hinein erfolgen. In particular, the ( "immediate") can zonal energy input into the melted region of the workpiece (or in the zonally melted workpiece regions) carried out inside. Auf diese Weise kann der Energieeintrag reduziert werden, was sowohl energetisch günstig sein kann, als auch die thermische Belastung der Werkstückbereiche reduzieren helfen kann. In this way, the energy input can be reduced, which can both be energetically favorable than can help reduce the thermal load on the workpiece areas. Beispielsweise kann ein Laserstrahl derart verwendet werden, dass dieser benachbart zum Kontaktbereich eingestrahlt wird. For example, a laser beam can be used such that it is adjacent irradiated to the contact area. Dementsprechend wird in diesem Bereich das Material des betreffenden Werkstückbereichs aufgeschmolzen. Accordingly, in this area the material of the respective workpiece portion is melted. Durch thermische Leitfähigkeit wird natürlich in aller Regel ein gewisser Anteil an thermischer Energie über den Kontaktbereich in den dazu benachbarten Werkstückbereich hinein eingetragen. a certain amount of thermal energy via the contact area to the adjacent thereto workpiece area into registered with thermal conductivity of course, in most cases. Dies ist jedoch üblicherweise als „mittelbarer Energieeintrag“ zu werten. However, this is usually to be seen as "indirect energy input." Das „zonale Aufschmelzen“ bedeutet dabei nicht notwendigerweise, dass der Gesamtbereich, an dem es schlussendlich zu einem mechanischen Kontakt/einer mechanischen Verbindung zwischen den beteiligten Werkstückbereichen kommen soll, „gleichzeitig“ aufgeschmolzen werden muss (obgleich dies gegebenenfalls von Vorteil sein kann). The "zonal melting" does not necessarily mean that the total area to which it is to ultimately come to a mechanical contact / mechanical connection between the participating workpiece areas to be melted "simultaneously", (although it may optionally be advantageous). „Gleichzeitiges Aufschmelzen“ heißt in diesem Zusammenhang nicht notwendigerweise, dass sämtliche Bereiche zu einem mehr oder weniger gleichen Zeitpunkt von einem festen in einen flüssigen (pastösen/zähflüssigen/(hoch) viskosen) Aggregatszustand wechseln müssen (auch wenn dies möglich ist). "Simultaneous melting" in this context does not necessarily mean that all areas have to switch to a more or less the same time from a solid to a liquid (pasty / viscous / (high) viscous) Physical state (even if this is possible). Vielmehr kann dies auch bedeuten, dass der eigentliche Phasenübergang zwar zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgt, jedoch die „beteiligten, aufzuschmelzenden Bereiche“ zumindest zu einem bestimmten Zeitpunkt gleichzeitig im flüssigen Aggregatszustand befindlich sind. Rather, it can also mean that, although the actual phase transition takes place at different times, but "involved, melted areas" that are located at least at a certain time simultaneously in the liquid state. Möglich ist es jedoch auch, dass zu einem gewissen Zeitpunkt stets nur ein Teilbereich des „schlussendlichen Verbindungsbereichs“ aufgeschmolzen ist, und die Gesamtheit des „schlussendlichen Verbindungsbereichs“ nur sukzessive durch mehrere Aufschmelzschritte (die auch in zeitlicher Hinsicht nahtlos ineinander übergehen können) realisiert wird. However, it is also possible that at a certain time only a portion of the "eventual connecting portion" is always melted, and the entirety of the "eventual connecting portion" only successively through several reflow steps (which may blend together in terms of time) is realized. Durch eine derartige Ausbildungsweise kann der Wärmeeintrag, insbesondere in nicht-aufgeschmolzene Werkstückbereiche, gegebenenfalls nochmals verringert werden. Such a configuration, the heat input can, especially in non-molten regions of the workpiece, are optionally reduced again. Dabei ist es durchaus möglich, dass zumindest einige Teilbereiche des „schlussendlichen Verbindungsbereichs“ nicht nur einfach, sondern (bis zu) zweifach, dreifach, vierfach, fünffach oder noch häufiger aufgeschmolzen werden. It is quite possible that at least some sections of the "eventual connection region" are not only easy but (to) melted twice, three times, four times, five times or even more frequently. Bei den Werkstückbereichen kann es sich im Übrigen um entsprechende, miteinander zu verbindende Bereiche unterschiedlicher Werkstücke (Bauteile) handeln. In the workpiece portions may be otherwise order corresponding to interconnecting regions of different workpieces (components) act. Ebenso ist es aber auch möglich, dass es sich um zwei Bereiche ein und desselben Werkstücks handelt, die (beispielsweise nach einem Umformvorgang des Werkstücks) miteinander zu verbinden sind. However, it is also possible that there are two areas of the same workpiece which are to be connected with each other (for example, after a forming of the workpiece). Möglich ist es insbesondere, dass zwei Werkstücke bzw. Werkstückbereiche miteinander verbunden sind. It is possible, in particular, that two workpieces or workpiece portions are connected together. Ebenso ist es aber auch möglich, dass drei, vier, fünf oder noch mehr Werkstücke (Werkstückbereiche) miteinander zu verbinden sind. However, it is also possible that three, four, five or even more workpieces (work areas) are to be interconnected. Eines der Werkstücke kann dabei ein „Hilfswerkstück“ sein, also ein Werkstück welches überwiegend oder (im Wesentlichen) ausschließlich zur Durchführung des Verbindungsverfahrens verwendet wird. One of the workpieces may be an "auxiliary piece" here, so a workpiece which is predominantly or used (substantially) exclusively for carrying out the bonding process. Ein Beispiel hierfür ist beispielsweise das im Folgenden näher erläuterte Vorsehen eines Rings aus Reinaluminium. An example of this is for example the explained in more detail below providing a ring of pure aluminum. Unter einem Kontaktbereich ist ein Bereich zu verstehen, in dem die betreffenden Werkstücke (mittelbar oder unmittelbar) in einem mechanischen Kontakt stehen. Under a contact region is meant a region in which the workpieces are concerned (directly or indirectly) in a mechanical contact. Unmittelbar heißt, dass die beiden Bereiche unmittelbar miteinander in Kontakt treten bzw. in Kontakt standen. Immediately is, that the two regions contact with each other directly in contact or were in contact. Mittelbar heißt, dass eine gewisse Art von „Zwischenlage“ (oder auch von mehreren „Zwischenlagen“) vorgesehen wird, die jedoch in aller Regel eher dünn ist bzw. gegebenenfalls durch die Verbindung selbst resultiert (eine Art von Verbindungsschicht, beispielsweise eine Legierung als „Übergangszone“, insbesondere nach Ausbildung der Verbindung). Indirectly means that a certain kind of "intermediate layer" is provided (or a plurality of "intermediate layers"), but as a rule is rather thin or optionally by the compound itself results (one kind of compound layer, for example an alloy as " transition zone ", in particular after the formation of the connection). Die Dicke einer eventuell vorhandenen Zwischenlage bzw. Übergangszone ist typischerweise geringer als 1 mm, 0,5 mm oder 0,1 mm. The thickness of a possibly existing intermediate layer and the transition zone is typically less than 1 mm, 0.5 mm or 0.1 mm. Der „Aufschmelzvorgang“ wird vorzugsweise derart durchgeführt, dass (zumindest über weite Bereiche hinweg) lediglich eines der betreffenden Werkstücke bzw. der betreffenden Werkstückbereiche aufgeschmolzen wird. The "melting process" is preferably conducted such that (at least over wide limits) is melted only one of the workpieces or the workpiece concerned areas concerned. Ein „Aufschmelzen“ eines Werkstückbereichs bezieht sich dabei insbesondere auf den Ort des unmittelbaren Energieeintrags. A "melting" of a work area refers in particular to the location of the immediate energy input. Dies schließt es jedoch nicht aus, dass beispielsweise durch Wärmeleitung und andere Effekte auch weitere Bereiche „mittelbar“ erweicht werden bzw. aufgeschmolzen werden (oberhalb Solidus-Temperatur bzw. oberhalb Liquidus-Temperatur gebracht werden). This does not preclude it that are softened, for example, by thermal conduction, and other effects, other sectors "indirectly" and are melted (above the solidus temperature or be placed above the liquidus temperature). Insbesondere auf diese Weise können auch Werkstückbereiche benachbart zum Kontaktbereich aufgeschmolzen werden. In particular, in this way also the workpiece areas can be adjacent melted to the contact area. Möglich ist es auch, dass auf vorgenannte Weise (oder aber auch durch einfache mechanische Bewegung der Flüssigkeit oder dergleichen) bereits aufgeschmolzene Werkstückbereiche (insbesondere das aufgeschmolzene Material) im Laufe des Verfahrens benachbart zu einem Kontaktbereich gelangen. It is also possible that in the foregoing manner (or also by simple mechanical agitation of the liquid or the like) already melted workpiece portions (particularly the molten material) adjacent in the course of the process reaching a contact area. „Benachbart zu einem Kontaktbereich“ kann dabei insbesondere auch ein „unmittelbar benachbart zu einem Kontaktbereich“ bedeuten, also derart, dass in zumindest einem Teilbereich ein nicht-aufgeschmolzener Werkstückbereich an einen aufgeschmolzenen Werkstückbereich (also insbesondere an eine Flüssigkeit) grenzt. "Adjacent to a contact region" may, in particular, a "immediately adjacent to a contact area" means, that such (ie, in particular to a liquid) that in at least a portion of a non-molten region of the workpiece to a molten workpiece area borders. Der aufgeschmolzene Werkstückbereich erstarrt natürlich in der Regel nach Beendigung des eigentlichen Verbindungsverfahrens. The melted region of the workpiece solidifies course, usually after completion of the actual connection procedure. Auch ist es nicht notwendigerweise ausgeschlossen, dass der nicht-aufgeschmolzene Werkstückbereich beispielsweise in einem gewissen Ausmaß erweicht oder mit dem aufgeschmolzenen Werkstückbereich (oder einem benachbart dazu liegenden Bereich des Werkstückbereichs) bis zu einem gewissen Ausmaß legiert. it is not necessarily ruled out that the non-molten region of the workpiece softened, for example, to a certain extent or with the molten region of the workpiece (or lying adjacent to the region of the workpiece area) to a certain extent alloyed. Insbesondere in einem Fall bei dem drei, vier, fünf oder mehr Werkstückbereiche (allgemein: n) miteinander verbunden sind, ist es jedoch auch denkbar, dass zwei, drei oder vier (allgemein: bis zu n – 1) Werkstückbereiche aufgeschmolzen werden können. Particularly in a case in which three, four, five or more regions of the workpiece (in general, n) but are connected to each other, it is also conceivable that two, three or four (in general, up to n - 1) may be areas of the workpiece is melted. Insbesondere „Hilfswerkstücke“ werden dabei typischerweise vollständig (zonal) aufgeschmolzen. In particular, "auxiliary pieces" will be melted typically complete (zonal). Typischerweise ist es jedoch vorteilhaft, wenn vergleichsweise wenige der beteiligten Werkstückbereiche aufgeschmolzen werden. Typically, however, it is advantageous if relatively few of the work areas involved are melted. (Teile der) anderen Werkstückbereiche werden vorzugsweise überhaupt nicht aufgeschmolzen (oder wenn, dann nur in einem sehr dünnen Übergangsbereich) oder (insbesondere benachbart zu einem Kontaktbereich) durch thermischen Energieeintrag, der aufgrund von thermischer Leitfähigkeit nie ganz ausgeschlossen werden kann, bis zu einem gewissen Grad temperaturerhöht und/oder erweicht (wobei – wie bereits erwähnt – insbesondere „Hilfswerkstücke“ zonal vollständig aufgeschmolzen werden können). are (parts of) other areas of the workpiece preferably not melted (or if so, only in a very thin transition area) or (in particular adjacent to a contact area) by thermal energy input, which can never be entirely ruled out due to thermal conductivity, to a certain temperaturerhöht degree and / or softened (in which - as already mentioned - in particular "auxiliary pieces" zonal can be completely melted). Eine Verbindung mit n≥3 Werkstückbereichen kann insbesondere derart gestaltet werden, dass lediglich einer, zwei, drei oder vier (allgemein: bis zu n – 2) Werkstückbereiche „unmittelbar umflossen“ werden. A compound having n≥3 workpiece areas may be particularly designed so that only one, two, three or four (in general, up to n - 2) areas of the workpiece "directly bathed". Die verbleibenden Werkstückbereiche können beispielsweise rein mechanisch von den „unmittelbar umflossenen“ (insbesondere formschlüssig hintergriffenen) Werkstückbereichen gehalten werden. The remaining regions of the workpiece may, for example purely mechanically by the "immediately reflowed" (in particular form-fitting engaged behind) workpiece areas are maintained. Ein Kontakt mit den „nicht-unmittelbar umflossenen“ Werkstückbereichen kann insbesondere mittelbar (also durch andere Werkstückbereiche vermittelt) und/oder in einem Seitenbereich (und insbesondere ohne „unmittelbares Umfließen“) erfolgen. can workpiece areas have a contact with the "non-reflowed directly" in particular indirectly (that is through other regions of the workpiece mediated) and / or, in a side region (in particular, without "immediate reflow").
