DE102021122562A1 - Ring-shaped protective gas nozzle - Google Patents

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Michael Lais
Christoph Bollig
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Abstract

Ringförmige Schutzgasdüse zur Beaufschlagung eines ringförmigen Schweißbereichs mit einem Schutzgas während eines Laserstrahlschweißverfahrens, aufweisend:
- einen ringförmigen Grundkörper mit einem Anschlussstutzen zum Anschließen einer Schutzgasleitung, wobei der ringförmige Grundkörper einen intern ausgebildeten Schutzgaskanal aufweist, der fluidisch mit dem Anschlussstutzen verbunden ist, sodass das Schutzgas in den internen Schutzgaskanal leitbar ist;
- einen sich an den Grundkörper anschließenden ringförmigen Konus, der sich zu der von dem Grundkörper abgewandten Seite hin verjüngt und eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung derartig ausgeführt ist, dass sich eine ringförmige Mantelfläche ausbildet in der mehrere Düsen zum Ausströmen des Schutzgases eingelassen sind, wobei die mehreren Düsen im Wesentlichen äquidistant zueinander in der Mantelfläche angeordnet sind und mit dem internen Schutzgaskanal fluidisch verbunden sind, sodass bei Anlegen des Schutzgases an den Anschlussstutzen das Schutzgas aus den Düsen austritt und den ringförmigen Schweißbereich gleichmäßig mit Schutzgas anströmt.

Figure DE102021122562A1_0000
Annular protective gas nozzle for applying a protective gas to an annular welding area during a laser beam welding process, having:
- An annular base body with a connecting piece for connecting a protective gas line, the annular base body having an internally formed protective gas channel which is fluidically connected to the connecting piece, so that the protective gas can be routed into the internal protective gas channel;
- an annular cone adjoining the base body, which tapers towards the side facing away from the base body and has an opening, the opening being designed in such a way that an annular lateral surface is formed in which several nozzles for outflow of the protective gas are embedded, wherein the plurality of nozzles are arranged essentially equidistant from one another in the lateral surface and are fluidly connected to the internal protective gas channel, so that when the protective gas is applied to the connecting piece, the protective gas exits from the nozzles and protective gas flows uniformly onto the annular welding area.
Figure DE102021122562A1_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ringförmige Schutzgasdüse zur Beaufschlagung eines ringförmigen Schweißbereichs mit einem Schutzgas, ein Laserstrahlschweißverfahren zum ringförmigen Verschweißen eines im Wesentlichen zumindest auf eine Außenkontur bezogen rotationssymmetrisch ausgebildeten Bauteils mit einem anderen Bauteil unter einer Schutzgasatmosphäre und eine Bauteilanordnung erhältlich durch das Laserstrahlschweißverfahren.The invention relates to a ring-shaped protective gas nozzle for applying a protective gas to a ring-shaped welding area, a laser beam welding method for ring-shaped welding of a component that is essentially rotationally symmetrical, at least with respect to an outer contour, to another component in a protective gas atmosphere, and a component arrangement obtainable by the laser beam welding method.

Bei den gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Laserschweißanlagen hat das Schweißen unter Schutzgasatmosphäre einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Schweißnähte. Um das Schweißen unter Schutzgasatmosphäre zu ermöglichen, werden so genannte Schutzgasdüsen eingesetzt, durch die das Schutzgas gezielt zu der Stelle der Schweißung geführt wird.With the laser welding systems currently on the market, welding in a protective gas atmosphere has a significant impact on the quality of the weld seams. In order to enable welding in a protective gas atmosphere, so-called protective gas nozzles are used, through which the protective gas is directed to the welding point.

Bekannte Schutzgasdüsen sind dabei derartig ausgeführt, dass sie punktuell die zu begasende Stelle mit Schutzgas versorgen. Um nun eine ringförmige Schweißnaht auszuführen, muss das Bauteil während des Schweißvorgangs relativ zu der Stelle, auf die das Schutzgas mittels der Schutzgasdüse gerichtet ist, bewegt werden.Known protective gas nozzles are designed in such a way that they selectively supply the point to be gassed with protective gas. In order to produce a ring-shaped weld seam, the component must be moved during the welding process relative to the point at which the shielding gas is directed using the shielding gas nozzle.

Dieses Vorgehen sorgte dafür, dass das Schutzgas nicht kontinuierlich bzw. homogen an der Schweißstelle vorhanden ist, sodass Anlauffarben und/oder Schmauch an den zu schweißenden Bauteilen nicht verhindert werden können.This procedure ensured that the protective gas is not continuously or homogeneously present at the welding point, so that temper colors and/or smoke on the components to be welded cannot be prevented.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie auch ringförmige Schweißnähte mit hoher Qualität ermöglicht werden können.It is therefore an object of the invention to show a possibility of making ring-shaped weld seams with high quality possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die ringförmige Schutzgasdüse gemäß Patentanspruch 1, das Verfahren gemäß Patentanspruch 6 sowie der Bauteilanordnung gemäß Patentanspruch 9. The object is achieved according to the invention by the annular protective gas nozzle according to patent claim 1, the method according to patent claim 6 and the component arrangement according to patent claim 9.

