DE102015016948A1

DE102015016948A1 - Process for aftertreating, in particular optimizing, a welded joint already produced

Info

Publication number: DE102015016948A1
Application number: DE102015016948.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Elsner; Oliver Gustke; Bernd Schietinger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: ELSNER, CHRISTIAN, DE; Gustke Oliver De; Schietinger Bernd Dr-Ing De
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2016-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachbehandeln einer hergestellten Schweißverbindung (16) zwischen wenigstens zwei in wenigstens einer Schweißzone (20) bereits miteinander verschweißten Bauelementen (12, 14), insbesondere für ein Fahrzeug, mit den Schritten: a) Mittels wenigstens einer Energiequelle (E1): Erwärmen eines zumindest die Schweißzone (20) und sich daran anschließende, beim Schweißen wärmebeeinflusste Zonen (24) der Bauelemente (12, 14) umfassenden ersten Erwärmungsbereichs (26) auf eine Erwärmungstemperatur, welche mehr als 400 Grad Celsius, insbesondere mehr als 500 Grad Celsius, beträgt, jedoch unterhalb einer Austenitisierungstemperatur zum Bewirken einer Austenitisierung der Schweißzone (20) und der wärmebeeinflussten Zonen (24) liegt; b) Mittels wenigstens einer Energiequelle (E2): Herstellen einer Austenitisierungszone (28) nach Schritt a), welche zumindest die Schweißzone (20) und die sich daran anschließenden wärmebeeinflussten Zonen (24) umfasst und innerhalb des ersten Erwärmungsbereichs (26) liegt, und c) Unmittelbar im Anschluss an das Herstellen der Austenitisierungszone (28): Halten eines zumindest die Austenitisierungszone (28) umfassenden zweiten Erwärmungsbereichs (32) mittels wenigstens einer Energiequelle (E3) nach dem Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur auf einer Haltetemperatur von 400 Grad Celsius bis 720 Grad Celsius während mindestens 1 Sekunde.The invention relates to a method for aftertreating a manufactured welded connection (16) between at least two components (12, 14) already welded together in at least one welding zone (20), in particular for a vehicle, comprising the steps: a) by means of at least one energy source (E1 ): Heating a at least the welding zone (20) and adjoining, during welding heat affected zones (24) of the components (12, 14) comprising the first heating region (26) to a heating temperature which is more than 400 degrees Celsius, in particular more than 500 Degrees Centigrade, but is below an austenitizing temperature for effecting austenitization of the weld zone (20) and the heat affected zones (24); b) by means of at least one energy source (E2): producing an austenitizing zone (28) after step a) comprising at least the welding zone (20) and the adjoining heat affected zones (24) within the first heating zone (26), and c) Immediately following the production of the austenitizing zone (28): maintaining a second heating region (32) comprising at least one energy source (E3) after cooling from the austenitizing temperature to a holding temperature of 400 degrees Celsius to 720 at least the austenitizing zone (28) Degrees Celsius for at least 1 second.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachbehandeln, insbesondere Optimieren, einer bereits hergestellten Schweißverbindung zwischen wenigstens zwei Bauelementen.The invention relates to a method for aftertreating, in particular optimizing, an already produced welded connection between at least two components.

DE 10 2009 058 900 A1 offenbart ein Verfahren zum Verschweißen zweier metallischer Bauteile, insbesondere eines Reibrings und eines Bremsscheibentopfes für eine Scheibenbremse eines Kraftwagens. Bei dem Verfahren wird ein erster Elektronenstrahl unter Ausbildung einer Schweißnaht entlang eines Fügebereichs geführt. Dabei ist es vorgesehen, dass ein zweiter Elektronenstrahl vor dem ersten Elektronenstrahl zum Vorwärmen des Fügebereichs entlang des Fügebereichs geführt wird. DE 10 2009 058 900 A1 discloses a method for welding two metallic components, in particular a friction ring and a brake disk hub for a disc brake of a motor vehicle. In the method, a first electron beam is guided to form a weld seam along a joining region. It is provided that a second electron beam is guided in front of the first electron beam to preheat the joining region along the joining region.

Des Weiteren offenbart DE 10 2004 001 166 A1 ein Verfahren zum Laserschweißen mit Vor- und/oder Nachwärmung im Bereich der Schweißnaht.Further disclosed DE 10 2004 001 166 A1 a method for laser welding with preheating and / or reheating in the region of the weld.

Die DE 196 37 465 C1 offenbart ein Verfahren zum rissfreien Strahlschweißen von härtbaren Stählen mittels Kurzzeitwärmebehandlung als alleiniges Vorwärmen.The DE 196 37 465 C1 discloses a method for crack-free beam welding of hardenable steels by means of short-time heat treatment as sole preheating.

Darüber hinaus offenbart WO 2015/039154 A1 ein Verfahren zum Verschweißen eines ersten Bauelements mit einem zweiten Bauelement, bei welchem die Bauelemente zumindest in jeweiligen Verbindungsbereichen unter Ausbildung einer Schweißverbindung miteinander verschweißt werden.In addition revealed WO 2015/039154 A1 a method for welding a first component to a second component, in which the components are welded together at least in respective connecting regions to form a welded joint.

In technischen Anwendungen sind grundsätzlich Stähle vorteilhaft, die einerseits gut härtbar sind, also einen erhöhten Kohlenstoffgehalt haben und gleichzeitig noch gut schweißbar sein sollen. Gerade der höhere Kohlenstoffgehalt ab ca. 0,25 Gewichtsprozent schränkt aber die Schweißneigung massiv ein. Mit anderen Worten sind Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,25 Gewichtsprozent nur noch bedingt schweißgeeignet, wobei Stähle mit ca. 0,4 Gewichtsprozent Kohlenstoff üblicherweise ohne Zusatzmaßnahmen gar nicht mehr rissfrei verschweißbar sind. Die Problematik besteht beim Schweißen solcher Stähle in einer hohen Aufhärtung und der Gefahr der Rissbildung, teilweise auch verzögert erst nach einigen Stunden oder gar Tagen. Daher ist in der Praxis ein erheblicher Aufwand in der Qualitätssicherung erforderlich. Hierbei erfolgt beispielsweise eine Rissprüfung mittels Ultraschall und/oder es werden Puffer wegen verzögerter Risse vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich muss mit Anlassöfen und/oder Zusatzwerkstoffen gearbeitet werden. Dies führt zu erhöhten Kosten, einer aufwendigen Logistik, einem erhöhten Energiebedarf sowie zu zusätzlichen Störgrößen.In technical applications, steels are in principle advantageous, which on the one hand have good hardenability, that is to say have an increased carbon content and at the same time should still be easy to weld. Especially the higher carbon content from about 0.25 weight percent but limits the sweat massively. In other words, steels with a carbon content of more than 0.25 percent by weight are only conditionally suitable for welding, with steels containing about 0.4 percent by weight of carbon usually not being able to be welded without additional measures without cracking. The problem is when welding such steels in a high degree of hardening and the risk of cracking, sometimes delayed only after a few hours or even days. Therefore, a considerable effort in quality assurance is required in practice. In this case, for example, a crack examination by means of ultrasound and / or buffers are provided because of delayed cracks. Alternatively or additionally, it is necessary to work with tempering furnaces and / or additional materials. This leads to increased costs, a complex logistics, increased energy requirements and additional disturbances.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Nachbehandeln, insbesondere zum Optimieren, einer bereits hergestellten Schweißverbindung zu schaffen, so dass die Rissneigung zumindest gering gehalten werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a method for aftertreating, in particular for optimizing, an already produced welded connection, so that the tendency to crack can be kept at least low.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 6. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Nachbehandeln einer bereits hergestellten Schweißverbindung zwischen wenigstens zwei in wenigstens einer Schweißzone unter Ausbildung wenigstens einer Schweißnaht bereits miteinander verschweißten Bauelementen, insbesondere für ein Fahrzeug wie beispielsweise einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug. Im Rahmen der Verfahren wird jeweils die Schweißverbindung und somit die Schweißnaht nachbehandelt und somit optimiert. Unter der Nachbehandlung ist zu verstehen, dass die Schweißnaht nicht etwa im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, sondern die Schweißnaht ist bereits hergestellt und wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nachbehandelt und somit optimiert. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass nach dem Schmelzschweißen insbesondere von Werkstoffen mit einem Kohlenstoffgehalt > 0,2 Gew.-% im Bereich der Schweißzone ein ungünstiges Gefüge vorliegt. Dieses Gefüge entsteht verfahrensbedingt aus der örtlich schmelzflüssigen Phase und weist vorrangig martensitische und/oder bainitische Gefügebestandteile auf. Diese Phasen sind insbesondere bei höherkohlenstoffhaltigen Stählen sehr hart und spröde und weisen in der Regel einen eher ungünstigen Eigenspannungszustand auf. Das Gefüge in der aufgeschmolzenen Schweißzone ist eher grobkörnig und/oder anisotrop, da sich durch die schnelle Abkühlung aus der schmelzflüssigen Phase ein ungleichmäßiges Erstarrungsgefüge, beispielsweise in einer sogenannten fiederförmigen Anordnung ausbildet. Durch diese Gefüge- und Eigenspannungssituation in solchen Schweißzonen ist insgesamt die Gefahr der Rissbildung erhöht. Diese Erfindung stellt Verfahren bereit, die diesen nach dem Schweißen entstandenen ungünstigen Gefügezustand beseitigen.The invention relates to a method for the after-treatment of a welded joint already produced between at least two in at least one welding zone to form at least one weld already welded together components, in particular for a vehicle such as a passenger car or a commercial vehicle. As part of the process, in each case the welded joint and thus the weld is aftertreated and thus optimized. Under the aftertreatment is to be understood that the weld is not made in the context of the inventive method, but the weld is already made and is aftertreated by means of the method according to the invention and thus optimized. The invention is based on the finding that, after fusion welding, in particular of materials with a carbon content> 0.2% by weight, an unfavorable structure is present in the region of the welding zone. Due to the process, this microstructure arises from the locally molten phase and has predominantly martensitic and / or bainitic structural constituents. These phases are very hard and brittle especially in steels containing high carbon content and generally have a rather unfavorable residual stress state. The microstructure in the molten weld zone is rather coarse-grained and / or anisotropic, since an uneven solidification structure, for example in a so-called fied-shaped arrangement, is formed by the rapid cooling from the molten phase. As a result of this microstructural and inherent stress situation in such welding zones, the risk of crack formation is increased overall. This invention provides methods that eliminate this unfavorable microstructural condition after welding.