  • Als vorteilhaft kann es sich insbesondere erweisen, wenn das vorgeschlagene Verfahren derart durchgeführt wird, dass der Energieeintrag lokalisiert und mittels einer Bewegung erfolgt, insbesondere in Form eines im Wesentlichen geradlinigen Vorschubs und/oder einer zyklischen Bewegung. It may prove to be advantageous in particular when the proposed method is carried out in such a way that the energy input and localized by means of a movement, in particular in the form of a substantially rectilinear feed and / or a cyclic movement. Unter einem lokalisierten Energieeintrag ist insbesondere ein im Wesentlichen punktförmiger Energieeintrag (der auch anderweitig geformt sein kann, insbesondere „strichartig“ oder „ovalartig“) zu verstehen. Under a localized energy input is in particular (which may also be otherwise shaped, particularly "dot-like" or "oval-like") means a substantially point-shaped energy input. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass die entsprechende Energieeintragseinrichtung mit einer geringeren Leistung arbeiten kann. This makes it possible, for example, that the corresponding energy input device can operate at a lower power. Darüber hinaus ist durch eine entsprechende „Wegeführung“ des Energieeintrags eine besondere Flexibilität hinsichtlich der Formgebung möglich. In addition, particular flexibility in terms of shaping is made possible by a corresponding "routing" of the energy input. Insbesondere kann die Bewegung derart erfolgen, dass sie der schlussendlich zu realisierenden Verbindungsnaht folgt. In particular, the movement can be such that it follows the finally to be realized seam. Die betreffenden Bereiche der Verbindungsnaht können dabei durchaus auch mehrfach „angefahren“ werden. The relevant areas of the seam can thereby be "hit" several times thoroughly. Möglich ist es auch, dass im Laufe der Wegeführung (oder auch ganz allgemein) die eingetragene Leistung variiert wird. It is also possible that in the course of routing (or in general), the registered power is varied. Beispielsweise derart, dass die Leistung „ganz am Anfang“ kurzzeitig (Bereich von Millisekunden) besonders hoch ist und nach einem „initialen Anschmelzen“ die eingetragene Leistung reduziert wird (dies ist insbesondere im Fall von sogenannten Tiefschmelzverfahren bzw. Tiefschweißverfahren meist sinnvoll). For example, such that the performance "very beginning" for a short time (millisecond range) is particularly high and for a "initial melting" the registered output is reduced (this is usually particularly useful in the case of so-called low-melting process or deep welding procedure). Darüber hinaus kann die eingetragene Leistung auch in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit (um die Streckenenergie zu variieren oder im Gegenteil trotz variierender Leistung konstant zu halten) und/oder der Größe des Energieeintragsfelds variiert werden. In addition, the registered performance can also depending on the speed of movement (to vary the energy input or on the contrary in spite of varying power to keep constant) and / or the size of the energy input field are varied. Sinnvoll ist es jedoch in der Regel, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder die eingetragene Leistung (zumindest über größere Teile hinweg und/oder abschnittsweise) mit einer im Wesentlichen konstanten Größe erfolgt (insbesondere derart, dass eine im Wesentlichen konstante Streckenenergie eingebracht wird), da dies die Homogenität der resultierenden Verbindungsnaht üblicherweise fördert. It makes sense, however, it is usually, when the moving speed and / or the entered power is (at least over larger parts of time and / or partially) with a substantially constant size (in particular such that a substantially constant energy per unit length is introduced) because this is the homogeneity of the resulting seam usually promotes. Der Energieeintrag kann im Übrigen sowohl kontinuierlich erfolgen (CW-Energieeintrag für CW = Continuous Wave) als auch gepulst (wobei eine Variation des Energieeintrags durch Pulsfrequenz, Pulslänge, Duty-Cycle (also Verhältnis der An-Zeit zur Gesamtperioden-Zeit) und/oder Pulsleistung variiert werden kann). The energy input can, moreover, both carried out continuously (CW energy input for CW = continuous wave) and pulsed (with a variation of the energy input through pulse frequency, pulse length, duty cycle (ie, ratio of ON time to total cycle time) and / or pulse power can be varied). Unter einem geradlinigen Vorschub ist insbesondere eine Bewegung zu verstehen, welche im Wesentlichen der auszubildenden Verbindungsnaht folgt. Under a rectilinear feed is to be understood in particular a movement which essentially follows the seam to be formed compound. Wenn diese also beispielsweise ringförmig ist (Festschweißen eines Rohrs in eine Rohraufnahme), so ist unter einem „geradlinigen Vorschub“ auch eine Bewegungsführung zu verstehen, welchen beispielsweise kreisförmig erfolgt. Thus, if this example is annular (fixed welding of a tube in a tube receiving), then by a "straight advance" is also a motion guide to understand what takes place for example circular. Unter einer zyklischen Bewegung ist insbesondere eine vergleichsweise schnelle „Hin- und Herbewegung“ zu verstehen (fachsprachlich wird hier oftmals auch von einer sogenannten „Wobbelbewegung“ gesprochen). Under a cyclical movement a relatively fast means in particular "reciprocation" (technical terminology is often spoken of a so-called "wobble" here). Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass eine „Flüssigkeitsströmung“ in der Schmelze erzeugt werden kann, die beispielsweise ein Umfließen eines anderen Werkstückbereichs erleichtern kann. This makes it possible, for example, that a "fluid flow" in the melt can be generated that can facilitate, for example, a reflow of another workpiece region. Als besonders bevorzugt erweist sich insbesondere eine Überlagerung von geradliniger und zyklischer Bewegung. As particularly preferred in particular proves to be a superposition of linear and cyclic movement. Die Bewegung des Energieeintrags kann dabei durch eine Bewegung des Werkstücks und/oder des Energieeintragsbereichs erfolgen. The movement of the energy input can be effected by a movement of the workpiece and / or the energy input range. Wesentlich ist in aller Regel nur die Relativbewegung zwischen Energieeintragsbereich und Werkstücken. Much as a rule, only the relative movement between energy input area and workpieces.
  • Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn bei dem Verfahren der Energieeintrag mittels eines Energieeintragsstrahls erfolgt. It has proved to be advantageous when carried out in the method of input of energy by means of an energy input beam. Bewährt haben sich dabei insbesondere Laserstrahlen. in particular laser beams have proved effective. Bevorzugt ist dabei der Energieeintrag in Form eines Tiefenaufschmelzverfahrens (bzw. eines Tiefenschmelzverfahrens, eines Tiefenschweißverfahrens oder eines Tiefschweißverfahrens, gegebenenfalls auch eines Wärmeleitungsschweißverfahrens). Preference is given to the energy input in the form of a Tiefenaufschmelzverfahrens (or a low-melting method, a deep-welding process or a deep-welding process, possibly also of a heat conduction welding process). Auch wenn Laserstrahlen sich als besonders vorteilhaft zur Durchführung des Verfahrens erwiesen haben, so sind auch andere Arten von Strahlen denkbar, wie beispielsweise Elektronenstrahlen, Protonenstrahlen oder Ionenstrahlen (in diesem Zusammenhang ist insbesondere auch an die Verwendung von Plasma bzw. Mikroplasma zu denken). Although laser beams have proven to be particularly advantageous for implementing the method, as well as other types of radiation are conceivable, such as electron beams, proton beams or ion beams (in this context in particular to the use of plasma or microplasma to think). Die Wahl des Energieeintragsstrahls kann dabei in Abhängigkeit von der betreffenden Aufgabe gewählt werden. The choice of the energy input beam can be selected depending on the task in question. Unter einem Energieeintragsstrahl ist daher ganz allgemein ein Energieeintrag zu verstehen, der einen örtlich lokalisierten Energieeintrag ermöglicht (insbesondere einen in einer senkrecht zur Strahlrichtung stehenden Fläche begrenzten Energieeintrag). Under an energy input beam is therefore generally an energy input to understand the principle allows localized energy input (particularly limited in a direction perpendicular to the beam direction surface energy input). Bei einem Tiefenaufschmelzverfahren (bzw. Tiefenschweißverfahren/Wärmeleitungsschweißverfahren) erfolgt die Modulierung des Energieeintragsstrahls (insbesondere hinsichtlich dessen Leistung) dahingehend, dass eine vorgegebene Tiefe des betreffenden Werkstückbereichs (gegebenenfalls auch mehrerer Werkstückbereiche) aufgeschmolzen wird. In a Tiefenaufschmelzverfahren (or deep-welding process / thermal conduction welding process), the modulation of the energy input beam (in particular as regards its performance) to the effect that a predetermined depth of the respective workpiece region (optionally also several areas of the workpiece) is melted. Hierzu ist es meist erforderlich, dass eine Leistungsmodulation des Energieeintragsstrahls erfolgt (insbesondere ist eine Leistungsmodulation in der Regel dann von Vorteil, wenn eine hohe Reflexion und/oder eine hohe Wärmeleitung des betreffenden Materials bzw. der betreffenden Materialien vorliegt, so wie dies beispielsweise bei Reinaluminium der Fall ist). For this purpose, it is usually required that a power modulation of the energy input beam is (in particular, a power modulation as a rule advantageous when a high reflection and / or a high thermal conductivity of the material in question or of the materials in question is present, as for example, in pure aluminum the case is). Ganz am Anfang ist eine höhere Leistung erforderlich, bis ein „Schmelzbadloch“ entstanden ist (fachsprachlich spricht man hier vom sogenannten „key hole“). At the very beginning of a higher power is required until a "Schmelzbadloch" was created (technical terminology this is called the so-called "key hole"). Sobald dieses ausgebildet wurde, so kann (muss) die Leistung reduziert werden. Once this has been formed, so (must) performance can be reduced. Dies ist typischerweise nach einer kurzen Zeitspanne, im Bereich von Millisekunden, erforderlich. This is typically a short period of time ranging from milliseconds required. Entsprechende Ansteuerungsmechanismen sind jedoch im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Appropriate control mechanisms are basically known in the prior art. Bei anderen Materialien kann jedoch eine Leistungsmodulation gegebenenfalls auch entbehrlich sein. For other materials, however, a power modulation can also optionally be dispensed with. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn eine vergleichsweise hohe Dauer-Intensität gewählt wird (typischerweise ≥ 10 5 W/cm 2 oder ≥ 10 6 W/cm 2 W/cm 2 ). The latter applies in particular when a relatively high intensity is selected duration (typically ≥ 10 5 W / cm 2 or ≥ 10 6 W / cm 2 W / cm 2).
  • Vorteilhaft ist es bei dem vorgeschlagenen Verfahren weiterhin, wenn die Werkstückbereiche zu unterschiedlichen Werkstücken gehören und/oder wenn die Werkstückbereiche benachbart zum Kontaktbereich aus unterschiedlichen Materialien bestehen. It is also advantageous in the proposed method if the workpiece portions belonging to different workpieces and / or when the areas of the workpiece adjacent to the contact region are made of different materials. In einem derartigen Fall können sich die intrinsischen Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens besonders vorteilhaft auswirken. In such a case, the intrinsic advantages of the proposed method can be particularly beneficial effect. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass bisherige Verbindungsverfahren oftmals problematisch waren, wenn die Eigenschaften der miteinander zu verbindenden Materialien im Verhältnis zueinander zu große Unterschiede aufwiesen. In particular, it should be noted that previous joining methods were often problematic if the properties of the materials to be joined in relation to one another having to large differences. Da sich beim vorgeschlagenen Verfahren unterschiedliche Eigenschaften nicht notwendigerweise nachteilig auswirken, sondern im Gegenteil vorteilhaft zur Verfahrensführung genutzt werden können (es werden ja nicht alle beteiligten Werkstückbereiche aufgeschmolzen und somit kann man „in einem Material bleiben“), können hier gegebenenfalls Verbindungen realisiert werden, die mit bislang bekannten Verfahren nicht oder nur höchst problematisch realisiert werden können. Since impact is not necessarily a disadvantage in the proposed method different characteristics, but may advantageously be used for process control on the contrary (there are not melted all work areas involved and thus can "in a material remain") compounds may here be optionally realized that with methods known so far can not, or only very problematic be realized. Insbesondere können mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens bislang oftmals auftretende Probleme mit intermetallischen Phasen vermieden werden. In particular, often problems with intermetallic phases can be avoided by using the proposed method so far. Beispielsweise ist es mit dem vorgeschlagenen Verfahren in aller Regel möglich, dass die Dicke von sich gegebenenfalls ausbildenden intermetallischen Phasen und/oder intermetallischen Phasensäumen (im Allgemeinen der Übergang zwischen einem Legierungsbereich und einer intermetallischen Phase) ausreichend gering gehalten werden kann, so dass die intermetallischen Phasen (intermetallischen Phasensäume) keinen relevanten negativen Einfluss auf die Gesamtverbindung haben. For example, it is possible with the proposed method in a rule that the thickness of itself optionally forming intermetallic phases and / or intermetallic phase seams (generally, the transition between a range of alloys and intermetallic phase) can be kept sufficiently low so that the intermetallic phases (intermetallic Phasensäume) have no relevant negative impact on the total composition. Insbesondere erweist es sich dabei üblicherweise als erforderlich, dass die Dicke der intermetallischen Phasen (intermetallischen Phasensäume) 1 µm, 2 µm, 5 µm, 10 µm, 20 µm, 50 µm bzw 100 µm nicht überschreitet. In particular, it proves to be as usually required that the thickness of the intermetallic phase (intermetallic Phasensäume) or 1 micron, 2 microns, 5 microns, 10 microns, 20 microns, 50 microns do not exceed 100 microns. Gegebenenfalls ist es auch möglich (insbesondere im Falle spezieller Materialkombinationen, wie insbesondere im Falle von Titan-Aluminium-Verbindungen), dass gegebenenfalls auch gezielt Schichten aus intermetallischen Phasen (intermetallischen Phasensäume) gebildet werden können, welche vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Optionally, it is also possible (especially in the case of special material combinations, such as in particular in the case of titanium-aluminum compounds) that optionally also layers of intermetallic phases (intermetallic Phasensäume) may be formed selectively, which have advantageous properties.
