DE102014200033A1 - Adjustment of the parameters during the welding process at the end of a weld - Google Patents

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Abstract

Durch die Defokussierung und Verminderung der Geschwindigkeit zwischen Substrat und Schweißstrahl werden Risse am Ende einer Schweißnaht vermieden.By defocusing and reducing the speed between the substrate and the welding beam, cracks at the end of a weld are avoided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren, bei dem zumindest ein Parameter am Ende des Schweißverfahrens angepasst wird. The invention relates to a welding method in which at least one parameter is adapted at the end of the welding process.

Beim Laserstrahlschweißen von Brennerkomponenten, insbesondere mit Kavitäten, wobei ein Deckel auf eine Kavität geschweißt wird, durch die flüssiger oder gasförmiger Brennstoff geführt wird, dürfen durch den Schweißprozess keine Wurzeldurchhänge nach dem Schweißen verbleiben. An diesen Wurzeldurchhängen könnten durch den Brennstoff Korrosionsvorgänge ausgelöst werden, die zum Versagen der Brennerkomponente führen könnten. Speziell beim Ausschalten der Laserstrahlung darf sich kein kritischer Wurzeldurchhang bilden. In the laser beam welding of burner components, in particular with cavities, wherein a lid is welded to a cavity through which liquid or gaseous fuel is passed, no root sags may remain after welding due to the welding process. At these root passages corrosion could be triggered by the fuel, which could lead to the failure of the burner component. Especially when switching off the laser radiation, no critical root sag must be allowed.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem oben genannte Probleme gelöst werden. It is therefore an object of the invention to provide a method with which the above-mentioned problems are solved.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. The object is achieved by a method according to claim 1.

Um diesen Wurzeldurchhang zu vermeiden wurde eine Strategie entwickelt, den Laserschweißprozess vom Tiefschweißen in den Wärmeleitungsschweißprozess zu überführen. In order to avoid this sagging, a strategy has been developed to transform the laser welding process from deep penetration welding into the thermal conduction welding process.

Dies geschieht durch Defokussierung der Schweißstrahlung oder Laserstrahlung insbesondere bei konstanter Laserleistung. Dadurch wird die Intensitätsverteilung der Laserstrahlung an der Werkstückoberfläche so verkleinert, dass ein Übergang vom Tiefschweißen in das Wärmeleitungsschweißen stattfindet. This is done by defocusing the welding radiation or laser radiation, in particular at a constant laser power. As a result, the intensity distribution of the laser radiation at the workpiece surface is reduced so that a transition from deep welding to heat conduction welding takes place.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen. In the dependent claims further advantageous measures are listed, which can be combined with each other in order to achieve further advantages.

Der Vorteil des Verfahrens liegt in der Vermeidung von Durchhängen und bietet die Möglichkeit, Kavitäten insbesondere mit einem Deckel miteinander zu verschweißen. The advantage of the method lies in the avoidance of sagging and offers the possibility of welding cavities together, in particular with a cover.

Die Figur zeigt schematisch eine Anordnung. The figure shows schematically an arrangement.

Die Figur und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. The figure and the description represent only embodiments of the invention.

Vorgeschlagen wird das Schweißen mit veränderten Parametern am Ende des Verfahrens, insbesondere beim Laserstrahlschweißen von zwei Komponenten oder Subtraten 11, 21 nach dem Schemabild der Figur. Welding is proposed with changed parameters at the end of the process, especially laser beam welding of two components or sub-rates 11 . 21 after the picture of the figure.

Ein ggf. vorhandener Hohlraum wird vorzugsweise mit einem Keramikpulver und vorzugsweise auch einem Formiergas (Formiergas Ar + 18% CO2) gefüllt. Dadurch wird während des Schweißens ein Durchhang der Schweißnaht verhindert. Durch das Keramikpulver wird zusätzlich die durchstrahlende Laserstrahlung absorbiert und damit wird eine Rückwand des Hohlraums geschützt. A possibly existing cavity is preferably filled with a ceramic powder and preferably also a forming gas (forming gas Ar + 18% CO 2 ). As a result, a sag of the weld is prevented during welding. The ceramic powder additionally absorbs the transmitted laser radiation and thus protects a back wall of the cavity.