Bei einem ersten Schritt des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 wird mittels wenigstens einer Energiequelle ein zumindest die Schweißzone und sich daran anschließende, beim Schweißen wärmebeeinflusste Zonen der Bauelemente umfassender erster Erwärmungsbereich auf eine Erwärmungstemperatur erwärmt, welche mehr als 400° Celsius, insbesondere mehr als 450° Celsius und vorzugsweise mehr als 500° Celsius, beträgt, jedoch unterhalb einer Austenitisierungstemperatur zum Bewirken einer Austenitisierung der Schweißzone und der wärmebeeinflussten Zonen liegt. Beispielsweise wird mittels der Energiequelle im Rahmen des ersten Schritts des Verfahrens ein erstes Wärmebett im Bereich der als Fügezone ausgebildeten Schweißzone bereitgestellt, wobei das Wärmebett zumindest Volumenbereiche der früheren Schweißzone, in welcher die als Fügepartner ausgebildeten Bauelemente miteinander verschweißt wurden, und die durch das Schweißen wärmebeeinflussten Zonen umfasst. In diesem Wärmebett herrscht die Erwärmungstemperatur, welche im Wesentlichen höher als 400° Celsius, insbesondere im Wesentlichen höher als 450° Celsius und vorzugsweise im Wesentlichen höher als 500° Celsius, ist, wobei die Erwärmungstemperatur so niedrig ist, dass durch die Erwärmungstemperatur weder die Bauelemente (Fügepartner) noch die frühere Schweißzone noch die wärmebeeinflussten Zonen bereits austenitisiert werden. Dies bedeutet, dass im Rahmen des ersten Schritts eine Austenitisierung der Schweißzone und der wärmebeeinflussten Zonen unterbleibt.In a first step of the method according to claim 1, by means of at least one energy source, a first heating area comprising at least the welding zone and adjoining zones of the components heat-affected during welding is heated to a heating temperature which is more than 400 ° C, in particular more than 450 ° C and preferably more than 500 ° C, is but below an austenitizing temperature for effecting austenitization of the weld zone and the heat affected zones. For example, by means of the energy source in the first step of the method, a first heat bed is provided in the region of the welding zone formed as a joining zone, the heat bed at least volume areas of the previous welding zone, in which the components formed as joining partners were welded together, and the heat influenced by the welding Includes zones. In this heat bed prevails the heating temperature, which is substantially higher than 400 ° C, in particular substantially higher than 450 ° C, and preferably substantially higher than 500 ° C, is, wherein the heating temperature is so low that due to the heating temperature neither the components (Joining partner) nor the former welding zone nor the heat affected zones are already austenitized. This means that during the first step there is no austenitisation of the welding zone and the heat-affected zones.