  • Insbesondere ist es möglich, dass bei dem vorgeschlagenen Verfahren die Werkstückbereiche benachbart zum Kontaktbereich unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen, wobei bevorzugt der Werkstückbereich mit dem niedrigeren Schmelzpunkt zonal aufgeschmolzen wird. In particular, it is possible that in the proposed method, the workpiece having regions adjacent to the contact area different melting points, wherein preferably, the region of the workpiece having the lower melting point is melted zonal. Unter unterschiedlichen Schmelzpunkten ist in diesem Zusammenhang kein vergleichsweise geringer Unterschied zu verstehen, sondern (insbesondere im Falle von Metallen) ein Temperaturunterschied von mehr als 50°C, 100°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300°C, 350°C, 400°C, 450°C oder 500°C bezüglich der Schmelztemperatur (wobei hierunter sowohl die Solidus-Temperatur, als auch die Liquidus-Temperatur – gegebenenfalls auch in „Kombination“ – verstanden werden kann). Under different melting points no comparatively slight difference is to be understood in this context, but (especially in the case of metals), a temperature difference of more than 50 ° C, 100 ° C, 150 ° C, 200 ° C, 250 ° C, 300 ° C , 350 ° C, 400 ° C, 450 ° C or 500 ° C with respect to the melting temperature (here, under both the solidus temperature and the liquidus temperature - can be understood - optionally also in "combination"). Derartige Materialkombinationen waren bei bislang bekannten Verfahren nicht oder nur sehr problematisch miteinander zu verbinden. Such combinations of materials were not previously known methods or to connect only very problematic with each other. Beim vorliegend vorgeschlagenen Verfahren wird der hohe „Schmelzpunktkontrast“ der beteiligten Materialien jedoch vorteilhaft ausgenutzt. In the presently proposed method of high "melting point contrast" of the materials involved, however, advantageously exploited.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass zumindest bereichsweise eine Verbindungsschicht ausgebildet wird, insbesondere zumindest bereichsweise eine dichtende Verbindungsschicht eingebracht wird und/oder die Verbindungsschicht zumindest bereichsweise als dichtende Verbindungsschicht ausgeführt ist. Furthermore, it is proposed to carry out the process such that at least in regions, a compound layer is formed, in particular at least partially a sealing connection layer is introduced and / or the tie layer is at least partially designed as a sealing connection layer. In einem solchen Fall kann die entstehende Verbindung nicht nur eine mechanische Befestigung aneinander bewirken, sondern auch zusätzliche Effekte und Eigenschaften aufweisen. In such a case, the resulting compound may cause not only a mechanical attachment to each other but also have additional effects and properties. Die dichtende Verbindungsschicht kann „gesondert eingebracht werden“ (beispielsweise in Form eines Eintrags bzw. einer Anordnung von entsprechendem, geeignetem Material). The sealing compound layer may "be introduced separately" (for example, in the form of an entry or an arrangement of corresponding, suitable material). Das betreffende Material kann dabei unmittelbar im Bereich der späteren Verbindungsschicht eingebracht werden (beispielsweise durch Anbringung des Materials im Kontaktbereich bzw. in Teilen des Kontaktbereichs), oder aber auch mittelbar in den Bereich der späteren Verbindungsschicht eingebracht werden (beispielsweise durch Anbringung des Materials in einem „entfernteren Bereich“, wobei das betreffende Material aufgrund des Aufschmelzvorgangs mitverflüssigt wird, sich mit sonstigem aufgeschmolzenen Material durchmengt und somit in die Verbindungsschicht gelangt; hier kann es sich beispielsweise um eine Art Beilagscheibe handeln, die auch als „mechanischer Niederhalter“ genutzt wird). The material in question can in this case be introduced directly in the area of ​​the later compound layer (for example, by attachment of the material in the contact area or in parts of the contact area), or can be also be introduced indirectly into the region of the subsequent connecting layer (for example, by attachment of the material in a " remote area ", wherein the material in question is mitverflüssigt due to the melting process, is durchmengt bay with other molten material and thus enters the link layer, where it can be for example a kind of washer which is also called" is used mechanical hold-down "). Möglich ist es auch, dass die Verbindungsschicht „im Rahmen der Verbindungsausbildung“ (also insbesondere aufgrund des Energieeintrags/Aufschmelzvorgangs) gewissermaßen „automatisch“ bzw. „zwangsläufig“ entsteht. It is also possible that the bonding layer "in the context of joint formation" (ie, in particular due to the energy input / melting process) in a sense created "automatically" or "inevitable". In diesem Zusammenhang ist beispielsweise an eine Art Legierungsschicht zwischen den beteiligten, miteinander zu verbindenden Materialien der betroffenen Werkstückbereiche, zu denken (also eine Art Legierungszone, bei der die beteiligten Materialien aufgrund der Temperaturerhöhung miteinander reagieren und/oder eine Zone (oder auch mehrere Zonen), bei der sogenannte intermetallische Phasen gebildet werden; selbstverständlich ist auch eine Abfolge von unterschiedlichen Schichten möglich, wie beispielsweise eine Anordnung „Grundwerkstoff – intermetallische Phase – Legierungszone – intermetallische Phase – Grundwerkstoff“). In this context, for example, on a kind of alloy layer between the participating to think materials to be joined of the workpiece affected areas (a kind of alloy zone at which react the materials involved, due to the temperature rise with each other and / or a zone (or multiple zones) , are formed in the so-called intermetallic phases; of course, a series of different layers is also possible such as an arrangement of "base metal - intermetallic phase - alloy zone - intermetallic phase - base material"). Die entsprechenden Verbindungsschichten können durchaus eine gewisse mechanisch stabilisierende Wirkung aufweisen. The corresponding compound layers may well have a certain mechanical stabilizing effect. Andererseits ist eine mechanisch „neutrale“ Wirkung (also dass weder eine mechanische Verstärkung, noch eine mechanische Schwächung auftritt), oder sogar eine „destabilisierende“ Wirkung jedoch nicht notwendigerweise nachteilig (insbesondere wenn dies in einem nicht zu starken Maße auftritt und gegebenenfalls anderweitige positive Effekte damit einhergehen, wie zum Beispiel dichtigkeitsfördernde Effekte), da die „hauptsächliche mechanische Verbindung“ ja üblicherweise durch die formschlüssige Verbindung realisiert wird. On the other hand, a mechanical "neutral" effect (i.e. that neither a mechanical reinforcement, nor a mechanical weakening occurs), or even a "destabilizing" effect but not necessarily disadvantageous (especially if this does not occur in an excessive degree, and optionally otherwise positive effects This is accompanied by such as impermeability promoting effects), since the "main mechanical connection" usually by the positive connection is realized. Insbesondere in diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass der Wärmeeintrag aufgrund des vorgeschlagenen Verfahrens in Verbindung mit der Wärmeleitfähigkeit von Materialien (insbesondere der üblicherweise hohen Wärmeleitfähigkeit von Metallen) in der Regel dazu führt, dass insbesondere auch nicht-aufgeschmolzene Werkstückbereiche bis zu einem gewissen Grad erweichen und/oder sich deren chemische Reaktionsfähigkeit und/oder metallurgische Reaktionsfähigkeit (insbesondere die Fähigkeit zur Ausbildung von Legierungen und dergleichen) erhöht. In particular, in this context it should be noted that the heat input due to the proposed method in conjunction with the thermal conductivity of materials (especially of the usually high thermal conductivity of metals) results in the rule that in particular, to a certain degree also soften unfused workpiece areas and / or the chemical reactivity and / or metallurgical reaction capability (particularly the ability to form alloys and the like) is increased.
  • Vorteilhaft kann es insbesondere sein, wenn das Verfahren derart ausgeführt wird, dass lediglich eine Verbindungsschicht geringer Dicke zwischen den Werkstückbereichen ausgebildet bzw. eingebracht wird. It can be advantageous especially if the process is carried out such that only one connection is formed layer of low thickness between the workpiece areas or introduced. (Dabei kann es sich – wie oben erwähnt – insbesondere um ein gesondert eingebrachtes Material und/oder um eine Legierungszone handeln.) Erste Versuche haben nämlich ergeben, dass insbesondere bei bestimmten Materialpaarungen eine gegebenenfalls zwangsläufig entstehende Verbindungsschicht (typischerweise eine Art Legierungsschicht und/oder eine intermetallische Phase und/oder ein intermetallischer Phasensaum) eine gewisse Sprödigkeit und/oder eine vergleichsweise schlechte mechanische Haltbarkeit und/oder Dichtigkeit aufweist. (This can be - as mentioned above -. In particular, a separately been deposited material and / or an alloy zone act) Initial trials have in fact shown that in particular for certain material combinations an optionally inevitably resulting compound layer (typically a type of alloy layer and / or a intermetallic phase and / or an intermetallic Phasensaum) having a certain brittleness and / or a comparatively poor mechanical durability and / or tightness. Wenn dementsprechend die betreffende Schicht vergleichsweise dünn ausgeführt wird, kann die Güte der Verbindung (insbesondere hinsichtlich der mechanischen Haltbarkeit und damit einhergehend auch der Dichtigkeit) entsprechend höher ausfallen. Accordingly, if the layer in question is made comparatively thin, the quality of the connection (in particular in terms of mechanical durability and, consequently, also the density) will be correspondingly higher. Die Dicke der entsprechenden Verbindungsschicht beträgt dabei vorzugsweise weniger als 2,0 mm, 1,5 mm, 1,0 mm, 0,9 mm, 0,8 mm, 0,7 mm, 0,6 mm, 0,5 mm, 0,4 mm, 0,3 mm, 0,2 mm, 0,1 mm, 0,075 mm, 0,05 mm, 0,04 mm, 0,03 mm, 0,02 mm, 0,01 mm, 0,0075 mm, 0,005 mm, 0,004 mm, 0,003 mm, 0,002 mm oder 0,001 mm. The thickness of the corresponding compound layer is preferably less than 2.0 mm, 1.5 mm, 1.0 mm, 0.9 mm, 0.8 mm, 0.7 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm, 0.1 mm, 0.075 mm, 0.05 mm, 0.04 mm, 0.03 mm, 0.02 mm, 0.01 mm, 0, 0075 mm, 0.005 mm, 0.004 mm, 0.003 mm, 0.002 mm or 0.001 mm. Sollte eine Abfolge von mehreren übereinander liegenden Schichten vorhanden sein, können sich die genannten Werte sowohl auf die Gesamtdicke, als auch auf die Dicke einer einzelnen Schicht beziehen. If a sequence of a plurality of superposed layers may be present, the values ​​mentioned may refer to either the overall thickness, as well as the thickness of a single layer. Rein beispielhaft ist hier an eine Abfolge „Grundwerkstoff – Legierung – intermetallische Phase – Legierung – Grundwerkstoff“ oder „Grundwerkstoff – intermetallische Phase – Legierung – intermetallische Phase – Grundwerkstoff“ zu denken. Purely as an example here of a sequence "base metal - Alloy - intermetallic phase - Alloy - basic material" or "base metal - intermetallic phase - Alloy - intermetallic phase - basic material" to think.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass zumindest einer der Werkstückbereiche in einem Kontaktbereich zumindest bereichsweise eine formschlussfördernde Oberflächengestaltung aufweist. Furthermore, it is proposed to carry out the process such that at least one of the workpiece portions at least partially has a form-fit-promoting surface configuration in a contact region. Hierbei kann es sich beispielsweise um nutartige Ausnehmungen handeln (insbesondere eine Mehrzahl von nutartigen Ausnehmungen), in die das betreffende, aufgeschmolzene Material des anderen Werkstückbereichs eindringen kann. This can be, groove-like recesses, for example (in particular, a plurality of groove-like recesses) into which the respective, molten material of the other workpiece region can penetrate. Dadurch kann eine mehrfache Eingreifmöglichkeit bzw. Hintergreifmöglichkeit und gegebenenfalls auch eine Art „Lamellendichtung“ ausgebildet werden. Thereby, a multiple Eingreifmöglichkeit and rear gripping ability and optionally also a "leaf seal" to be formed. Möglich ist auch eine entsprechende Ausgestaltung der Oberfläche mit geeigneten Krümmungsradien, sodass ein besonders gutes Umfließen der betreffenden „Kanten“ realisiert werden kann. It is also a suitable design of the surface with suitable radii of curvature, so that a particularly good flow around the "edges" in question can be realized. Auch an geeignete Strukturierungsmaßnahmen der Oberflächen (beispielsweise Riefenmuster oder dergleichen) ist zu denken, sodass beispielsweise eine Art von Kapillarkraft entstehen kann und dementsprechend ein besonders vorteilhaftes Umfließen der betreffenden Oberfläche realisiert werden kann. Also suitable structuring action of the surfaces (for example, grooved pattern or the like) is to think so that for example, a kind of capillary arise and, accordingly, a particularly advantageous flow around the surface in question can be realized.