Die Figur zeigt ein Bauteil 1, das aus einer äußeren Komponente 11 besteht, auf bzw. in das ein Deckel 21 als weitere Komponente in Form eines Rings angeschweißt werden soll. Die Schweißlinie und damit die spätere Schweißnaht sind hier mit 4 gekennzeichnet. The figure shows a component 1 that is made of an outer component 11 exists, on or in the lid 21 as a further component in the form of a ring to be welded. The welding line and thus the subsequent weld are here with 4 characterized.

Bevorzugt wird ein Laserstrahlschweißen verwendet, jedoch kann jeder andere Plasmastrahl oder Schweißstrahl verwendet werden. Preferably, laser beam welding is used, however, any other plasma jet or welding beam may be used.

Vor dem Ende des Schweißverfahrens an dem Punkt 10, bei dem die Schweißnaht 4 endet oder hier in diesem Fall schließt, wird der Laserstrahl vorher defokussiert und vorzugsweise gleichzeitig die Scangeschwindigkeit reduziert. Before the end of the welding process at the point 10 in which the weld 4 ends or closes in this case, the laser beam is previously defocused and preferably simultaneously reduces the scan speed.

Als Scangeschwindigkeit ist die relative Geschwindigkeit zwischen Schweißstrahl 7 und zu schweißendem Teil 11, 21 gemeint. The scan speed is the relative velocity between the welding beam 7 and part to be welded 11 . 21 meant.

Für das Ausschalten der Laserstrahlung 7 wird der Schweißprozess durch eine insbesondere lineare Defokussierung vom Tiefschweißen in das Wärmeleitungsschweißen überführt, wobei insbesondere in der Zeit dann auch eine Defokussierung von zumindest 50mm stattfindet. Vorzugsweise zusätzlich wird die Verfahrgeschwindigkeit während des Defokussierens so verkleinert, dass der Quotient von Strahldurchmesser und Scangeschwindigkeit konstant bleibt. For switching off the laser radiation 7 the welding process is converted by a particular linear defocusing of the deep welding in the heat conduction welding, which in particular takes place in the time then a defocusing of at least 50mm. In addition, the traversing speed during defocusing is preferably reduced in such a way that the quotient of the beam diameter and the scanning speed remains constant.

Für den Schweißprozess bedeutet das, dass der Übergang Tiefschweißen/Wärmeleitungsschweißen mit Hilfe einer angepassten, Energieführung, insbesondere verkleinerten Leistungsdichte des Laserstrahls von vorzugsweise 3,6·106W/cm2 auf 0,3·106W/cm2 homogener bzw. moderater überführt wird. Dabei werden kleinere Wärmegradienten erzeugt, was die Ausbildung einer endkraterfreien Nahtwurzel am Ende der Schweißnaht begünstigt. For the welding process this means that the transition deep welding / heat conduction welding with the help of an adapted, energy management, in particular reduced power density of the laser beam of preferably 3.6 · 10 6 W / cm 2 to 0.3 · 10 6 W / cm 2 homogeneous or moderate is transferred. In this case, smaller heat gradients are generated, which favors the formation of a close-crater-free seam root at the end of the weld.

Für den Schweißprozess bedeutet das, dass der Übergang Tiefschweißen/Wärmeleitungsschweißen mit Hilfe einer angepassten, insbesondere verkleinerten Geschwindigkeit von vorzugsweise v = 2000mm/min auf v = 500mm/min homogener bzw. moderater überführt wird, weil kleinere Wärmegradienten erzeugt werden. For the welding process this means that the transition deep welding / heat conduction welding using a matched, especially reduced speed of preferably v = 2000mm / min is transferred to v = 500mm / min more homogeneous or moderate, because smaller heat gradients are generated.