An den ersten Schritt schließt sich zeitlich ein zweiter Schritt des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 an. Bei diesem zweiten Schritt wird mittels wenigstens einer Energiequelle eine Austenitisierungszone hergestellt beziehungsweise erzeugt, wobei die Austenitisierungszone zumindest teilweise oder insbesondere vollständig die Schweißzone und die sich daran anschließenden wärmebeeinflussten Zonen umfasst und innerhalb des ersten Erwärmungsbereichs liegt. Mit anderen Worten liegt die Austenitisierungszone im Wesentlichen noch innerhalb des Volumenbereichs des ersten Wärmebetts. Beispielsweise wird in dieser Austenitisierungszone im Wesentlichen eine Temperatur von 900 Grad Celsius erreicht. Unter der Herstellung der Austenitisierungszone ist beispielsweise zu verstehen, dass zumindest in der Schweißzone und in den sich an die Schweißzone anschließenden wärmebeeinflussten Zonen eine Austenitisierung, insbesondere der Bauelemente, bewirkt wird. Bei dem zweiten Schritt kann vorgesehen sein, dass das erste Wärmebett während der überlagerten Austenitisierung bevorzugt, aber nicht zwangsläufig aufrechterhalten wird.The first step is followed in time by a second step of the method according to claim 1. In this second step, an austenitizing zone is produced or produced by means of at least one energy source, the austenitizing zone at least partially or in particular completely enclosing the welding zone and the heat-affected zones adjoining it and lying within the first heating zone. In other words, the austenitizing zone is still substantially within the volume range of the first heat bed. For example, a temperature of 900 degrees Celsius is essentially reached in this austenitizing zone. For example, the production of the austenitizing zone means that austenitization, in particular of the components, is effected at least in the welding zone and in the heat-affected zones adjoining the welding zone. In the second step, it may be provided that the first heat bed is preferably, but not necessarily, maintained during the superimposed austenitization.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 umfasst einen dritten Schritt, bei welchem unmittelbar im Anschluss an das Herstellen der Austenitisierungszone ein zumindest im Wesentlichen die Austenitisierungszone umfassender zweiter Erwärmungsbereich mittels wenigstens einer Energiequelle nach dem Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur mindestens noch eine Sekunde auf einer Haltetemperatur von 400° Celsius bis 720° Celsius gehalten wird. Mit anderen Worten, zum Herstellen beziehungsweise Erzeugen der Austenitisierungszone und somit zum Bewirken einer Austenitisierung in der Schweißzone und in den wärmebeeinflussten Zonen werden die Schweißzone und die wärmebeeinflussten Zonen bei dem zweiten Schritt des Verfahrens zumindest auf die Austenitisierungstemperatur oder auf eine gegenüber der Austenitisierungstemperatur höhere Temperatur erwärmt. Der dritte Schritt schließt sich unmittelbar an das Herstellen der Austenitisierungszone an, sodass unmittelbar im Anschluss an das Herstellen der Austenitisierungszone mittels wenigstens einer Energiequelle die Bereitstellung eines zweiten Wärmebettes erfolgt. Dieses zweite Wärmebett umfasst zumindest im Wesentlichen die Austenitisierungszone beziehungsweise den Volumenbereich der Austenitisierungszone, wobei in dem zweiten Wärmebett nach dem Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur die Haltetemperatur mindestens noch eine Sekunde gehalten wird, und wobei die Haltetemperatur in einem Bereich von einschließlich 400° Celsius bis einschließlich 720° Celsius liegt.The inventive method according to claim 1 comprises a third step, in which immediately after the production of austenitizing a at least substantially Austenitisierungszone comprehensive second heating zone by means of at least one energy source after cooling from the Austenitisierungstemperatur least a second at a holding temperature of 400 ° Celsius is kept to 720 ° Celsius. In other words, for producing the austenitizing zone, and thus effecting austenitization in the weld zone and in the heat-affected zones, the weld zone and the heat-affected zones are heated to at least the austenitizing temperature or to a temperature higher than the austenitizing temperature in the second step of the method , The third step is immediately followed by the production of the austenitizing zone, so that immediately after the production of the austenitizing zone by means of at least one energy source, a second heat bed is provided. This second heat bed comprises at least substantially the austenitizing zone or volume area of the austenitizing zone, wherein in the second heat bed after cooling from the austenitizing temperature the holding temperature is maintained for at least one second, and wherein the holding temperature is in a range of from 400 ° C up to and including 720 ° C ° Celsius is.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 stellt einen Prozessablauf zur Nachbehandlung von Schweißverbindungen und somit Schweißnähten, insbesondere bei Stählen mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt, dar. Durch diese Nachbehandlung können die bei Schweißverbindungen von Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt auftretenden Probleme zumindest reduziert oder behoben werden. Dabei liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere die Idee zugrunde, wenigstens ein bevorzugt lokal begrenztes Wärmebett zumindest im Bereich von beim Schweißen aufgehärteten Zonen vor und nach dem insbesondere örtlichen Austenitisieren dieses Bereiches bereitzustellen. Die aufgehärteten Zonen werden, insbesondere im Rahmen des zweiten Schritts, austenitisiert und, insbesondere im Rahmen des dritten Schritts, beim Abkühlen durch das zweite Wärmebett zeitweise temperiert. Dadurch wird beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Patentanspruch 1 beim Abkühlen, je nach Wahl der Haltetemperatur und/oder der Haltezeit eine martensitische und/oder bainitische Umwandlung zumindest weitgehend und optional die Ausbildung in einer anisotropen, fiederförmigen Gefügeanordnung zumindest weitgehend unterdrückt. Die Gefahr der Rissbildung wird dadurch deutlich verringert oder vermieden.The inventive method according to claim 1 represents a process flow for the aftertreatment of welded joints and thus welds, especially in steels with increased carbon content. By this treatment, the problems occurring in welded joints of steels with high carbon content can at least be reduced or eliminated. In this case, the method according to the invention is based in particular on the idea of providing at least one preferably locally limited heat bed at least in the area of zones hardened during welding before and after the particular local austenitizing of this area. The hardened zones are, especially in the context of the second step, austenitized and, in particular in the context of the third step, temporarily tempered during cooling by the second heat bed. As a result, in the method according to claim 1 according to the invention, upon cooling, depending on the choice of the holding temperature and / or the holding time, a martensitic and / or bainitic transformation is at least largely suppressed, and optionally the formation in an anisotropic, fieded structure arrangement is at least largely suppressed. The risk of cracking is significantly reduced or avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 ermöglicht somit die prozesssichere und kostengünstige Herstellung von Schweißverbindungen, welche mittels des Verfahrens nachbehandelt werden können, sodass auch ansonsten wenig oder nicht schweißgeeignete Werkstoffe geschweißt werden können. Übermäßiger Aufwand in der Qualitätssicherung kann somit vermieden werden. Das Verfahren kann als Nachbehandlungsprozess inline direkt nach dem Verschweißen der Bauelemente durchgeführt werden. Zur Verringerung der Gefahr von zeitverzögert nach dem Schweißen auftretenden Rissen im Bereich der Schweißverbindung ist es besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Nachbehandlung der Schweißverbindung in möglichst kurzem zeitlichen Abstand zur vorausgegangenen Erzeugung der Schweißverbindung durchzuführen.The inventive method according to claim 1 thus enables the process-reliable and cost-effective production of welded joints, which can be aftertreated by means of the method, so that otherwise little or not suitable for welding materials can be welded. Excessive effort in quality assurance can thus be avoided. The process can be carried out as an after-treatment process inline directly after the welding of the components. To reduce the risk of time delay after welding occurring cracks in the area of the welded joint, it is particularly advantageous to carry out the aftertreatment according to the invention of the welded joint in the shortest possible time interval from the previous generation of the welded joint.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch vorgesehen, die Bereitstellung des ersten Wärmebettes zeitlich so nahe an den vorausgegangenen Schweißprozess zu platzieren, dass noch Prozesswärme aus dem Schweißprozess mit ausgenutzt werden kann.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is also provided to place the provision of the first heat bed in time so close to the previous welding process that even process heat from the welding process can be exploited.

Da mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren auch höherkohlenstoffhaltige Stähle verschweißt werden können ist es möglich, Volumenbereiche der Einzelkomponenten beziehungsweise der Schweißverbindung durch ein Härteverfahren effektiv zu härten. Als Härteverfahren kommen das Härten im Ofen, durch Induktion, durch ein Laserstrahlverfahren oder durch ein Elektronenstrahlverfahren in Frage. Somit kann als an den gleichen Einzelkomponenten beiziehungsweise an der Schweißverbindung sowohl geschweißt werden, gefolgt von der erfindungsgemäßen Nachbehandlung und auch effektiv gehärtet werden. Bislang mussten hierzu Bauteile mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt geschweißt werden, eine hohe Härte wurde bei solchen niedrigkohlenstoffhaltigen Stählen dann in der Regel durch das aufwändige Einsatzhärten erzielt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Ausschleusen der Bauelemente zum Einsatzhärten ist nicht vorgesehen und nicht erforderlich. Wärmebehandlungen wie beispielsweise Anlassen etc. können in Schweißanlagen, insbesondere Laserschweißanlagen, integriert werden, da keine Interaktion zwischen Wärmequelle und Schweißquelle vorgesehen und erforderlich ist. Ferner kann der konstruktive Gestaltungsfreiraum erhöht werden, da prozesssicher Schweißkombinationen ermöglicht werden, die bislang nur mit erhöhtem Risiko oder nicht darstellbar waren.Since higher carbon-containing steels can also be welded with this method according to the invention, it is possible to effectively harden volume ranges of the individual components or of the welded connection by means of a hardening process. Hardening in the oven, by induction, by a laser beam method or by an electron beam method are suitable as hardening methods. Thus, as to the same individual components or welds, both can be welded, followed by the aftertreatment of the invention, and also effectively cured. Until now, components with a low carbon content had to be welded for this purpose; a high hardness was then achieved in such low-carbon steels, as a rule, by the time-consuming case-hardening. In the context of the method according to the invention, therefore, a removal of the components for case hardening is not provided and is not required. Heat treatments such as tempering, etc. can be integrated in welding systems, in particular laser welding systems, since no interaction between the heat source and the welding source is provided and required. Furthermore, the design freedom of design can be increased because process-reliable welding combinations are made possible, which were previously only with increased risk or not represented.

Insbesondere ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 möglich, leistungsfähige Schweißverbindungen aus Stählen bereitzustellen, wobei auch solche Stähle miteinander verschweißt werden können, welche einen hohen Kohlenstoffgehalt von beispielsweise mehr als 0,25 Gewichtsprozent, insbesondere mehr als 0,4 Gewichtsprozent, aufweisen.In particular, it is possible by the inventive method according to claim 1 to provide high-performance welded joints of steels, which also steels can be welded together, which have a high carbon content of, for example, more than 0.25 weight percent, in particular more than 0.4 weight percent.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 6 weist optional den gleichen Schritt S1 sowie zwingend einen Schritt S2 wie das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 1 auf. Im dritten Schritt erfolgt jedoch keine Ausbildung eines weiteren Wärmebettes. Stattdessen wird die zuvor erzeugte Austenitisierungszone durch Selbstabschreckung und/oder durch aktive Kühlung schnell abgekühlt. Dadurch bildet sich im Zuge der Abkühlung der Austenisitierungszone dort Martensit und/oder Bainit aus. Im Gegensatz zum martensitischen und/oder bainitischen Gefüge in fiederförmiger Anordnung und/oder in stark eigenspannungsbehaftetem Gefügezustand, der direkt aus dem Schweißprozess herrührt, liegt nun ein wesentlich homogeneres Gefüge vor, bei dem die fiederförmige Anordnung zumindest teilweise oder vollständig beseitigt wurde. Mit anderen Worten wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 6 praktisch eine Neuhärtung durchgeführt. Durch einen optionalen aber vorteilhaften Schritt S4 kann zumindest der Bereich der so neu gehärteten Zone teilweise oder vollständig mit Hilfe einer Energiequelle angelassen werden. Somit wird im Bereich der Schweißzone praktisch ein Härtegefüge, optional ein angelassenes Härtegefüge ausgebildet.The inventive method according to claim 6 optionally has the same step S1 and mandatory a step S2 as the inventive method according to claim 1. In the third step, however, there is no formation of another bed of heat. Instead, the previously generated austenitizing zone is rapidly cooled by self-quenching and / or by active cooling. As a result, martensite and / or bainite are formed there during the cooling of the austenitizing zone. In contrast to the martensitic and / or bainitic microstructure in a fied-shaped arrangement and / or in a strongly self-stressed microstructure state, which results directly from the welding process, there is now a much more homogeneous microstructure in which the fied-shaped arrangement has been at least partially or completely eliminated. In other words, a recoloring is practically carried out by the method according to claim 6 of the invention. By an optional but advantageous step S4, at least the region of the newly hardened zone can be partially or completely tempered with the aid of an energy source. Thus, in the region of the weld zone, a hardened structure, optionally an annealed hardened structure, is formed practically.