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass ein Flussmittel verwendet wird, und/oder ein materialeigenschaftsändernder Zuschlagsstoff verwendet wird, bevorzugt ein thermischer-Effekt-ändernder Zuschlagsstoff, insbesondere ein heißrissmindernder Zuschlagsstoff. Furthermore, it is proposed to carry out the process such that a flux is used, and / or a materialeigenschaftsändernder aggregate is used, preferably a thermal effect of changing aggregate, in particular a hot crack-reducing aggregate. Unter einem Flussmittel kann ein insbesondere marktüblich erhältliches Flussmittel verstanden werden, welches „Oberflächenspannungseffekte“ vermindert, eine gegebenenfalls vorhandene oberflächliche Oxidschicht entfernt und/oder eine bessere Benetzung des einen Werkstückbereichs mit dem (flüssigen, pastösen, zähflüssigen, (hoch) viskosen usw.) anderen Werkstückbereich ermöglicht bzw. fördert. Under a flow agent is a particular standard market available flux can be understood that reduces "surface tension effects", an optional surface oxide layer removed and / or better wetting of a work area with the (liquid, pasty, viscous (high) viscous, etc.) other workpiece area allows or encourages. Unter materialeigenschaftsändernden Zuschlagsstoffen sind insbesondere Zuschlagsstoffe zu verstehen, welche die Materialeigenschaften des betreffenden Partners günstig verändern. Under material property changing aggregates are understood in particular to additives that alter the material properties of the respective partner low. Unter einem „thermischer-Effekt-ändernden Zuschlagsstoff“ ist insbesondere ein Zuschlagsstoff zu verstehen, der das thermische Expansionsverhalten und/oder das Heißrissverhalten des betreffenden Materials ändert. A "thermal effect changing aggregate" is meant in particular an additive which modifies the thermal expansion behavior and / or the hot-cracking behavior of the material concerned. Typischerweise ist es nämlich so, dass, insbesondere im Falle von Metallen, üblicherweise Metalllegierungen mit geeigneten Zuschlagsstoffen verwendet werden (wobei sich diese Aussage auch auf eine geeignete Konzentration eines bestimmten Zuschlagsstoffs beziehen kann). Typically, it is namely so that, are used in particular in the case of metals, metal alloys, typically with suitable additives (where this statement may also refer to a suitable concentration of a particular aggregate). Wenn nun ein gewisser Zuschlagsstoff (bzw. eine betreffende Konzentration) beispielsweise eine gute Bearbeitbarkeit des betreffenden Materials zur Folge hat, so kann sich genau dieser Zuschlagsstoff für andere Eigenschaften als nachteilig erweisen, beispielsweise hinsichtlich des thermischen Expansionskoeffizienten, der Benetzbarkeit und dergleichen. Now, if a certain aggregate (or a concentration in question), for example, has a good workability of the material in consequence, so that this additive may prove to other properties to be disadvantageous precisely, for example in terms of thermal expansion coefficient, wettability and the like. Dementsprechend kann das Vorsehen von Materialien, die im betreffenden Bereich (insbesondere im schlussendlich aufgeschmolzenen Bereich) andere (Konzentrationen von) Zuschlagsstoffe(n) bewirken, vorteilhaft für das vorgeschlagene Verfahren sein. Accordingly, the provision of materials which cause in the field concerned (especially in the finally melted area) other (concentrations of) Aggregates (s) may be advantageous for the proposed method. Die betreffenden Materialien können – wie bereits erwähnt – sowohl unmittelbar in den späteren Verbindungsbereich gebracht werden, als auch mittelbar in den späteren Verbindungsbereich gebracht werden. The materials in question can - as already mentioned - be brought in later connecting region both directly as well as indirectly be brought in later connecting area. Rein beispielhaft soll in diesem Zusammenhang das Beispiel von Aluminium genannt werden. For example only, the example should be called aluminum in this context. Dieses wird typischerweise in Form von AlMg3 verwendet (wobei „Mg3“ auf einen dreiprozentigen Anteil von Magnesium hindeutet), da diese Legierung insbesondere besonders vorteilhaft spanend bearbeitbar ist. This is typically used in the form of AlMg3 (where "Mg3" indicates a three percent share of magnesium), since this alloy is machinable especially particularly advantageous. Genau diese Konzentration von Mg führt jedoch zu besonders hohen thermischen Expansion- bzw. Schrumpfungseffekten. However, precisely this concentration of Mg leads to particularly high thermal expansionist or shrinkage effects. Dementsprechend wird vorgeschlagen, vor der Temperaturbeaufschlagung (also gewissermaßen als „vorbereitende Maßnahme“) im Kontaktbereich der miteinander zu verbindenden Werkstückbereiche einen dünnen Ring aus Silber oder Reinaluminium vorzusehen (typisch sind hier Dicken von 0,1 mm bzw. 0,2 mm), da hierdurch beim Aufschmelzen im Kontaktbereich eine Vermischung der Metalle erfolgt, dadurch in diesem Bereich eine AlMgAg-Legierung geschaffen wird und durch die resultierende AlMgAg-Legierung bzw. durch die veränderte Konzentration von Mg in der Al-Legierung (wie beispielsweise in einer AlMg3-Legierung) ein günstigerer thermischer Expansionskoeffizient bzw. ein verbessertes Heißrissverhalten realisiert werden kann. Accordingly, it is proposed that before temperature loading (so to speak as a "preparatory action") in the contact area to be joined together areas of the workpiece to provide a thin ring made of silver or pure aluminum (typical here thicknesses of 0.1 mm and 0.2 mm) as this results in a mixing of the metals during the melting in the contact region, characterized a AlMgAg alloy is created in this area, and by the resulting AlMgAg alloy or by the change in concentration of Mg in the Al alloy (such as in an AlMg3 alloy) a more favorable thermal expansion coefficient and an improved hot crack behavior can be realized. Dieser kann sich insbesondere als vorteilhaft erweisen, wenn die aufgeschmolzene Schmelze wieder abkühlt und geringere thermische Effekte relativ zum jeweiligen Verbindungspartner auftreten. This may prove to be particularly advantageous when the molten melt cools down and reduced thermal effects occur relative to the respective connection partner. Hierdurch kann ein geringeres „mechanisches Verspannen“ realisiert werden, wodurch eine dichtere und/oder haltbarere Verbindungsnaht realisiert werden kann. It can hereby be achieved a lower "mechanical tensioning", whereby a denser and / or more durable seam can be realized. Auch können auf diese Weise gegebenenfalls intermetallische Phasen (intermetallische Phasensäume) mit ausreichend geringer Dicke realisiert werden. Also in this way where appropriate intermetallic phase (intermetallic Phasensäume) can be realized with a sufficiently small thickness. Ein derartiger Ring kann darüber hinaus auch zusätzliche, formschlüssige Haltekräfte bewirken, insbesondere auch in Bereichen, die nicht zonal aufgeschmolzen wurden. Such a ring may also cause additional positive holding forces beyond, especially in areas that have not melted zonal.
  • Der Vollständigkeit halber wird jedoch darauf hingewiesen, dass es aufgrund der besonderen Eigenschaften des vorgeschlagenen Verfahrens möglich ist, eine Verbindung zwischen zumindest zwei Werkstückbereichen auch ohne die Verwendung von Flussmittel durchzuführen. For completeness, however, noted that it is possible because of the special characteristics of the proposed method to carry out a connection between at least two work areas without the use of flux. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil hierdurch eine chemische Belastung (die gegebenenfalls zu einer vorzeitigen Korrosion oder einer Materialschwächung führen kann) der betreffenden Materialien sowie eine gegebenenfalls erfolgende Verschmutzung einer Werkstückoberfläche bzw. eines Werkstückinnenraums (was insbesondere bei Vakuumanwendungen äußerst problematisch sein kann) vermieden werden kann. This is particularly advantageous because in this way (which may possibly lead to premature corrosion or a material weakening) a chemical load of the materials as well as an optionally taking place contamination of a workpiece surface or a workpiece interior (which can be extremely problematic, particularly for vacuum applications) avoided can be.
  • Erste Versuche haben ergeben, dass das Verfahren besonders vorteilhaft anwendbar ist, wenn zumindest einer der Werkstückbereiche benachbart zum Kontaktbereich Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Nickel, eine Nickellegierung, Eisen, eine Eisenlegierung, Stahl, Kupfer, eine Kupferlegierung, Molybdän, eine Molybdänlegierung, Kobalt, eine Kobaltlegierung, Palladium, eine Palladiumlegierung, Silber, eine Silberlegierung, Gold, eine Goldlegierung, Titan und/oder eine Titanlegierung aufweist. First experiments have shown that the method is particularly advantageously applicable when at least one of the areas of the workpiece adjacent to the contact area of ​​aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, iron, an iron alloy, steel, copper, a copper alloy, molybdenum, a molybdenum alloy, cobalt, comprising a cobalt alloy, palladium, a palladium alloy, silver, silver alloy, gold, a gold alloy, titanium and / or titanium alloy. Bevorzugt ist auch an eine Nickel-Eisenlegierung zu denken. even a nickel-iron alloy is preferred to think. Insbesondere gilt dies für eine Materialpaarung Aluminium/Aluminiumlegierung einerseits und Nickel, Nickellegierung, Eisen, Eisenlegierung, Stahl, Kupfer, Kupferlegierung, Molybdän, Molybdänlegierung, Titan, Titanlegierung andererseits. This applies in particular a material combination aluminum / aluminum alloy the one hand and nickel, nickel alloy, iron, iron alloy, steel, copper, copper alloy, molybdenum, molybdenum alloy, titanium, titanium alloy on the other hand. Die betreffenden Materialpaarungen haben vergleichsweise große Unterschiede, insbesondere hinsichtlich des Schmelzpunkts. The material combinations in question have comparatively large differences, in particular with regard to the melting point. Möglich ist es im Übrigen auch, dass die betreffenden Materialien zumindest teilweise und/oder zumindest bereichsweise mit einer metallischen Beschichtung versehen werden, welcher als „Haftvermittler“ fungieren kann. It is also possible, moreover, that the materials in question are at least partially and / or at least partially provided with a metallic coating, which can act as "adhesion promoter".
  • Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn bei dem Verfahren die Werkstückbereiche benachbart zum Kontaktbereich, eine unterschiedliche Dicke aufweisen, wobei insbesondere einer der Werkstückbereiche benachbart zum Kontaktbereich blechartig ausgebildet ist. Furthermore, it may prove advantageous if, in the method, the areas of the workpiece adjacent to the contact portion, have a different thickness, wherein in particular one of the areas of the workpiece adjacent to the contact area formed sheet-like. Einerseits waren derartige Kombinationen bei Verfahren im Stand der Technik nicht oder nur sehr problematisch miteinander verbindbar. On the one hand such combinations in methods in the art were only very problematic or not connected to one another. Bei dem vorliegend vorgeschlagenen Verfahren sind jedoch nicht nur derartige Paarungen realisierbar, sondern ganz im Gegenteil können sich derartige Paarungen als besonders vorteilhaft für die Verfahrensführung erweisen. In the presently proposed method not only such pairings are possible, but quite the contrary, such pairings can prove particularly advantageous for the process control. Unter einem „Blech“ wird dabei typischerweise ein Werkstückbereich mit einer Dicke bis zu 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1,0 mm, 1,25 mm, 1,5 mm, 1,75 mm oder 2,0 mm verstanden. By "sheet" is in this case typically a workpiece portion having a thickness up to 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, understood 0.8 mm, 0.9 mm, 1.0 mm, 1.25 mm, 1.5 mm, 1.75 mm or 2.0 mm. Der Unterschied bezüglich der Dicke zwischen den (beiden) Werkstücken kann insbesondere größer als ein Faktor von 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, oder 10 sein. The difference in thickness between the (two) workpieces may in particular be greater than a factor of 2 may be 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 degrees.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verfahren derart durchgeführt wird, dass die formschlüssige Verbindung zumindest bereichsweise und/oder zumindest teilweise als Eingriffsverbindung und/oder als Hintergreifverbindung ausgebildet ist. Further, that the method is performed such that the positive connection is at least partially and / or at least partially formed as an engagement connection and / or as a back-engagement connection is proposed. Derartige formschlüssige Verbindungen haben sich als besonders vorteilhaft, stabil, dauerhaft und dicht erwiesen. Such form-fitting connections have proved to be particularly advantageous, stable, durable and tight. Darüber hinaus sind derartige formschlüssige Verbindungen durch das vorgeschlagene Verfahren mittels zonalen Aufschmelzens, besonders vorteilhaft und einfach realisierbar. Furthermore, such positive connections by the proposed method by means of zonal melting, particularly advantageous and easy to implement. Eine Eingriffsverbindung kann insbesondere dann realisiert werden, wenn in einem der beteiligten Werkstückbereiche (insbesondere in dem Werkstückbereich, der nicht aufgeschmolzen wird) eine zusätzliche Nut, oder sogar mehrere zusätzliche Nuten eingebracht werden, so dass (neben dem Hintergreifen im Bereich der „Endkante“ des Werkstückbereichs) ein (gegebenenfalls mehrfaches) Eindringen des aufgeschmolzenen Materials in die betreffenden Nuten erfolgen kann. An engagement connection can particularly be realized if in one of the workpiece areas involved an additional groove, or even more additional grooves are introduced (particularly in the workpiece region which is not melted), so that (in addition to the gripping behind in the field of "end edge" of the optionally multiple) penetration of the molten material can be carried out in the respective grooves workpiece area) a (.