Claims (11)

Verfahren zum Schweißen, insbesondere entlang einer geschlossenen Linie (4), bei dem am Ende (10) der Schweißnaht (4) der Schweißstrahl (7) bezüglich der Linie (4) defokussiert wird, insbesondere linear defokussiert wird und dann auch optional die relative Geschwindigkeit zwischen Schweißstrahl (7) und zu schweißendem Substrat (11, 21) verringert wird. Method for welding, in particular along a closed line ( 4 ), in which at the end ( 10 ) of the weld ( 4 ) the welding beam ( 7 ) with respect to the line ( 4 ) is defocused, in particular linearly defocused and then optionally the relative velocity between the welding beam ( 7 ) and substrate to be welded ( 11 . 21 ) is reduced. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Laserstrahlverfahren verwendet wird.  The method of claim 1, wherein a laser beam method is used. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, bei dem eine geschlossen verlaufende Schweißnaht (4) hergestellt wird. Method according to one or both of claims 1 or 2, in which a closed-running weld seam ( 4 ) will be produced. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem eine Umschmelzung durchgeführt wird.  Method according to one or more of claims 1, 2 or 3, in which a remelting is carried out. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem zwei Komponenten (11, 21) miteinander verbunden werden. Method according to one or more of claims 1, 2 or 3, wherein two components ( 11 . 21 ). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, bei dem der Abstand von Schweißgerät, insbesondere vom Laser, insbesondere beim Laser die Fokuslage, und Oberfläche des Substrat (11, 21) zum Ende (10) der Schweißnaht (4) hin vergrößert wird, insbesondere kontinuierlich vergrößert wird. Method according to one or more of Claims 1, 2, 3, 4 or 5, in which the distance from the welding device, in particular from the laser, in particular in the case of the laser, the focus position, and surface of the substrate ( 11 . 21 ) to the end ( 10 ) of the weld ( 4 ) is increased towards, in particular continuously increased. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, bei dem ein Keramikpulver und optional ein Formiergas in einen Hohlraum der Substrate (11, 21) eingebracht wird. Method according to one or more of claims 1, 2, 3, 4, 5 or 6, in which a ceramic powder and optionally a forming gas are introduced into a cavity of the substrates ( 11 . 21 ) is introduced. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, bei dem der Quotient von Strahldurchmesser des Schweißstrahls, insbesondere des Laserstrahls (7), und relativer Geschwindigkeit konstant ist. Method according to one or more of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, in which the quotient of beam diameter of the welding beam, in particular of the laser beam ( 7 ), and relative speed is constant. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei dem die Leistungsdichte des Schweißstrahls (7) insbesondere des Laserstrahls, am Ende (10) der Schweißnaht (4) auf 0,3·106W/cm2 reduziert wird, insbesondere von 3,6·106W/cm2 beginnend. Method according to one or more of the preceding claims, in which the power density of the welding beam ( 7 ) in particular of the laser beam, at the end ( 10 ) of the weld ( 4 ) is reduced to 0.3 × 10 6 W / cm 2 , in particular starting from 3.6 × 10 6 W / cm 2 . Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, bei dem die relative Geschwindigkeit zwischen Schweißstrahlung (7), insbesondere von Laserstrahl, und Substraten (11, 21) auf 500mm/min reduziert wird, insbesondere von 2000mm/min beginnend. Method according to one or more of the preceding claims, in which the relative velocity between welding radiation ( 7 ), in particular laser beam, and substrates ( 11 . 21 ) is reduced to 500mm / min, starting in particular from 2000mm / min. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, bei dem der Fokus am Ende (10) der Schweißnaht (4) um 50mm verschoben ist. Method according to one or more of the preceding claims 1 to 10, wherein the focus at the end ( 10 ) of the weld ( 4 ) is shifted by 50mm.
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