Zur Erfindung gehört auch eine Anlage zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren, wobei die Anlage wenigstens eine Energiequelle zum Erwärmen des ersten Erwärmungsbereichs und/oder zum Halten des zweiten Erwärmungsbereichs auf der Haltetemperatur, wenigstens eine Energiequelle zum Erzeugen der Austenitisierungszone sowie eine Vorrichtung zum Positionieren der Schweißverbindung beim Erwärmen des ersten Erwärmungsbereichs und/oder beim Halten des zweiten Erwärmungsbereichs auf der Haltetemperatur und/oder beim Erzeugen der Austenitisierungszone umfasst.The invention also includes an installation for carrying out one of the methods according to the invention, the installation having at least one energy source for heating the first heating area and / or holding the second heating area at the holding temperature, at least one energy source for producing the austenitizing zone and a device for positioning the welded connection upon heating the first heating region and / or maintaining the second heating region at the holding temperature and / or generating the austenitizing zone.

Ferner gehört zur Erfindung ein Bauteil oder ein Bauteilabschnitt, welches beziehungsweise welcher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder mittels einer erfindungsgemäßen Anlage hergestellt wurde. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Summe des Martensitanteils und des Bainitanteils in der Schweißzone und in den wärmebeeinflussten Zonen der Schweißverbindung auf kleiner als 20 Prozent, insbesondere auf kleiner als 5 Prozent, reduziert ist, oder dass ein im Vergleich zum vormals durch den Schweißprozess erzeugten, vorrangig martensitischen und/oder bainitischen Gefüge in mehr oder weniger stark ausgeprägter fiederförmiger Anordnung jetzt eher feineres, gleichmäßigeres Härtegefüge vorliegt, ohne oder zumindest mit stark reduzierter fiederförmiger Anordnung.Furthermore, the invention includes a component or a component section which has been produced by means of a method according to the invention and / or by means of a system according to the invention. In this case, it is preferably provided that the sum of the martensite part and the bainite part in the weld zone and in the heat-affected zones of the welded connection is reduced to less than 20 percent, in particular to less than 5 percent, or one compared to the previously by the welding process produced, predominantly martensitic and / or bainitic structure in a more or less pronounced fiedförmiger arrangement now rather finer, more uniform hardness structure is present, without or at least with a greatly reduced fiederförmiger arrangement.

Die erfindungsgemäßen Verfahren, die erfindungsgemäße Anlage beziehungsweise die erfindungsgemäßen Bauteile oder die erfindungsgemäßen Bauteilabschnitte können auch bei Verfahren, insbesondere auch Schweißverfahren zum Einsatz kommen, bei denen ein Schweißzusatzwerkstoff zum Einsatz kommt, mittels welchem die Bauelemente verschweißt sind, beziehungsweise wurden.The inventive method, the system according to the invention or the components according to the invention or the component sections according to the invention can also be used in processes, in particular also welding processes in which a filler metal is used, by means of which the components are welded, or were.

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

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Draufsicht einer Baueinheit, insbesondere für ein Fahrzeug, wobei die Baueinheit zwei Bauelemente umfasst, welche mittels einer Schweißverbindung miteinander verbunden sind; 1 a schematic plan view of a structural unit, in particular for a vehicle, wherein the structural unit comprises two components which are interconnected by means of a welded joint;

2 eine schematische Seitenansicht der Baueinheit; und 2 a schematic side view of the assembly; and

3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Nachbehandeln der bereits hergestellten Schweißverbindung zwischen den Bauelementen der Baueinheit, wobei in einer oberen Zeile schematische Draufsichten zugehörend zu Prozessschritten S1, S2 und S3 und in einer unteren Zeile schematische Seitenansichten zugehörend zu den Prozessschritten S1, S2 und S3 dargestellt sind. 3 a schematic representation of a method for post-treatment of the already established welded joint between the components of the assembly, wherein in an upper row schematic plan views belonging to process steps S1, S2 and S3 and in a lower row schematic side views belonging to the process steps S1, S2 and S3 are shown ,

4 ein schematisiert dargestelltes Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm eines Stahlwerkstoffs, aus dem wenigstens eines der Bauelemente hergestellt ist. 4 a schematically illustrated time-temperature conversion diagram of a steel material from which at least one of the components is made.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Baueinheit, insbesondere zur Anwendung in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Nutzfahrzeug. Die Baueinheit 10 umfasst zwei Bauelemente 12 und 14, welche mittels einer Schweißverbindung 16 miteinander verbunden sind. Die Schweißverbindung 16 umfasst wenigstens eine Schweißnaht 18, mittels welcher die Bauelemente 12 und 14 miteinander verschweißt und somit verbunden sind. Dies bedeutet, dass die Bauelemente 12 und 14 in wenigstens einer Schweißzone 20 unter Ausbildung der Schweißnaht 18 miteinander verschweißt und somit verbunden sind, sodass die Schweißzone 20 die Schweißnaht 18 umfasst. Mit anderen Worten liegt die Schweißnaht 18 in der Schweißzone 20. 1 shows in a schematic plan view with a whole 10 designated unit, in particular for use in a vehicle such as a passenger car or a commercial vehicle. The construction unit 10 includes two components 12 and 14 , which by means of a welded joint 16 connected to each other. The welded joint 16 includes at least one weld 18 , by means of which the components 12 and 14 welded together and thus connected. This means that the components 12 and 14 in at least one welding zone 20 under formation of the weld 18 welded together and thus connected, so that the welding zone 20 the weld 18 includes. In other words, the weld lies 18 in the welding zone 20 ,

Die Bauelemente 12 und 14 sind beispielsweise aus einem jeweiligen Werkstoff hergestellt, wobei es sich bei dem jeweiligen Werkstoff vorzugsweise um einen Stahl handelt, welcher einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,25 Gewichtsprozent, insbesondere von mehr als 0,4 Gewichtsprozent, aufweist. Genauso ist das Verfahren aber auch dafür geeignet, Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,25 Gewichtsprozent zu optimieren. 2 zeigt die Baueinheit 10 in einer schematischen Seitenansicht. Dabei stellt 2 einen senkrechten Schnitt durch die miteinander verschweißten Bauelemente 12 und 14 dar und zeigt schematisch dargestellt eine bei der Schweißverbindung 16 erzeugte Tiefe der Schweißzone 20 und die während des Schweißens jeweilig austenitisierten Zonen 24.The components 12 and 14 are made of a respective material, for example, wherein the respective material is preferably a steel having a carbon content of more than 0.25 weight percent, in particular more than 0.4 weight percent. Likewise, the method is also suitable for optimizing steels with a maximum carbon content of 0.25% by weight. 2 shows the unit 10 in a schematic side view. It puts 2 a vertical section through the welded together components 12 and 14 is and schematically shows a in the welded joint 16 generated depth of the weld zone 20 and the respective austenitized zones during welding 24 ,

Im Folgenden wird in Zusammenschau mit 3 ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zum Nachbehandeln und somit zum Optimieren der bereits hergestellten Schweißverbindung 16 zwischen den in der Schweißzone 20 bereits miteinander verschweißten Bauelementen 12 und 14 beschrieben. Beispielsweise sind die Bauelemente 12 und 14 aus einem Stahl hergestellt, sodass die Bauelemente 12 und 14 beispielsweise als Stahlbauteile ausgebildet sind. Beispielsweise bilden die Stahlbauteile einen Stahlbauteilabschnitt. Vorzugsweise ist das jeweilige Bauelement 12 beziehungsweise 14 aus einem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,25 Gewichtsprozent, insbesondere mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,4 Gewichtsprozent, hergestellt. Genauso ist das Verfahren aber auch dafür geeignet, Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von maximal 0,25 Gewichtsprozent zu optimieren. Die Bauelemente 12 und 14 können jeweils aus dem gleichen Stahl oder aus unterschiedlichen Stählen aufgebaut sein.The following is in synopsis with 3 a method according to claim 1 for post-treatment and thus for optimizing the already produced welded joint 16 between those in the welding zone 20 already welded together components 12 and 14 described. For example, the components 12 and 14 made of a steel, so that the components 12 and 14 For example, are designed as steel components. For example, the steel components form a steel component section. Preferably, the respective component 12 respectively 14 made of a steel having a carbon content of more than 0.25% by weight, in particular having a carbon content of more than 0.4% by weight. Likewise, the method is also suitable for optimizing steels with a maximum carbon content of 0.25% by weight. The components 12 and 14 can each be made of the same steel or of different steels.