  • Es wird weiterhin vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass ein Anfangsbereich und/oder ein Endbereich, insbesondere ein Überlappungsbereich der zonalen Aufschmelzzonen mehrfach aufgeschmolzen wird. It is further proposed to conduct the process in such a manner that an initial area and / or an end region, in particular an overlap region of the zonal melting zone is melted several times. Hierdurch können „Anfangseffekte“, „Endeffekte“ bzw. „Überlappungseffekte“ besonders vorteilhaft vermieden werden. In this way is particularly advantageous to avoid "initial effects", "end effects" or "overlap" effects. Insbesondere ist es durch ein zweimaliges „Überfahren“ eines Überlappungsbereichs möglich, dass sich auch in diesem Bereich eine besonders hohe Dichtigkeitswirkung der Verbindungsnaht ergeben kann (ein derartiger Überlappungsbereich kann sich insbesondere bei geschlossenen Nähten, insbesondere bei kreisförmigen Flanschen, Rohren und dergleichen ergeben). In particular, it is possible by two times of "crossing" of an overlapping area, that can result in a particularly high sealing effect of the joint in this region (such a region of overlap may arise in particular for closed seams, in particular in circular flanges, pipes and the like).
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren derart durchgeführt wird, dass die mechanische Verbindung zusätzlich dicht ausgebildet ist, insbesondere flüssigkeitsdicht, gasdicht, vakuumdicht, hochvakuumdicht, ultrahochvakuumdicht, extremhochvakuumdicht und/oder heliumdicht und/oder das Verfahren derart durchgeführt wird, dass die mechanische Verbindung zusätzlich tieftemperaturtauglich ausgebildet ist. It is particularly advantageous when the method is performed such that the mechanical connection is also densely formed, in particular liquid-tight, gas-tight, vacuum-tight, high-vacuum-tight, ultra-high-vacuum-tight manner, extremely high-vacuum-tight and / or helium-tight and / or the method is performed such that the mechanical connection is also suitable for low-temperature formed. Derartige besonders „dichte Verbindungsnähte“ waren bislang nur äußerst problematisch realisierbar. Such particularly "tight seams" has only been extremely problematic realized. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren sind jedoch derartige „Dichtheitsgrade“ vergleichsweise einfach und/oder mit vergleichsweise geringem Ausschuss realisierbar. With the proposed method, however, are such "leaks Grade" relatively simple and / or implemented with relatively little waste. Unter einem Vakuum werden dabei typischerweise Drücke bis herunter zu 1 × 10 –1 Pa verstanden, unter einem Hochvakuum typischerweise Drücke zwischen 1 × 10 –1 Pa und 1 × 10 –5 Pa, unter einem Ultrahochvakuum typischerweise Drücke zwischen 1 × 10 –5 Pa und 1 × 10 –10 Pa und unter einem Extremhochvakuum typischerweise Drücke von weniger als 1 × 10 –10 Pa. Pressures are under a vacuum thereby typically understood down to 1 × 10 -1 Pa, under a high vacuum, typically pressures of between 1 × 10 -1 Pa and 1 × 10 -5 Pa, under an ultra high vacuum, typically pressures of between 1 × 10 -5 Pa and 1 x 10 -10 Pa and under an extremely high vacuum, typically pressures of less than 1 x 10 -10 Pa. Ist die mechanische Verbindung zusätzlich tieftemperaturtauglich ausgebildet, so kann diese vorteilhaft im Zusammenhang mit kryostatischen Anwendungen verwendet werden. Is the mechanical connection additionally formed cryogenically compatible, they can be advantageously used in connection with cryostatic applications. Ist die mechanische Verbindung sowohl „besonders dicht“, als auch tieftemperaturtauglich ausgeführt, so kann sie insbesondere im Zusammenhang mit evakuierten kryostatischen Geräten, wie sie beispielsweise im Forschungsumfeld typisch sind, genutzt werden. be is the mechanical connection both "very tight", and performed cryogenically compatible, so they can, in particular in the context of evacuated cryostatic devices, which are typical for example in the research environment utilized. Unter „tieftemperaturtauglich“ sind dabei insbesondere Verbindungen zu verstehen, die Temperaturen im Bereich von flüssigem Stickstoff und/oder im Bereich von flüssigem Helium im Wesentlichen unbeschädigt überstehen. are "low temperature compatible", in particular, compounds to be understood withstand the temperatures in the range of liquid nitrogen and / or in the range from liquid helium is substantially undamaged.
  • Weiterhin wird ein Verbindungsbereich zwischen zumindest zwei Werkstückbereichen vorgeschlagen, welcher durch ein Verfahren gemäß der vorherigen Beschreibung hergestellt wurde. Further, a connection area between at least two workpiece areas is proposed, which has been prepared by a process according to the previous description. Der Verbindungsbereich (die Verbindungsnaht) kann dann die entsprechenden Vorteile und Eigenschaften, zumindest in analoger Weise, aufweisen. The connecting portion (the seam) can then the corresponding advantages and properties, at least in a manner analogous to have. Darüber hinaus ist es möglich, auch die Verbindungsnaht im Sinne der vorherigen Beschreibung auszubilden bzw. weiterzubilden (zumindest in Analogie). Moreover, it is possible to form the connecting seam in the sense of the preceding description and to further develop (at least in analogy).
  • Im Folgenden sollen die möglichen Vorzüge des vorgeschlagenen Verfahrens nochmals zusammenfassend stichpunktartig genannt werden: The possible benefits of the proposed mechanism will be referred to collectively as bullet points again:
    • – hohe mechanische Festigkeit - high mechanical strength
    • – große Vakuumdichtigkeit, insbesondere Hochvakuumdichtigkeit - large vacuum tightness, especially high vacuum tightness
    • – hohe Temperaturwechselbeständigkeit, insbesondere Tieftemperaturtauglichkeit - high thermal shock resistance, particularly low-temperature capability
    • – vergleichsweise einfache mechanische Realisierbarkeit - relatively simple mechanical feasibility
    • – Verbindbarkeit von Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften miteinander - connectivity of materials with very different material properties to each other
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In the following the invention on the basis of advantageous embodiments and with reference to the accompanying drawings is explained in detail. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 : ein Beispiel für eine Werkstückanordnung mit zwei miteinander zu verbindenden Werkstücken in einer schematischen, perspektivischen Draufsicht; : An example of a workpiece arrangement with two to be joined together workpieces in a schematic, perspective top view;
  • 2 2 : die in : in the 1 1 gezeigte Werkstückanordnung mit zwei miteinander zu verbindenden Werkstücken in einer schematischen Querschnittsansicht; Workpiece arrangement shown together with two workpieces to be joined in a schematic cross-sectional view;
  • 3 3 : ein mögliches Ausführungsbeispiel für die Führung eines Laserstrahls zur Verbindung der in : A possible embodiment for guiding a laser beam for connecting the in 1 1 und and 2 2 dargestellten Werkstücke miteinander in einer schematischen Draufsicht von oben; Workpieces together shown in a schematic plan view from above;
  • 4 4 : die in : in the 1 1 und and 2 2 dargestellten, bereits miteinander verbundenen Werkstücke der Werkstückanordnung in einem schematischen, perspektivischen Querschnitt; already interconnected workpieces shown, the workpiece arrangement in a schematic, perspective cross-section;
  • 5 5 : ein Ausführungsbeispiel für einen Verbindungsvorgang in einem schematischen Flussdiagramm. Shows an exemplary embodiment for a connecting operation in a schematic flowchart.
  • In In 1 1 ist in einer schematischen, perspektivischen Anordnung eine Werkstückanordnung is a schematic, perspective arrangement of a workpiece arrangement 1 1 aus zwei Bauteilen of two components 2 2 , . 3 3 dargestellt, die miteinander zu verbinden sind. shown which are to be interconnected. In In 2 2 ist ebenfalls die in is also in 1 1 dargestellte Werkstückanordnung Workpiece assembly shown 1 1 dargestellt, jedoch in einer anderen Ansicht. shown, but in a different view. Hier ist eine schematische Querschnittsansicht von der Seite aus dargestellt. Here, a schematic cross-sectional view is shown from the side. Die Lage des Querschnitts ergibt sich aus der in The location of the cross section resulting from the in 1 1 dargestellten Querschnittslinie. Cross-sectional line shown. Bei dem ersten Bauteil The first component 2 2 handelt es sich um eine sogenannte (vakuumdichte) Hochspannungsdurchführung is it a so-called (vacuum-sealed) high-voltage bushing 2 2 , die kommerziell erhältlich ist. Which is commercially available. Derartige Hochspannungsdurchführungen dienen der (vakuumdichten) Durchführung von elektrischen Spannungen durch eine Wand Such high-voltage bushings are used (vacuum-tight) passage of electrical voltages by a wall 3 3 , beispielsweise einer Beam-Pipe (fachsprachlicher Ausdruck für ein Teilchenstrahlrohr bei einem Teilchenbeschleuniger). , For example a beam pipe (technical language expression for a charged particle in a particle accelerator). Da die Wand Since the wall 3 3 einer Beam-Pipe aufgrund des Druckunterschieds große Kräfte aufnehmen muss (und darüber hinaus noch sehr diffusionsdicht ausgeführt sein muss; gegebenenfalls muss auch die Möglichkeit eines Ausheizens und dergleichen bestehen), ist die Wand must absorb a beam pipe due to the pressure difference large forces (and beyond needs to be made very diffusion-tight, optionally also the possibility of annealing and the like must), the wall 3 3 vergleichsweise dick ausgeführt, beispielsweise im Bereich von 0,5 cm bis 1 cm. made comparatively thick, for example in the range of 0.5 cm to 1 cm. Die Hochspannungsdurchführungen The high-voltage bushings 2 2 bestehen aus einem in der Mitte befindlichen elektrischen Leiter consist of a located at the center electrical conductor 4 4 , der durchgängig ist und beide Seiten der Hochspannungsdurchführung Which is continuous and both sides of the high-voltage bushing 2 2 (also beispielsweise das in (So ​​for example, in 2 2 zu sehende obere Anschlussende und untere Anschlussende des elektrischen Leiters to be seen upper terminal end and lower connecting end of the electrical conductor 4 4 ) miteinander verbindet. ) Together. Der elektrische Leiter The electrical conductor 4 4 steht dabei an beiden Enden der Hochspannungsdurchführung stands at both ends of the high-voltage bushing 2 2 ein wenig hervor. a little out. Typischerweise ist der elektrische Leiter Typically, the electrical conductor 4 4 aus Kupfer gefertigt, da dieses Material eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit hat. made of copper, since this material has a very good electrical conductivity. Der elektrische Leiter The electrical conductor 4 4 ist von einem Keramikkörper is a ceramic body 5 5 (teilweise auch ein Glaskeramikkörper oder Glaskörper) umgeben, der eine gute elektrische Isolationsfähigkeit aufweist. (Also a glass-ceramic body or vitreous humor) surrounded having a good electrical insulation properties. Typischerweise liegt der Durchmesser des Keramikkörpers Typically, the diameter of the ceramic body 5 5 (Außenseite) im Bereich zwischen 0,5 cm und 1 cm. (Outer side) in the range between 0.5 cm and 1 cm. Aufgrund des Keramikmaterials, der (Wand-)Dicke sowie der Länge des Keramikkörpers Because of the ceramic material, the (wall) thickness and the length of the ceramic body 5 5 ist eine gute Isolationswirkung, auch von Hochspannungen, gegenüber der (metallischen) Wand is a good insulating effect, also of high voltages with respect to the (metal) wall 3 3 gegeben. given. Damit die Hochspannungsdurchführungen So that the high-voltage bushings 2 2 mit einem Metallkörper verbunden werden können, weisen diese (was ebenfalls handelsüblich ist) einen Metallkragen can be connected to a metal body, these (which is also commercially available) includes a metal collar 6 6 auf, der aus einem Hülsenbereich on, consisting of a sleeve portion 7 7 und einem Flanschbereich and a flange 8 8th besteht. consists. Der Hülsenbereich The sleeve portion 7 7 ist vakuumdicht mit dem Keramikkörper is vacuum sealed to the ceramic body 5 5 verbunden. connected. Dies rührt daher, dass das betreffende Metallmaterial des Metallkragens This is because the metal material in question of the metal collar 6 6 (insbesondere im Bereich des Hülsenbereichs (Especially in the area of ​​the sleeve portion 7 7 ) in den eigentlichen Keramikkörper ) In the actual ceramic body 5 5 der Hochspannungsdurchführung the high voltage bushing 2 2 teilweise eindiffundiert ist. is partially diffused. Aus herstellungstechnischen Gründen (Eindiffusion des Metalls des Metallkragens For manufacturing reasons (diffusion of the metal of the metal collar 6 6 in den Keramikkörper into the ceramic body 5 5 ) ist es einsichtig, dass nur eine sehr eingeschränkte Anzahl von Metallen für derartige Metallkrägen ), It is understood that only a very limited number of metals for such metal collars 6 6 von Hochspannungsdurchführungen of high-voltage bushings 2 2 in Betracht kommt. comes into consideration. Typischerweise handelt es sich um Nickel (genauer: eine Nickellegierung; in der Regel: Ni42, also eine Nickellegierung mit 42% Nickelgehalt), Titan, Stahl, zum Teil auch Kupfer. Typically is nickel (more precisely, a nickel alloy, usually: Ni42, which is a nickel alloy with 42% nickel content), titanium, steel, partly copper. In der folgenden Beschreibung wird jeweils von einem Metallkragen In the following description, each of a metal collar 6 6 aus Nickel (Ni42) ausgegangen, ohne dass dadurch die Allgemeinheit der Erfindung eingeschränkt werden soll. starting from nickel (Ni42), without intention to restrict the generality of the invention.
  • Typischerweise beträgt die Dicke des Flanschbereichs Typically, the thickness of the flange 8 8th der Hochspannungsdurchführung the high voltage bushing 2 2 etwa 0,1 cm. about 0.1 cm. Im Vergleich zur Dicke der Wand In comparison to the thickness of the wall 3 3 (typischerweise 0,5 bis 1 cm) beträgt die Dicke des Flanschbereichs folglich nur 1/5 bis 1/10 der Dicke der Wand. (Typically 0.5 to 1 cm), the thickness of the flange portion thus only 1/5 to 1/10 the thickness of the wall.
  • Als weitere „Erschwernis“ ist im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel das Material der Wand As a further "complication" is in the presently illustrated embodiment, the material of the wall 3 3 Aluminium, genauer eine Aluminiumlegierung wie beispielsweise AlMg3 (Aluminium mit drei Prozent Mg-Anteil). Aluminum, more precisely, an aluminum alloy, such as AlMg3 (aluminum with three percent Mg content). Während Ni42 einen Schmelzpunkt von 1425°C aufweist, liegt der Schmelzpunkt von Aluminium (genauer AlMg3) bei lediglich 600°C. While Ni42 having a melting point of 1425 ° C, the melting point of aluminum (more precisely AlMg3) is only 600 ° C. (Zum Vergleich: Schmelzpunkt von Cu = 1085°C, Schmelzpunkt von Edelstahl = 1420 bis 1470°C). (For comparison, melting point of Cu = 1085 ° C, melting point of stainless steel = 1420 to 1470 ° C). Darüber hinaus soll bei der gewählten Werkstückanordnung In addition to at the selected workpiece arrangement 1 1 nach Verbindung der beiden Bauteile after joining the two components 2 2 , . 3 3 eine Hochvakuumdichtigkeit (zu Prüfzwecken bevorzugt eine Heliumdichtigkeit; Dichtigkeitsprüfung mit einem „Heliumschnüffler“) vorliegen. a high vacuum tightness (for test purposes preferably a helium leak, leak test with a "helium sniffer") are present.
  • Zur Durchführung der Verbindung wurde – wie insbesondere To carry out the connection was - in particular 2 2 entnommen werden kann – in die Wand can be removed - in the wall 3 3 ein Durchgangsloch a through hole 9 9 , in das die Hochspannungsdurchführung In which the high-voltage bushing 2 2 hineingesteckt werden soll, gebohrt. to be put into it, bored. Zusätzlich wurde eine ringartige Nut In addition, a ring-like groove 10 10 in die Wand in the wall 3 3 eingebracht (beispielsweise mithilfe eines Bohrers, einer Fräse oder einer Drehbank), welche von ihrer Größe her an die Größe des Flanschbereichs introduced (for example, using a drill, a milling cutter or a lathe) that terms of its size to the size of the flange portion 8 8th des Metallkragens the metal collar 6 6 der Hochspannungsdurchführung the high voltage bushing 2 2 angepasst ist. is adapted. Insbesondere ist der Durchmesser der Nut In particular, the diameter of the groove 10 10 geringfügig größer als der Außendurchmesser des Flanschbereichs slightly larger than the outer diameter of the flange portion 8 8th gewählt. selected. Die Tiefe der Nut The depth of the groove 10 10 ist größer als die Dicke des Flanschbereichs is greater than the thickness of the flange 8 8th gewählt, vorliegend etwa 1,5 mm tief (Dicke des Flanschbereichs chosen, in this case about 1.5 mm in depth (thickness of the flange 8 8th 1 mm). 1 mm). Insbesondere in especially in 2 2 ist zu erkennen, wie die Hochspannungsdurchführung It can be seen as the high-voltage bushing 2 2 lagerichtig in diese Nut the correct position in this groove 10 10 der Wand the Wall 3 3 eingesteckt ist. is inserted. Sie „hält“ aufgrund der Schwerkraft in Position. They "hold" due to gravity in position.
  • Weiterhin ist insbesondere in Furthermore, in particular in 2 2 eine Beilagscheibe a washer 11 11 , vorliegend aus Reinaluminium dargestellt. , Here shown made of pure aluminum. Die Beilagscheibe the washer 11 11 weist also eine unterschiedliche Materialkomposition im Verhältnis zur Wand (AlMg3) auf. thus has a different material composition in relation to the wall (AlMg3). Der fördernde Effekt der Beilagscheibe The promoting effect of the washer 11 11 wird im Folgenden noch näher beschrieben. is described in more detail below. Ein zusätzlicher Vorteil der Beilagscheibe An additional advantage of the washer 11 11 besteht darin, dass mit Hilfe der Beilagscheibe is that with the aid of the washer 11 11 gegebenenfalls eine Andruckvorrichtung geschaffen werden kann. optionally, a pressing device can be provided. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Beilagscheibe This may in particular occur in that the washer 11 11 zumindest am Anfang des Verbindungsverfahrens durch einen Niederhalter auf die betreffende Oberfläche des Flanschbereichs at least at the beginning of the connection process by a hold on the relevant surface of the flange 8 8th bzw. der Wand and the wall 3 3 gedrückt wird. is pressed. Insbesondere kann bei Verwendung einer Beilagscheibe In particular, when using a shim 11 11 (egal ob aus Reinaluminium oder aus einem anderen Material, wie beispielsweise AlMg3 oder Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen mit einem Ag-Anteil) auch die Tiefe der Nut (Whether made of pure aluminum or of another material, such as AlMg3, or aluminum or aluminum alloys with an Ag content) and the depth of the groove 10 10 auf (im Wesentlichen) die Dicke des Flanschbereichs at (substantially) the thickness of the flange 8 8th (oder auch geringfügig weniger tief) reduziert werden. (Or even slightly less deep) are reduced.
  • Die thermische Energie zum Aufschmelzen eines Teilbereichs der Wand The thermal energy for melting a portion of the wall 3 3 sowie der Beilagscheibe and the washer 11 11 wird durch einen Laserstrahl is a laser beam 12 12 eingetragen. entered. Bei dem Laser handelt es sich vorliegend um einen Yb:YAG-Laser mit einer Dauerstrich-Leistung von 2300 W (denkbar sind natürlich auch hiervon abweichende Dauerstrich-Leistungen von insbesondere 2000 bis 2500 W, 1500 bis 3000 W, 1000 bis 3500 W oder 500 W bis 4000 W; gegebenenfalls auch „Mischungen“ der jeweiligen Anfangs- bzw. Endwerte). In the laser is presently a Yb: YAG laser with a continuous wave power of 2300 W (conceivable are of course deviating continuous wave services in particular from 2000 to 2500 W, 1500 to 3000 W, 1000 to 3500 W or 500 W to 4000 W; optionally also "mixtures" of the respective initial and final values). Lediglich der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, dass selbstverständlich auch andere Lasertypen und/oder Laser mit unterschiedlichen Frequenzen verwendet werden können. The sake of completeness it should be mentioned that of course also other types of lasers and / or lasers may be used at different frequencies. Insbesondere ist an Laser aus einem Wellenlängenbereich zwischen 750 nm (Diodenlaser) und 10.600 nm (CO 2 -Laser) zu denken. In particular, to laser from a wavelength range between 750 nm (diode laser) and 10,600 nm (CO 2 laser) to think. Der Laserschweißvorgang wird vorliegend als Tiefenschweißvorgang mit einer Einschweißtiefe von vorliegend ca. 2,5 mm durchgeführt (vorliegend ca. 1 mm Dicke der Beilagscheibe The laser welding process is present as a deep-welding process with a welding depth of about 2.5 mm in the present case carried out (in this case about 1 mm thickness of the washer 11 11 und 1,5 mm in den Grundkörper der Wand and 1.5 mm in the main body of the wall 3 3 ). ). Selbstverständlich sind auch Variationen hiervon denkbar, wie insbesondere Einschweißtiefen zwischen 2,2 und 2,7 mm, 2 bis 3 mm, 1,5 bis 3,5 mm oder 1 bis 4 mm (einschließlich „Mischungen“). Of course, variations thereof are conceivable, such as welding depths in particular 2.2 to 2.7 mm, 2 to 3 mm, 1.5 to 3.5 mm, or 1 to 4 mm (including "mixtures").
  • In In 2 2 ist zu entnehmen, dass im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel der Laserstrahl It can be seen that in the presently illustrated embodiment, the laser beam 12 12 senkrecht (90°-Winkel zur Oberfläche der Wand perpendicular (90 ° angle to the surface of the wall 3 3 ) eingestrahlt wird. ) Is irradiated. Selbstverständlich sind auch andere Einstrahlwinkel möglich, wie insbesondere Winkelabweichungen von der senkrechten von bis zu 2°, 3°, 4°, 5°, 7°, 10°, 15° oder 20°. Of course, other angle of incidence are possible, such as in particular angular deviations from the vertical of up to 2 °, 3 °, 4 °, 5 °, 7 °, 10 °, 15 ° or 20 °. Meistens erweist sich die Wahl eines senkrechten Einfalls als vorteilhaft, insbesondere dahingehend, dass hierdurch oftmals ein besonders hoher Absorptionsgrad erreicht wird. Most often the choice of a normal incidence proves to be advantageous, in particular in such a way that as a result often a particularly high degree of absorption is achieved. Der Vollständigkeit halber sollte erwähnt werden, dass dies jedoch unter anderem von der Wellenlänge abhängig ist. For completeness, it should be noted that this is also dependent on the wavelength, however. Auch ist es möglich, dass sich der höchste Absorptionsgrad bei Winkeln ergeben kann, die von einem senkrechten Einfall abweichen. It is also possible that the highest degree of absorption can result at angles that deviate from normal incidence.
  • Wie man weiterhin How to continue 2 2 entnehmen kann, fällt der Laserstrahl can be found, the laser beam is 12 12 seitlich versetzt zum Außendurchmesser des Flanschbereichs laterally offset to the outer diameter of the flange portion 8 8th (und damit der in Radialrichtung gesehenen Kontaktfläche (And thus viewed in the radial direction contact surface 13 13 zwischen Flanschbereich between the flange 8 8th und Wand and wall 3 3 ) ein und zwar vorliegend mit einem seitlichen Versatz von 1,5 mm des Laserpunkts von der Kontaktfläche ), And indeed present a lateral displacement of 1.5 mm of the laser spot from the contact surface 13 13 und damit vom Material des Flanschbereichs and therefore the material of the flange portion 8 8th weg. path. Auch hier sind unterschiedliche Intervalle denkbar, wie insbesondere 1,5 bis 1,6 mm, 1,4 bis 1,7 mm, 1,3 bis 1,8 mm, 1,2 bis 1,0 mm, 1,0 bis 2,2 mm, 0,9 bis 2,5 mm und „Mischungen hieraus“. Here, too, different intervals are conceivable, such as in particular 1.5 to 1.6 mm, 1.4 to 1.7 mm, 1.3 to 1.8 mm, 1.2 to 1.0 mm, from 1.0 to 2 , 2 mm, 0.9 to 2.5 mm and "mixtures thereof".