In Zusammenschau mit 3 ist erkennbar, dass bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 ein erstes Wärmebett 22 im Bereich der Schweißzone 20 bereitgestellt wird, wobei die Schweißzone 20 eine Fügezone ist, in welcher die Bauelemente 12 und 14 miteinander verbunden beziehungsweise verschweißt sind. Somit wird das erste Wärmebett 22 im Bereich der Fügezone der bereits verschweißten Bauelemente 12 und 14 bereitgestellt, wobei die Bauelemente 12 und 14 – da sie miteinander verbunden beziehungsweise gefügt sind – auch als Fügepartner bezeichnet werden. Ferner wird das erste Wärmebett 22 mittels wenigstens einer Energiequelle E1 bereitgestellt. Das erste Wärmebett 22 umfasst zumindest Volumenbereiche der früheren Schweißzone 20 sowie durch das Schweißen wärmebeeinflusste Zonen 24, welche sich an die Schweißzone 20 anschließen. Durch das Bereitstellen des ersten Wärmebetts 22 wird ein zumindest die Schweißzone 20 und die sich daran anschließenden, beim Schweißen wärmebeeinflussten Zonen 24 umfassender erster Erwärmungsbereich 26, welcher mit dem Wärmebett 22 zusammenfällt beziehungsweise übereinstimmt, auf eine Erwärmungstemperatur T_W erwärmt, welche im Wesentlichen mehr als 400° Celsius, insbesondere im Wesentlichen mehr als 450° Celsius und vorzugsweise im Wesentlichen mehr als 500° Celsius, beträgt, jedoch unterhalb einer Austenitisierungstemperatur zum Bewirken einer Austenitisierung der Schweißzone 20 und der wärmebeeinflussten Zonen 24 liegt. Dies bedeutet, dass die genannte Erwärmungstemperatur T_W in dem ersten Wärmebett 22 beziehungsweise in dem ersten Erwärmungsbereich 26 herrscht.In synopsis with 3 It can be seen that in a first step S1 of the method according to claim 1, a first heat bed 22 in the area of the welding zone 20 is provided, wherein the welding zone 20 a joining zone is, in which the components 12 and 14 connected or welded together. Thus, the first heat bed becomes 22 in the area of the joining zone of the already welded components 12 and 14 provided, wherein the components 12 and 14 - Since they are connected or joined together - also be referred to as joint partners. Further, the first heat bed becomes 22 provided by at least one energy source E1. The first heat bed 22 includes at least volume areas of the previous weld zone 20 and heat-affected zones due to welding 24 , which adhere to the welding zone 20 connect. By providing the first heat bed 22 becomes at least the welding zone 20 and the subsequent heat-affected zones during welding 24 comprehensive first heating area 26 , which with the heat bed 22 coincides or coincides, on one Heating temperature T _W , which is substantially more than 400 ° C, in particular substantially more than 450 ° C, and preferably substantially more than 500 ° C, but below an austenitizing temperature for effecting austenitization of the weld zone 20 and the heat affected zones 24 lies. This means that said heating temperature T _W in the first heat bed 22 or in the first heating area 26 prevails.

Bei einem sich zeitlich an den ersten Schritt S1 anschließenden zweiten Schritt S2 des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 wird mittels wenigstens einer Energiequelle E2 eine Austenitisierungszone 28 hergestellt, wobei die Austenitisierungszone 28 zumindest die frühere Schweißzone 20 und die durch das Schweißen wärmebeeinflussten Zonen 24 umfasst und wobei die Austenitisierungszone 28 noch innerhalb des Volumenbereichs des Wärmebetts 22 und somit innerhalb des ersten Erwärmungsbereichs 26 liegt. Im Rahmen der Herstellung der Austenitisierungszone 28 werden die Bauelemente 12 und 14 jeweils zumindest örtlich sowie die Schweißverbindung 16 beispielsweise auf die zuvor genannte Austenitisierungstemperatur erwärmt und dadurch austenitisiert. Mit anderen Worten wird eine Austenitisierung in der Austenitisierungszone 28 bewirkt. Darunter ist zu verstehen, dass die Bildung von Austenit, insbesondere zumindest örtlich im Gefüge der Bauelemente 12 und 14, bewirkt wird. Beispielsweise wird das erste Wärmebett 22 während der überlagerten Austenitisierung bevorzugt, aber nicht zwangsläufig aufrechterhalten.In a second step S2 of the method according to claim 1, which adjoins the first step S1 in time, an austenitizing zone is formed by means of at least one energy source E2 28 produced, wherein the Austenitisierungszone 28 at least the former welding zone 20 and the zones heat affected by welding 24 and wherein the austenitizing zone 28 still within the volume range of the heat bed 22 and thus within the first heating range 26 lies. As part of the production of the austenitizing zone 28 become the components 12 and 14 each at least locally and the welded joint 16 For example, heated to the austenitizing temperature mentioned above and thereby austenitized. In other words, austenitization becomes in the austenitizing zone 28 causes. By this is meant that the formation of austenite, in particular at least locally in the structure of the components 12 and 14 , is effected. For example, the first heat bed 22 during the superimposed austenitization preferred, but not necessarily maintained.

Beim Austenitisieren, das heißt beim Herstellen der Austenitisierungszone 28 wird eine Zone erfasst, die die ehemalige Schweißzone 20 und die beim Schweißen wärmebeeinflussten Zonen 24 umfasst, wobei die erfasste Zone im Wesentlichen kleiner als die Ausdehnung des ersten Wärmebetts 22 ist.During austenitizing, that is to say when producing the austenitizing zone 28 a zone is detected, which is the former welding zone 20 and the heat affected zones during welding 24 wherein the detected zone is substantially smaller than the extension of the first heat bed 22 is.

Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 erfolgt unmittelbar im Anschluss an die Herstellung der Austenitisierungszone 28, das heißt unmittelbar im Anschluss an die Austenitisierung eine Bereitstellung eines zweiten Wärmebetts 30 mit Hilfe wenigstens einer Energiequelle E3, wobei das zweite Wärmebett 30 zumindest die Volumenbereiche der Austenitisierungszone 28 umfasst, und wobei in dem zweiten Wärmebett 30 nach dem Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur eine Haltetemperatur T_H von 400° Celsius bis 720° Celsius mindestens noch eine Sekunde gehalten wird. Mit anderen Worten wird unmittelbar an das Herstellen der Austenitisierungszone 28 ein zumindest die Austenitisierungszone 28 umfassender zweiter Erwärmungsbereich 32, welcher mit dem zweiten Wärmebett 30 zusammenfällt beziehungsweise dem zweiten Wärmebett 30 entspricht, mittels der Energiequelle E3 nach dem Abkühlen von der Austenitisierungstemperatur mindestens noch eine Sekunde auf der Haltetemperatur T_H gehalten, wobei die Haltetemperatur T_H in einem Temperaturbereich von einschließlich 400° Celsius bis einschließlich 720° Celsius liegt.In a third step S3 of the method according to claim 1 takes place immediately after the production of austenitizing zone 28 that is, immediately after austenitizing, providing a second heat bed 30 by means of at least one energy source E3, the second heat bed 30 at least the volume areas of the austenitizing zone 28 and wherein in the second heat bed 30 after cooling from the austenitizing temperature, a holding temperature T _{H of} from 400 ° Celsius to 720 ° Celsius is maintained for at least one second. In other words, it becomes directly related to the production of the austenitizing zone 28 at least the austenitizing zone 28 comprehensive second heating range 32 , which with the second heat bed 30 coincides or the second heat bed 30 corresponds, held by the energy source E3 after cooling from the austenitizing temperature for at least one second at the holding temperature T _H , wherein the holding temperature T _{H is} in a temperature range of 400 ° C inclusive including 720 ° Celsius.