  • Der Fokuspunktdurchmesser (bzw. Energiespotdurchmesser) beträgt vorliegend 0,34 mm (Variationen sind hiervon denkbar, insbesondere Fokuspunktdurchmesser zwischen 0,3 und 0,4 mm, 0,2 bis 0,5 mm, 0,15 bis 1 mm oder 0,1 bis 2 mm; einschließlich „Mischungen“). The focal point diameter (or energy spot diameter) is present 0.34 mm (variations thereof are conceivable, in particular focal point diameter between 0.3 and 0.4 mm, 0.2 to 0.5 mm, 0.15 to 1 mm, or 0.1 to 2 mm including "mixtures"). Bei einer vorliegend gewählten Vorschubgeschwindigkeit des Lasers (im Folgenden noch näher beschrieben) von 20 mm/sec (auch möglich insbesondere 15 bis 25 mm/sec, 10 bis 30 mm/sec, 5 bis 35 mm/sec; einschließlich „Mischungen“) ergibt sich folglich eine Leistungsdichte von 2,53 × 10 4 W/mm 2 bei einer Streckenenergie von 1150 J/cm. In a presently selected advance speed of the laser (described in more detail below) of 20 mm / sec (also possible in particular 15 to 25 mm / sec, 10 to 30 mm / sec, 5 to 35 mm / sec including "mixtures") gives consequently a power density of 2.53 × 10 4 W / mm 2 at a heat input of 1150 J / cm. Tendenziell legen die bislang durchgeführten Versuche (nicht nur im Zusammenhang mit dem vorliegend konkret beschriebenen Ausführungsbeispiel) nahe, dass ein tendenziell großer Aufschmelzbereich (bzw. Spot-Bereich, wobei in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen ist, dass insbesondere bei extrem langsamen Vorschubgeschwindigkeiten auch mit einem kleinen Spot-Bereich ein großer Aufschmelzbereich erzeugt werden kann) vorteilhaft für den erzeugten Verbindungsbereich ist. Tend to place the previously performed tests close to (not only in connection with the specifically described in the present embodiment) that tend to be large melting range (or spot region, it being understood in this context that, particularly at extremely slow feed rates with a small spot area, a large melting range can be produced) is advantageously generated for the connecting region.
  • Aufgrund der gewählten Verfahrensparameter (insbesondere auch der Vorschubgeschwindigkeit) ist der Vorschub langsamer gewählt, als es der Wärmeleitung im Metall der Wand Due to the chosen process parameters (in particular the feed rate), the feed selected slower than the thermal conduction in the metal of the wall 3 3 entspricht. equivalent. Dies resultiert darin, dass die Wand This results in that the wall 3 3 zwar zonal, jedoch vergleichsweise breit aufgeschmolzen wird. Although zonal, but is relatively wide melted. Es kommt also zu einer „lokalen Verflüssigung“ des Aluminium-Metalls im Bereich um die radiale Kontaktfläche Thus, there is a "local liquefaction" of the aluminum metal in the area around the radial contact surface 13 13 herum (die Größenordnung des aufgeschmolzenen Bereichs beträgt typischerweise einige Millimeter, insbesondere 2 bis 3 mm), die nicht nur das „eigentliche Material“ der Wand around (the magnitude of the fused zone is typically a few millimeters, in particular 2 to 3 mm), which not only the "actual material" of the wall 3 3 , sondern auch das Material der Beilagscheibe But also the material of the washer 11 11 (zu einem größeren Teil) aufschmilzt. melts (to a greater extent). Das Material (Ni42) des Metallkragens The material (Ni42) of the metal collar 6 6 ist hiervon jedoch nicht betroffen. However unaffected. Dies führt schlussendlich (also nach dem Erkalten) zu der in This leads eventually (after cooling) to that in 4 4 dargestellten Situation. Situation shown. Wie man erkennt, haben sich Wülste As can be seen, have beads 14 14 aus erkalteter Schmelze gebildet, die den Flanschbereich formed of cooled melt, which flange the 8 8th der Hochspannungsdurchführung the high voltage bushing 2 2 formschlüssig in sich aufnehmen. record form-fitting manner in itself. Dabei kommt es zu einem innigen Kontakt zwischen der (ehemaligen) Oberfläche des Flanschbereichs This results in intimate contact between the (former) surface of the flange portion 8 8th und dem Material der Wand and the material of the wall 3 3 , in Form eines dünnwandigen Übergangsbereichs. , In the form of a thin-walled transition region. Hier kommt es zu einer – wenn auch nur sehr dünnen und vergleichsweise geringfügigen – „Vermischung" zwischen den Materialien von Wand Here there is an - albeit very thin and relatively minor - "mixing" between the materials of wall 3 3 und Flanschbereich and flange 8 8th . , Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel kam es im Bereich des „Interface“ zwischen den beiden Materialien Ni42 einerseits und Aluminiumlegierung andererseits zur Bildung eines dünnen intermetallischen Phasensaums, bei dem einzelne „nadelartige Vorsprünge“ des jeweils einen „Materialblocks“ In the presently illustrated embodiment, it was in the range of the "interface" between the two materials Ni42 one hand, and aluminum alloys on the other hand to form a thin intermetallic Phasensaums, in which individual "needle-like projections" of the respective one "solid block" 3 3 , . 8 8th in den jeweils anderen „Materialblock“ in each other "solid block" 3 3 , . 8 8th hinein hervorstehen. in protrude. Diese „nadelartigen Vorsprünge“ weisen typischerweise intermetallische Phasen auf, gegebenenfalls weisen sie auch eine Legierung der beteiligten Materialien auf. This "needle-like projections" typically have intermetallic phases, optionally they also have an alloy of the materials involved on. Die Dicke des Übergangsbereichs The thickness of the transition area 15 15 ist jedoch mit 0,01 bis 0,02 mm (10 µm bis 20 µm) sehr dünn, sodass die dort entstandenen, vergleichsweise spröde intermetallische Phase (bzw. der intermetallische Phasensaum) einen nur geringen nachteiligen Einfluss auf den Gesamtkontakt hat. However, with 0.01 to 0.02 mm (10 microns to 20 microns) is very thin, so that the incurred there, comparatively brittle intermetallic phase (or the intermetallic Phasensaum) has only a small adverse effect on the overall contact. Durch die geringe Dicke des Übergangsbereichs Due to the small thickness of the transition area 15 15 sinkt die Wahrscheinlichkeit für innere Brüche, und damit für das Auftreten einer Gasdurchlässigkeit durch den Übergangsbereich decreases the probability of internal fractures, and thus the occurrence of gas transmission through the transition region 15 15 hindurch. therethrough. Die Gesamtverbindung ist daher insgesamt sehr belastbar und (auch dauerhaft) sehr gasdicht. The total connection must therefore be very resilient and (permanently) very gas-tight. Möglich ist es selbstverständlich auch, dass der vordere Bereich (radial innenliegende Bereich) der Wülste It is possible, of course, that the front region (radially inward portion) of the beads 14 14 aus nicht-aufgeschmolzenem Material der Beilagscheibe of non-molten material of the washer 11 11 besteht. consists. Ein derartiger nicht-aufgeschmolzener Bereich kann insbesondere eine zusätzliche mechanische Festigkeit der Verbindung bewirken. Such a non-molten portion may in particular provide additional mechanical strength of the connection.
  • Um die Zuverlässigkeit des Verfahrens zur erhöhen, wurde – wie vorab insbesondere unter Bezugnahme auf In order to increase the reliability of the method was - on as previously with particular reference 2 2 erwähnt – eine Beilagscheibe mentioned - a washer 11 11 aus Reinaluminium verwendet. made of pure aluminum. Dies führt dazu, dass im „zeitweise verflüssigten“ Bereich der Wand This means that "temporarily liquefied" in the wall 3 3 eine Verarmungszone a depletion zone 16 16 entstanden ist, bei der das Legierungsverhältnis der AlMg-Legierung einen signifikant niedrigeren Magnesiumanteil aufweist, als es der „ursprünglichen Legierung“ mit drei Prozent Magnesium (AlMg3) entspricht (nämlich indem das Reinaluminium-Material der Beilagscheibe was created, wherein the ratio of the alloy AlMg alloy has a significantly lower magnesium content than it corresponds to the "original alloy" with three percent magnesium (AlMg3) (namely, by the pure aluminum material of the washer 11 11 die AlMg3-Legierung verdünnt und damit den Mg-Anteil erniedrigt). the AlMg3 alloy diluted and therefore the Mg content decreases). Dies hat den Vorteil, dass in diesem Bereich das thermische Expansions- und Schrumpfungsverhalten des Aluminiums „näher“ an dem des Ni42-Flansches ist (obgleich dieser Effekt oftmals nicht besonders stark ausgeprägt ist) und darüber hinaus insbesondere die Elastizität des Aluminiummaterials höher ist. This has the advantage that in this area, the thermal expansion and contraction behavior of the aluminum to that of Ni42 flange is "closer" (although this effect is often not particularly strong) and, moreover, in particular, the elasticity of the aluminum material is higher. Darüber hinaus kann insbesondere auch die Heißrissempfindlichkeit der AlMg3-Legierung bzw. der erzeugten Verbindungsnaht (Verarmungszone In addition, the hot crack sensitivity of the AlMg3 alloy or the seam produced can in particular (depletion zone 16 16 ) durch die Mischung mit dem Reinaluminium reduziert werden (signifikant niedrigerer Magnesiumanteil in der Schmelze bzw. im Bereich der Verarmungszone (Significantly lower magnesium content are) reduced by mixing with the pure aluminum in the melt or in the region of the depletion zone 16 16 ). ). Die Verbindung ist daher deutlich stabiler und zuverlässiger. The connection is therefore much more stable and reliable. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass gerade AlMg3-Legierungen von ihren Materialeigenschaften her für das vorgeschlagene „zonale Aufschmelzverfahren“ (an sich) vergleichsweise ungeeignet sind. It should be noted that just AlMg3 alloys from their material properties (in itself) are relatively unsuitable ago for the proposed "zonal reflow". Auch mit einem höheren Magnesiumgehalt oder mit anderweitigen Zuschlagsstoffen kann dieser „Bereich mit nachteiligen Materialeigenschaften“ verlassen werden. Even with a higher magnesium content or otherwise aggregates that can be left "area with adverse material properties." Dementsprechend könnte es sich bei der Beilagscheibe Accordingly, it could be in the washer 11 11 auch um eine Legierung, beispielsweise mit einem vergleichsweise hohen Magnesiumanteil oder aber auch um eine Aluminiumlegierung mit Silbergehalt, handeln. and an alloy, for example with a relatively high magnesium content or even an aluminum alloy with silver content, act.
  • Bei Belastungsversuchen (mit einer Fahrgeschwindigkeit von 10 mm/min und einer maximalen Kraft von 4,9 kN) hat sich bei einer Flanschfläche von 25 mm 2 (Flanschdicke von 0,5 mm·Flanschumfang von 50 mm) eine mechanische Belastbarkeit der Verbindung mit einer maximalen Spannung von 80 bin 120 MPa ergeben. In loading tests (with a speed of 10 mm / min and a maximum force of 4.9 kN) at a flange of 25 mm 2 (0.5 mm x flange thickness of flange circumference of 50 mm) has a mechanical strength of the joint with a maximum voltage of 80 am yield 120 MPa.
  • Das Gesagte kann zusätzlich oder alternativ auch insbesondere für die Verbindung von Aluminium (bzw. einer Aluminiumlegierung) mit Kupfer (bzw. einer Kupferlegierung) gelten. The above said can additionally or alternatively also in particular for the compound of aluminum (or aluminum alloy) with copper (or copper alloy) apply. Insbesondere kann das Gesagte für eine Hochspannungsdurchführung In particular, what has been said for a high-voltage bushing may 2 2 mit einem Flanschbereich with a flange 8 8th aus Kupfer (bzw. einer Kupferlegierung) gelten, der mit einer Wand are made of copper (or copper alloy) connected to a wall 3 3 aus Aluminium (bzw. einer Aluminiumlegierung) verbunden werden soll. of aluminum (or an aluminum alloy) to be connected. Insbesondere kann sich Silber als „Beimischung“ im Zusammenhang mit Kupfer als besonders vorteilhaft erweisen. In particular, silver may prove to be "blending" in connection with copper particularly advantageous.