4 zeigt schematisch dargestellt das Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm (ZTU-Diagramm) des jeweiligen Stahls, aus dem das jeweilige Bauelement 12 und/oder 14 hergestellt ist. Dabei bezeichnet T_PN die Temperatur, bei der zumindest bei einem der Fügepartner entsprechend dessen zugehörigen Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramms (ZTU-Diagramms) die Perlitumwandlung frühestmöglich, also bei einer minimalen Haltezeit t_min, vollständig abgeschlossen ist. 4 schematically shows the time-temperature transformation diagram (ZTU diagram) of the respective steel from which the respective component 12 and or 14 is made. In this case, T _PN denotes the temperature at which, at least in one of the joining partners according to its associated time-temperature conversion diagram (ZTU diagram) the perlite transformation is completed as soon as possible, ie with a minimum holding time t _min .

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass während des Vorliegens beziehungsweise während des Existierens der Austenitisierungszone 28, welche mittels der Energiequelle E2 erzeugt wird, die Energiequelle E1 noch mit gleicher oder anderer Energieeinbringung wie beziehungsweise als während der Ausbildung des Wärmebetts 22 vor dem Austenitisieren weiterbetrieben wird und/oder die Energiequelle E3 bereits mit gleicher oder anderer Energieeinbringung wie beziehungsweise als bei der Ausbildung des zweiten Wärmebetts 30 nach dem Austenitisieren betrieben wird.It is preferably provided that, during the presence or during the existence of the austenitizing zone 28 , which is generated by means of the energy source E2, the energy source E1 still with the same or different energy input as or during the formation of the heat bed 22 before Austenitisieren continues and / or the energy source E3 already with the same or different energy input as or in the formation of the second heat bed 30 is operated after Austenitisieren.

Ferner kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass es sich bei der jeweiligen Energiequelle E1 und E3 um dieselbe Energiequelle handelt. Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Erwärmungstemperatur T_W unter Einwirkung der Energiequelle E1 und/oder die Haltetemperatur T_H unter Einwirkung der Energiequelle E3 so gewählt wird beziehungsweise werden, dass die Erwärmungstemperatur T_W beziehungsweise die Haltetemperatur T_H um maximal 100° Celsius, insbesondere um maximal 50° Celsius, von der Temperatur T_PN abweicht. Diese Temperatur T_PN entspricht der Temperatur, bei der zumindest bei einem der Fügepartner entsprechend dessen zugehörigen Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramm (ZTU-Diagramms) die Perlitumwandlung frühestmöglich, also bei einer minimalen Haltezeit t_min abgeschlossen ist. Dadurch wird ermöglicht, dass bereits mit relativ kurzer Haltezeit auf der Haltetemperatur nach Prozessende ein ferritisches und/oder perlitisches Gefüge einstellbar ist. Unzulässig hohe Aufhärtungen werden dadurch vermieden. Die kurze Haltezeit verringert insgesamt die Taktzeit des Prozesses und ist damit kostengünstig.Furthermore, it can preferably be provided that the respective energy source E1 and E3 are the same energy source. As further advantageous, it has been shown that when the heating temperature T _W under the action of the energy source E1 and / or the holding temperature T _H under the action of the energy source E3 is or are chosen so that the heating temperature T _W or the holding temperature T _H by a maximum of 100 ° Celsius, in particular by a maximum of 50 ° C, deviates from the temperature T _PN . This temperature T _PN corresponds to the temperature at which at least one of the joining partners corresponding to its associated time-temperature conversion diagram (ZTU diagram) the perlite conversion is completed as early as possible, ie at a minimum holding time t _min . This makes it possible for a ferritic and / or pearlitic microstructure to be adjustable even after a relatively short holding time at the holding temperature after the end of the process. Inadmissibly high hardenings are thereby avoided. Overall, the short hold time reduces the cycle time of the process and is therefore cost effective.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Erwärmungstemperatur T_W unter Einwirkung der Energiequelle E1 und/oder die Haltetemperatur T_H unter Einwirkung der Energiequelle E3 örtlich über das erwärmte Bauteilvolumen und/oder über die jeweilige Einwirkzeit schwanken kann beziehungsweise können. Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Haltezeit t_H, während welcher das zweite Wärmebett 30 unter Einwirkung der Energiequelle E3 aufrechterhalten wird beziehungsweise der zweite Erwärmungsbereich 32 unter Einwirkung der Energiequelle E3 auf der Haltetemperatur T_H gehalten wird, so gewählt wird, dass, insbesondere bei einer auf den zweiten Schritt S2 und das Halten folgenden Bauteilabkühlung, die Umwandlung des in der Austenitisierungszone 28 gebildeten Austenits in Ferrit und/oder Perlit zumindest bei einem der Fügepartner (Bauelemente 12, 14) zu mindestens 80% oder praktisch vollständig abgeschlossen ist.A further embodiment is characterized in that the heating temperature T _W under the action of the energy source E1 and / or the holding temperature T _H under the action of the energy source E3 locally over the heated component volume and / or may fluctuate over the respective contact time. Furthermore, it has proven to be advantageous if a holding time t _H , during which the second heat bed 30 is maintained under the action of the energy source E3 or the second heating area 32 is kept at the holding temperature T _H under the action of the energy source E3, it is chosen such that, particularly in the case of a component cooling following to the second step S2 and the holding, the transformation of the in the austenitizing zone 28 formed austenite in ferrite and / or perlite at least one of the joining partners (components 12 . 14 ) is at least 80% or practically complete.

In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, die Haltezeit und/oder die Haltetemperatur T_H unter Einwirkung der Energiequelle E3 so zu wählen, dass bei der nachfolgenden Abkühlung eine gezielte Gefügeeinstellung, insbesondere im zweiten Wärmebett 30, erfolgt. Dies ermöglicht, den Bereich des zweiten Wärmebetts 30 im Rahmen der verwendeten Werkstoffe der Fügepartner gezielt im Hinblick auf Härte, Festigkeit und/oder Zähigkeit einzustellen.In an alternative embodiment, it is provided to select the holding time and / or the holding temperature T _H under the action of the energy source E3 so that during the subsequent cooling a targeted microstructure adjustment, in particular in the second heat bed 30 , he follows. This allows the area of the second heat bed 30 Within the scope of the materials used, the joining partners should be adjusted specifically with regard to hardness, strength and / or toughness.

Grundsätzlich kann die zu optimierende Schweißverbindung 16 und somit die zu optimierende Schweißnaht 18 durch ein Laserstrahlverfahren und/oder ein Elektronenstrahlverfahren und/oder ein Lichtbogenschweißverfahren und/oder ein Plasmaschweißverfahren und/oder ein Reibschweißverfahren hergestellt worden sein.In principle, the weld to be optimized 16 and thus the weld to be optimized 18 by a laser beam method and / or an electron beam method and / or an arc welding method and / or a plasma welding method and / or a friction welding method.

Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn es sich bei der Energiequelle E1 und/oder bei der Energiequelle E2 und/oder bei der Energiequelle E3 um mindestens eine Laserstrahlquelle und/oder um mindestens eine Elektronenstrahlquelle und/oder um mindestens eine induktive Wärmequelle und/oder eine Infrarotwärmequelle und/oder um eine Kombination der genannten Wärmequellen handelt.Furthermore, it has proven to be advantageous if the energy source E1 and / or the energy source E2 and / or the energy source E3 are at least one laser beam source and / or at least one electron beam source and / or at least one inductive heat source and / or or an infrared heat source and / or a combination of said heat sources.