  • In In 3 3 ist schließlich noch die Wegführung is finally the captivity 17 17 des Laserstrahls of the laser beam 12 12 angedeutet (aus zeichnerischen Gründen ist die Wegführung indicated (for drawing reasons is the routing 17 17 im Überlappungsbereich in the overlap region 18 18 seitlich versetzt zueinander eingezeichnet, obgleich die Wege typischerweise aufeinanderliegen). located laterally offset to one another, although typically the paths lie on one another). Der Energieeintrag wird in einem Anfangspunkt The energy input is in a start point 19 19 gestartet und (vorliegend) entgegen dem Uhrzeigersinn, mit einem ausreichenden radialen Abstand um die radiale Kontaktfläche started and (present) in the counterclockwise direction, with a sufficient radial distance to the radial contact surface 13 13 , zwischen dem Flanschbereich , Between the flange portion 8 8th der Hochspannungsdurchführung the high voltage bushing 2 2 und Wand and wall 3 3 herumgeführt. led around. Die Wegführung the carrying away 17 17 des Laserstrahls of the laser beam 12 12 endet jedoch nicht am Anfangspunkt does not end at the starting point 19 19 , sondern wird geringfügig über diesen hinaus, bis zum Endpunkt But is slightly beyond this, to the end point 20 20 , weitergeführt. , Continued. Es ergibt sich damit ein Überlappungsbereich This results in an overlap area 18 18 , der „doppelt aufgeschmolzen“ wird. Which is "twice melted." Hierdurch kann eine besonders verfahrenssichere Verbindungsnaht geschaffen werden. This can create a very safe procedure seam. Der Überlappungsbereich beträgt typischerweise 10° bis 30°, insbesondere 20°. The overlap region is typically 10 ° to 30 °, in particular 20 °.
  • In In 5 5 ist schließlich das Verbindungsverfahren in Form eines schematischen Flussdiagramms Finally, the bonding method in the form of a schematic flow diagram 21 21 dargestellt. shown. Vorliegend wird dabei exemplarisch auf die in den is then present an example to the 1 1 bis to 4 4 erläuterte Werkstückanordnung explained workpiece arrangement 1 1 Bezug genommen; Reference is made; das Verfahren ist jedoch auch für andere Werkstückanordnungen verwendbar. however, the method is also suitable for other workpiece configurations.
  • In einem ersten Schritt In a first step 22 22 wird die Wand is the wall 3 3 , gegebenenfalls auch die Hochspannungsdurchführung , If necessary, the high-voltage bushing 2 2 mechanisch aufgearbeitet. mechanically worked. Insbesondere umfasst dies die Ausbildung des Durchgangslochs In particular, this includes the formation of the through hole 9 9 sowie der Nut and the groove 10 10 in der Wand in the wall 3 3 . , Es ist jedoch auch gegebenenfalls an oberflächenreinigende Maßnahmen (insbesondere des Flanschbereichs However, it is also optionally (of surface cleaning measures, particularly the flange 8 8th des Metallkragens the metal collar 6 6 der Hochspannungsdurchführung the high voltage bushing 2 2 ) oder dergleichen, zu denken. ) Or the like to think. Anschließend werden in einem zweiten mechanischen Fügeschritt Subsequently, in a second mechanical joining step 23 23 die Bauteile the components 2 2 , . 3 3 zur „vorläufigen“ Werkstückanordnung the "preliminary" work mounting 1 1 mechanisch zusammengeführt. mechanically merged. Dabei sind gegebenenfalls auch „Hilfsmaterialien“ wie die Beilagscheibe Here, where appropriate "auxiliary materials" such as the washer 11 11 , gegebenenfalls aber auch mechanische Fixiervorrichtungen, wie Niederhalter oder dergleichen, zu verwenden. , But optionally also to use mechanical fixing devices, such as holding-down device or the like. Anschließend wird durch einen Energieeintrag in Form eines Laserstrahls Thereafter, by an energy input in the form of a laser beam 12 12 in einem dritten Schritt in a third step 24 24 eines der beiden Werkstücke (Werkstückbereiche), vorliegend der Wand one of the two workpieces (workpiece portions), in this case the wall 3 3 (sowie der Beilagscheibe (As well as the washer 11 11 ) zonal aufgeschmolzen, wobei der Auftreffpunkt des Laserstrahls ) Zonally melted, whereby the impact point of the laser beam 12 12 entlang einer Wegführung along a routing 17 17 bewegt wird. is moved.
  • Abschließend wird als Abkühlschritt Finally, as a cooling step 25 25 eine gewisse Zeit gewartet, bis die Schmelze erstarrt ist und die Anordnung ausreichend abgekühlt ist. a certain time is allowed until the melt has solidified and the arrangement is cooled down. Damit endet das Verfahren. This ends the procedure.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. The present invention is not limited to the illustrated embodiment. Vielmehr sind auch hiervon abweichende Werkstückpartner und/oder Werkstückbereichspaarungen miteinander verbindbar (insbesondere auch solche, die nichts mit Hochspannungsdurchführungen zu tun haben). Rather, deviating workpiece partners and / or workpiece area pairings are connected to each other (in particular those that have nothing to do with high-voltage bushings).
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Werkstückanordnung Workpiece arrangement
    2 2
    Hochspannungsdurchführung High-voltage bushing
    3 3
    Wand wall
    4 4
    Elektrischer Leiter Electrical conductor
    5 5
    Keramikkörper ceramic body
    6 6
    Metallkragen metal collar
    7 7
    Hülsenbereich sleeve region
    8 8th
    Flanschbereich flange
    9 9
    Durchgangsloch Through Hole
    10 10
    Nut groove
    11 11
    Beilagscheibe washer
    12 12
    Laserstrahl laser beam
    13 13
    Radiale Kontaktfläche Radial contact surface
    14 14
    Wulst bead
    15 15
    Übergangsbereich Transition area
    16 16
    Verarmungszone depletion zone
    17 17
    Wegführung captivity
    18 18
    Überlappungsbereich overlap area
    19 19
    Anfangspunkt starting point
    20 20
    Endpunkt endpoint
    21 21
    Flussdiagramm flow chart
    22 22
    Mechanischer Aufarbeitungsschritt Mechanical processing step
    23 23
    Mechanischer Fügeschritt Mechanical joining step
    24 24
    Zonaler Aufschmelzschritt zonal fusing
    25 25
    Abkühlschritt cooling step

Claims (15)

  1. Verfahren ( method ( 21 21 ) zur Ausbildung einer mechanischen Verbindung von zumindest zwei Werkstückbereichen ( ) (For forming a mechanical connection of at least two work areas 8 8th , . 10 10 ) in einem Kontaktbereich ( ) (In a contact area 13 13 , . 15 15 ), bei dem einer der Werkstückbereiche ( ), In which one of the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) durch einen Energieeintrag ( ) (By an energy input 12 12 ) benachbart zum Kontaktbereich ( ) Adjacent the contact region ( 13 13 , . 15 15 ) zonal aufgeschmolzen wird und die mechanische Verbindung zwischen den zwei Werkstückbereichen ( ) Zonally is melted and (the mechanical connection between the two work areas 8 8th , . 10 10 ) zumindest teilweise durch Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung ( ) At least partially (by formation of a positive connection 14 14 ) gebildet wird. ) Is formed.
  2. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag ( ) According to claim 1, characterized in that the energy input ( 12 12 ) lokalisiert und mittels einer Bewegung ( ) And isolated (by means of a movement 17 17 ) erfolgt, insbesondere in Form eines im Wesentlichen geradlinigen Vorschub ( ) Takes place, in particular in the form of a substantially rectilinear feed ( 17 17 ) und/oder einer zyklischen Bewegung. ) And / or a cyclic movement.
  3. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag mittels eines Energieeintragsstrahls ( ) According to claim 1 or 2, characterized in that the energy input (by means of an energy input beam 12 12 ), insbesondere unter Verwendung eines Laserstrahls ( (), In particular using a laser beam 12 12 ) erfolgt, insbesondere in Form eines Tiefenaufschmelzverfahrens. ) Takes place, in particular in the form of a Tiefenaufschmelzverfahrens.
  4. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückbereiche ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) zu unterschiedlichen Werkstücken ( ) (To different workpieces 2 2 , . 3 3 ) gehören und/oder dadurch, dass die Werkstückbereiche ( ) Belong, and / or in that the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) benachbart zum Kontaktbereich ( ) Adjacent the contact region ( 13 13 , . 15 15 ) aus unterschiedlichen Materialien bestehen. ) Consist of different materials.
  5. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückbereiche ( ) According to one of the preceding claims, in particular according to claim 4, characterized in that the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) benachbart zum Kontaktbereich ( ) Adjacent the contact region ( 13 13 , . 15 15 ) unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen, wobei bevorzugt der Werkstückbereich ( have) different melting points, wherein preferably, the workpiece region ( 10 10 ) mit dem niedrigeren Schmelzpunkt zonal aufgeschmolzen wird. ) Is melted zonal with the lower melting point.
  6. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zumindest bereichsweise Ausbildung eine Verbindungsschicht ( ) (According to any of the preceding claims, characterized by an at least partially forming a bonding layer 15 15 ), insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise eine dichtende Verbindungsschicht eingebracht wird und/oder die Verbindungsschicht ( ), In particular characterized in that at least regions of a sealing compound layer is introduced and / or the bonding layer ( 15 15 ) zumindest bereichsweise als dichtende Verbindungsschicht ( ) At least partially (as a sealing connection layer 15 15 ) ausgeführt ist. ) Is executed.
  7. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ( ) According to one of the preceding claims, in particular according to claim 6, characterized in that the method ( 21 21 ) derart ausgeführt wird, dass lediglich eine Verbindungsschicht ( ) Is carried out such that only a bonding layer ( 15 15 ) geringer Dicke zwischen den Werkstückbereichen ( ) Of small thickness (between the workpiece areas 8 8th , . 10 10 ) ausgebildet bzw. eingebracht wird. ) Is formed or introduced.
  8. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Werkstückbereiche ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) in einem Kontaktbereich ( ) (In a contact area 13 13 , . 15 15 ) zumindest bereichsweise eine formschlussfördernde Oberflächengestaltung aufweist. ) At least partially has a form-fit-promoting surface design.
  9. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von einem Flussmittel und/oder durch die Verwendung von einem materialeigenschaftsändernden Zuschlagsstoff ( ) According to one of the preceding claims, characterized by the use of a flux and / or by the use of (a material property of changing aggregate 11 11 ), bevorzugt von einem thermischen-Effekt-ändernden Zuschlagsstoff ( ), Preferably from a thermal-effect changing aggregate ( 11 11 ), insbesondere von einem heißrissmindernden Zuschlagsstoff ( ), In particular (from a hot crack-reducing additive 11 11 ). ).
  10. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Werkstückbereiche ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) benachbart zum Kontaktbereich ( ) Adjacent the contact region ( 13 13 , . 15 15 ) Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Nickel, eine Nickellegierung, Eisen, eine Eisenlegierung, Stahl, Kupfer, eine Kupferlegierung, Molybdän, eine Molybdänlegierung, Kobalt, eine Kobaltlegierung, Palladium, eine Palladiumlegierung, Silber, eine Silberlegierung, Gold, eine Goldlegierung, Titan und/oder eine Titanlegierung aufweist. ) Aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, iron, an iron alloy, steel, copper, a copper alloy, molybdenum, a molybdenum alloy, cobalt, a cobalt alloy, palladium, a palladium alloy, silver, silver alloy, gold, a gold alloy, titanium, and has / or a titanium alloy.
  11. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückbereiche ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece portions ( 8 8th , . 10 10 ) benachbart zum Kontaktbereich ( ) Adjacent the contact region ( 13 13 , . 15 15 ) eine unterschiedliche Dicke aufweisen, wobei insbesondere einer der Werkstückbereiche ( ) Have a different thickness, in particular one of the workpiece portions ( 8 8th ) benachbart zum Kontaktbereich ( ) Adjacent the contact region ( 13 13 , . 15 15 ) blechartig ausgebildet ist. ) Is sheet-like.
  12. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the positive connection ( 14 14 ) zumindest bereichsweise und/oder zumindest teilweise als Eingriffsverbindung und/oder als Hintergreifverbindung ( ) At least partially and / or at least partially (as engagement compound and / or as a back-engagement connection 14 14 ) ausgebildet ist. ) is trained.
  13. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfangsbereich ( ) According to one of the preceding claims, in particular according to one of claims 2 to 12, characterized in that an initial area ( 19 19 ) und/oder ein Endbereich ( () And / or an end portion 20 20 ), insbesondere ein Überlappungsbereich ( (), In particular an overlap region 18 18 ) der zonalen Aufschmelzzonen mehrfach aufgeschmolzen wird. ) Is melted zonal melting zone several times.
  14. Verfahren ( method ( 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zusätzlich dicht ausgebildet ist, insbesondere flüssigkeitsdicht, gasdicht, vakuumdicht, hochvakuumdicht, ultrahochvakuumdicht, extremhochvakuumdicht und/oder heliumdicht und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zusätzlich tieftemperaturtauglich ausgebildet ist. ) According to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical connection is additionally formed tight, in particular liquid-tight, gas-tight, vacuum-tight, high-vacuum-tight, ultra-high-vacuum-tight manner, extremely high-vacuum-tight and / or helium-tight and / or characterized in that the mechanical connection is additionally formed cryogenically compatible.
  15. Verbindungsbereich ( Connecting region ( 13 13 , . 15 15 ) zwischen zumindest zwei Werkstückbereichen ( ) (Between at least two work areas 8 8th , . 10 10 ), dadurch gekennzeichnet, dass dieser durch ein Verfahren ( ), Characterized in that this (by a procedure 21 21 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet wurde. ) Was formed according to one of the preceding claims.
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