Aus den 1 bis 3 ist erkennbar, dass sich das jeweilige Wärmebett 22 beziehungsweise 30 bevorzugt nicht auf die gesamten Bauelemente 12 und/oder 14 erstreckt. Vielmehr beschränkt sich das jeweilige Wärmebett 22 beziehungsweise 30, um Zeit, Energie und Kosten zu sparen, vorteilhafter Weise auf lokale Bereiche der Bauelemente 12 und/oder 14.From the 1 to 3 it can be seen that the respective heat bed 22 respectively 30 preferably not on the entire components 12 and or 14 extends. Rather, the respective heat bed is limited 22 respectively 30 In order to save time, energy and costs, advantageously to local areas of the components 12 and or 14 ,

Auch ist vorteilhaft, die Energiequelle E3 als Steuerungsgröße einzusetzen, um durch ein gezieltes Zusammenwirken von Haltetemperatur T_H und Haltezeit t_H ausgehend von einem im Wesentlichen austenitischen Gefüge direkt nach dem Erzeugen der Austenitisierungszone 28 das Zielgefüge bei Raumtemperatur definiert zu erzeugen. Nämlich lässt sich durch die Wahl der Haltetemperatur T_H und der Haltedauer beziehungsweise Haltezeit gemäß dem zugehörigen Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramms (ZTU-Diagramm) mindestens eines der Fügepartner die Umwandlung der Austenitphase in ein definiertes Mengenverhältnis von Ferrit und/oder Perlit und/oder Bainit und/oder Martensit gezielt steuern. In einer weiteren Ausführungsform können grundsätzlich auch mehrere Haltetemperaturniveaus innerhalb des genannten Temperaturfensters von 400 Grad Celsius bis 720 Grad Celsius durchlaufen werden.It is also advantageous to use the energy source E3 as a control variable in order, by means of a targeted interaction of holding temperature T _H and holding time t _H, starting from a substantially austenitic structure directly after the austenitizing zone has been produced 28 to generate the target structure defined at room temperature. Namely, by selecting the holding temperature T _H and the holding time or holding time according to the associated time-temperature conversion diagram (ZTU diagram) of at least one of the joining partners, the transformation of austenite phase in a defined ratio of ferrite and / or perlite and / or bainite and / or to control martensite in a targeted manner. In a further embodiment, in principle, a plurality of holding temperature levels within the said temperature window of 400 degrees Celsius to 720 degrees Celsius can be traversed.

In einer weiteren Ausführungsform können die Haltezeit und/oder die Zeit-Temperatur-Charakteristik beim Abkühlen der Austentisierungszone 28 unter Einwirkung der Energiequelle E3 so gewählt werden, dass eine gezielte Gefügeeinstellung in der früheren Schweißzone 20 und in den durch das Schweißen wärmebeeinflussten Zonen 24 erfolgt. Mit anderen Worten wird die Austenisitierungszone 28 während des Prozessschrittes S3 gesteuert abgekühlt.In a further embodiment, the hold time and / or the time-temperature characteristic may be reduced upon cooling of the austentization zone 28 be selected under the action of the energy source E3 so that a targeted microstructure adjustment in the previous weld zone 20 and in the zones heat affected by welding 24 he follows. In other words, the austenitizing zone becomes 28 cooled in a controlled manner during the process step S3.

Dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 liegt die Idee zugrunde, die jeweilige Temperatur des jeweiligen Wärmebetts 22 beziehungsweise 30 hoch, jedoch moderat und gleichmäßig sowie im Wesentlichen eher stationär, sowohl zeitlich und räumlich betrachtet, zu wählen beziehungsweise zu halten. Dadurch kann ein jeweiliges Volumen eines zu erwärmenden Bereichs besonders klein gehalten werden, wodurch die Energieeinbringung, die Energiekosten und der Bauteilverzug gering gehalten werden können. Darüber hinaus kann die Beeinflussung des Ausgangsgefüges gering gehalten werden. Die Bereitstellung des jeweiligen Wärmebetts 22 und/oder 30 dient letztlich dazu, das sonst bei Schweißungen sich ausbildende grobe Martensit- und/oder Bainitgefüge, bedingt durch die raschen Abschreckung aus der schmelzflüssigen Phasen, zumindest weitestgehend zu beseitigen.The method according to claim 1 is based on the idea of the respective temperature of the respective heat bed 22 respectively 30 high, but moderate and even, and essentially more stationary, both in terms of time and space, to choose or hold. Thereby, a respective volume of a region to be heated can be kept particularly small, whereby the energy input, the energy costs and the component distortion can be kept low. In addition, the influence on the initial microstructure can be kept low. The provision of the respective heat bed 22 and or 30 ultimately serves to at least largely eliminate the coarse martensite and / or bainite structure that otherwise forms during welding, due to the rapid quenching from the molten phases.

Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Patentanspruch 6 ist vorgesehen, die zuvor erzeugten Schweißverbindung 16 zwischen den Bauelementen 12 und 14 gezielt nachzuhärten. Hierfür wird an der bereits erzeugten Schweißverbindung 16 in einem optionalen ersten Schritt S1 des Verfahrens ein Wärmebett 22 mittels wenigstens einer Energiequelle E1 im Bereich der Schweißzone 20 bereitgestellt. Das Wärmebett 22 umfasst zumindest Volumenbereiche der früheren Schweißzone 20 sowie durch das Schweißen wärmebeeinflusste Zonen 24, welche sich an die Schweißzone 20 anschließen. Durch das optionale Bereitstellen des ersten Wärmebetts 22 wird ein zumindest die Schweißzone 20 und die sich daran anschließenden, beim Schweißen wärmebeeinflussten Zonen 24 umfassender erster Erwärmungsbereich 26, welcher mit dem Wärmebett 22 zusammenfällt beziehungsweise übereinstimmt, auf eine Erwärmungstemperatur T_W erwärmt, welche im Wesentlichen mehr als 400° Celsius, insbesondere im Wesentlichen mehr als 450° Celsius und vorzugsweise im Wesentlichen mehr als 500° Celsius, beträgt, jedoch unterhalb einer Austenitisierungstemperatur zum Bewirken einer Austenitisierung der Schweißzone 20 und der wärmebeeinflussten Zonen 24 liegt. Dies bedeutet, dass die genannte Erwärmungstemperatur T_W in dem ersten Wärmebett 22 beziehungsweise in dem ersten Erwärmungsbereich 26 herrscht.According to the inventive method according to claim 6 is provided, the previously produced weld 16 between the components 12 and 14 specifically aftercure. This is done on the already created weld 16 in an optional first step S1 of the process, a thermal bed 22 by means of at least one energy source E1 in the region of the welding zone 20 provided. The heat bed 22 includes at least volume areas of the previous weld zone 20 and heat-affected zones due to welding 24 , which adhere to the welding zone 20 connect. By optionally providing the first heat bed 22 becomes at least the welding zone 20 and the subsequent heat-affected zones during welding 24 comprehensive first heating area 26 , which with the heat bed 22 coincides or matches, heated to a heating temperature T _W , which is substantially more than 400 ° C, more preferably substantially more than 450 ° C, and preferably substantially more than 500 ° C, but below an austenitizing temperature for effecting austenitization of the weld zone 20 and the heat affected zones 24 lies. This means that said heating temperature T _W in the first heat bed 22 or in the first heating area 26 prevails.

Bei einem sich zeitlich an den ersten optionalen Schritt S1 anschließenden zweiten Schritt S2 des Verfahrens gemäß Patentanspruch 6 wird mittels wenigstens einer Energiequelle E2 eine Austenitisierungszone 28 hergestellt, wobei die Austenitisierungszone 28 zumindest die frühere Schweißzone 20 und die durch das Schweißen wärmebeeinflussten Zonen 24 umfasst und wobei die Austenitisierungszone 28 noch innerhalb des Volumenbereichs des optionalen Wärmebetts 22 und somit innerhalb des optional ersten Erwärmungsbereichs 26 liegt. Im Rahmen der Herstellung der Austenitisierungszone 28 werden die Bauelemente 12 und 14 sowie die Schweißverbindung 16 beispielsweise auf die zuvor genannte Austenitisierungstemperatur erwärmt und dadurch austenitisiert. Mit anderen Worten wird eine Austenitisierung in der Austenitisierungszone 28 bewirkt. Darunter ist zu verstehen, dass die Bildung von Austenit, insbesondere zumindest örtlich im Gefüge der Bauelemente 12 und 14, bewirkt wird. Beispielsweise wird das optional erste Wärmebett 22 während der überlagerten Austenitisierung bevorzugt, aber nicht zwangsläufig aufrechterhalten.In a second step S2 of the method according to claim 6 which adjoins the first optional step S1 in time, an austenitizing zone is formed by means of at least one energy source E2 28 produced, wherein the Austenitisierungszone 28 at least the former welding zone 20 and the zones heat affected by welding 24 and wherein the austenitizing zone 28 still within the volume range of the optional heat bed 22 and thus within the optionally first heating area 26 lies. As part of the production of the austenitizing zone 28 become the components 12 and 14 as well as the welded connection 16 For example, heated to the austenitizing temperature mentioned above and thereby austenitized. In other words, austenitization becomes in the austenitizing zone 28 causes. By this is meant that the formation of austenite, in particular at least locally in the structure of the components 12 and 14 , is effected. For example, this will optionally be the first heat bed 22 during the superimposed austenitization preferred, but not necessarily maintained.

Im dritten Schritt, der in 3 nicht dargestellt ist, erfolgt jedoch im Gegensatz zum Verfahren gemäß Patentanspruch 1 keine Ausbildung eines weiteren Wärmebettes. Stattdessen wird beim Verfahren gemäß Patentanspruch 6 die zuvor erzeugte Austenitisierungszone durch Selbstabschreckung und/oder durch aktive Kühlung bewusst rasch abgekühlt. Dadurch bildet sich im Zuge der Abkühlung der Austenisitierungszone 28 dort Martensit und/oder Bainit aus. Im Gegensatz zum martensitischen und/oder bainitischen Gefügezustand beispielsweise in fiederförmiger Anordnung, der direkt aus dem Schweißprozess herrührt, liegt nun ein eher feineres und homogeneres (Härte-)Gefüge vor, ohne oder mit zumindest deutlich reduzierter fiederförmiger Anordnung. In besonders vorteilhafter Weise wird nun zumindest dieser so nachbehandelte Schweißnahtbereich optional in einem ebenfalls in 3 nicht dargestellten vierten Schritt S4 angelassen.In the third step, the in 3 is not shown, however, in contrast to the method according to claim 1, no formation of another heat bed. Instead, in the process according to claim 6, the previously generated austenitizing zone is intentionally cooled rapidly by self-quenching and / or by active cooling. This forms in the course of cooling the Austenisitierungszone 28 there martensite and / or bainite. In contrast to the martensitic and / or bainitic microstructure state, for example in a fied-shaped arrangement, which originates directly from the welding process, there is now a rather finer and more homogeneous (hardness) structure, with or without at least significantly reduced fied-shaped arrangement. In a particularly advantageous manner, at least this so-treated weld seam region will now optionally be in a likewise in 3 annealed fourth step S4 not shown.

Dem Verfahren gemäß Anspruch 6 liegt die Idee zugrunde, unter optionaler Ausnutzung des ersten Wärmebettes 22 und einer raschen Abkühlung nach der Ausbildung der Austenititisierungszone 28 das ehemalige Schweißgefüge durch ein gleichmäßigeres martensitisches und/oder bainitisches Härtegefüge zu ersetzen, das keine oder zumindest eine deutlich reduzierte fiederförmige Gefügeanordnung aufweist.The method according to claim 6 is based on the idea, with optional use of the first heat bed 22 and rapid cooling after formation of the austenitizing zone 28 to replace the former welded structure by a more uniform martensitic and / or bainitic hardened structure, which has no or at least a significantly reduced finned structure structure.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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WO 2015/039154 A1 [0005]

Claims

Process for the aftertreatment of a manufactured welded joint ( 16 ) between at least two in at least one welding zone ( 20 ) already welded together components ( 12 . 14 ), in particular for a vehicle, with the steps: a) by means of at least one energy source (E1): heating, in particular local heating of at least one welding zone ( 20 ) and adjoining zones, heat-affected during welding ( 24 ) of the components ( 12 . 14 ) first heating zone ( 26 ) to a heating temperature which is at least substantially greater than 450 degrees Celsius, in particular at least substantially greater than 500 degrees Celsius, but below an austenitizing temperature for effecting austenitization of the weld zone (US Pat. 20 ) and the heat-affected zones ( 24 ) lies; b) by means of at least one energy source (E2): producing an austenitizing zone ( 28 ) after step a), which at least the welding zone ( 20 ) and the adjoining heat-affected zones ( 24 ) and within the first heating range ( 26 ), and c) Immediately following the production of the austenitizing zone ( 28 ): Holding at least the austenitizing zone ( 28 ) second heating zone ( 32 ) by means of at least one energy source (E3) after cooling from the austenizing temperature for at least 1 second to a holding temperature of 400 degrees Celsius to 720 degrees Celsius, in particular to a holding temperature of 500 degrees Celsius to 700 degrees Celsius.

Method according to claim 1, characterized in that a first energy source (E1) is used in step a) and a second energy source (E2) is used in step b), wherein during the presence of the austenitizing zone (E2) produced by the second energy source (E2). 28 ) the first energy source (E1) still with the same or different energy input than during the heating of the first heating area (E1) 26 ) is operated before Austenitisieren and / or the energy source (E3) for holding the second heating area ( 32 ) at the holding temperature already with the same or different energy input as when holding the second heating zone ( 32 ) is operated at the holding temperature after austenitizing.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for heating the first heating area ( 26 ) and for holding the second heating area ( 32 ) at the holding temperature the same energy source (E1, E3) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating temperature under the action of the at least one energy source (E1) and / or the holding temperature under the action of the at least one energy source (E3) is or are chosen such that the heating temperature and / or the holding temperature deviates by a maximum of 100 degrees Celsius, in particular by a maximum of 50 degrees Celsius from the temperature corresponding to the temperature level (T _PN ), wherein at least one of the components ( 12 . 14 ) according to its associated time-temperature conversion (ZTU) diagram, the perlite conversion is completed as soon as possible.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a holding time during which the second heating area ( 32 ) is maintained at the holding temperature under the action of the at least one energy source (E3), is chosen so that the transformation of the in the austenitizing zone ( 28 ) formed austenite in ferrite and / or perlite at least one of the components ( 12 . 14 ) is at least 80 percent or practically complete.

Process for the aftertreatment of a manufactured welded joint ( 16 ) between at least two in at least one welding zone ( 20 ) already of the welded components ( 12 . 14 ), in particular for a vehicle, with the steps: a) optionally by means of at least one energy source (E1): heating, in particular local heating of at least the welding zone ( 20 ) and adjoining zones, heat-affected during welding ( 24 ) of the components ( 12 . 14 ) first heating zone ( 26 ) to a heating temperature which is at least substantially greater than 450 degrees Celsius, in particular at least substantially greater than 500 degrees Celsius, but below an austenitizing temperature for effecting austenitization of the weld zone (US Pat. 20 ) and the heat-affected zones ( 24 ) lies; b) by means of at least one energy source (E2): producing an austenitizing zone ( 28 ) after the optional step a), which at least the welding zone ( 20 ) and the adjoining heat-affected zones ( 24 ) and within the first heating range ( 26 ), and c) Immediately following the production of the austenitizing zone ( 28 ): rapid cooling of the austenitizing zone ( 28 ) by self-quenching and / or active cooling to form a martensitic and / or bainitic hardened structure, and d) optionally tempering the entire assembly ( 10 ) or local areas of the building unit ( 10 ) in particular optional tempering of the areas of the by the quenching of Austenitisierungzone ( 28 ) formed hardness structure.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating temperature under the action of the at least one energy source (E1) and / or the holding temperature under the action of the at least one energy source (E3) locally over the heated component volume and / or over the respective contact time fluctuates or wavers.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the energy source (E1, E2, E3) as a laser beam source and / or an electron beam source and / or an inductive heat source and / or an infrared heat source.

Plant for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, comprising at least: - at least one energy source (E1, E3) for heating the first heating area ( 26 ) and / or for holding the second heating area ( 32 ) at the holding temperature, - at least one energy source (E2) for generating the austenitizing zone ( 28 ), and - a device for positioning the welded joint ( 16 ) when heating the first heating area ( 26 ) and / or while holding the second heating area ( 32 ) at the holding temperature and / or during the generation of the austenitizing zone ( 28 ).

Component ( 10 ) or component part which is produced by a method according to one of the preceding claims 1 to 8 and / or by means of a plant according to claim 9, wherein the sum of the martensite part and the bainite part in the welding zone ( 20 ) and in the heat-affected zones ( 24 ) is reduced to less than 20 percent, in particular to less than 5 percent, or wherein in the welding zone ( 20 ) and in the heat-affected zones ( 24 ) is a martensitic and / or bainitic structure, wherein the microstructure in the weld zone ( 20 ) primarily no or no pronounced fiedförmige arrangement has.