Die erfindungsgemäße ringförmige Schutzgasdüse zur Beaufschlagung eines ringförmigen Schweißbereichs mit einem Schutzgas während eines Laserstrahlschweißverfahrens, umfasst:

  • - einen ringförmigen Grundkörper mit zumindest einem Anschlussstutzen zum Anschließen einer Schutzgasleitung, wobei der ringförmige Grundkörper einen intern ausgebildeten Schutzgaskanal aufweist, der fluidisch mit dem Anschlussstutzen verbunden ist, sodass das Schutzgas in den internen Schutzgaskanal leitbar ist;
  • - einen sich an den Grundkörper anschließenden ringförmigen Konus, der sich zu der von dem Grundkörper abgewandten Seite hin verjüngt und eine Öffnung aufweist, wobei die Öffnung derartig ausgeführt ist, dass sich eine ringförmige Mantelfläche ausbildet in der mehrere Düsen zum Ausströmen des Schutzgases eingelassen sind, wobei die mehreren Düsen im Wesentlichen äquidistant zueinander in der Mantelfläche angeordnet sind und mit dem internen Schutzgaskanal fluidisch verbunden sind, sodass bei Anlegen des Schutzgases an den Anschlussstutzen das Schutzgas aus den Düsen austritt und den ringförmigen Schweißbereich gleichmäßig mit Schutzgas anströmt.
The ring-shaped protective gas nozzle according to the invention for applying a protective gas to a ring-shaped welding area during a laser beam welding process comprises:
  • - An annular base body with at least one connecting piece for connecting a protective gas line, the annular base body having an internally formed protective gas channel which is fluidically connected to the connecting piece, so that the protective gas can be routed into the internal protective gas channel;
  • - an annular cone adjoining the base body, which tapers towards the side facing away from the base body and has an opening, the opening being designed in such a way that an annular lateral surface is formed in which several nozzles for outflow of the protective gas are embedded, wherein the plurality of nozzles are arranged essentially equidistant from one another in the lateral surface and are fluidly connected to the internal protective gas channel, so that when the protective gas is applied to the connecting piece, the protective gas exits from the nozzles and protective gas flows uniformly onto the annular welding area.

Erfindungsgemäß wird eine ringförmige Schutzgasdüse vorgeschlagen, die sich ringförmig um die beabsichtigte Schweißnaht legt, ohne den Strahlengang eines Laserstrahls einer Laserstrahlschweißanlage zu beeinflussen. Ringförmig bedeutet hierbei, dass die Schutzgasedüse sowohl kreisförmig als auch oval ausgebildet sein kann, so dass sich diese kreisöfmig oder oval um die beabsichtige Schweißnaht legt. Hierfür ist die Schutzgasdüse in Abhängigkeit des zu schweißenden Bauteils ringförmig ausgebildet und an der das zu schweißende Bauteil aufnehmenden Seite der Schutzgasdüse sind eine Vielzahl von Düsen integriert, sodass das Schutzgas, bspw. ein inertes Gas, wie Argon, auf die Schweißkontur gelenkt wird.According to the invention, a ring-shaped protective gas nozzle is proposed, which is placed in a ring around the intended weld seam without influencing the beam path of a laser beam of a laser beam welding system. Ring-shaped means here that the shielding gas nozzle can be both circular and oval in shape, so that it wraps around the intended weld seam in a circular or oval shape. For this purpose, the shielding gas nozzle is ring-shaped, depending on the component to be welded, and a large number of nozzles are integrated on the side of the shielding gas nozzle that receives the component to be welded, so that the shielding gas, e.g. an inert gas such as argon, is directed onto the welding contour.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der ringförmigen Schutzgasdüse kann vorsehen, dass die Düsen derartig ausgebildet sind, dass das Schutzgas unter einem definierten Winkel gegenüber einer Ebene, in der die Schutzgasdüse ausgebildet ist, austritt. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Düsen derartig ausgebildet sind, dass der definierte Winkel im Bereich von 20-90°, vorzugsweise im Bereich von 30-90°, besonders bevorzugt im Bereich von 45-90°, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60-80° liegt.An advantageous embodiment of the annular protective gas nozzle can provide that the nozzles are designed in such a way that the protective gas exits at a defined angle relative to a plane in which the protective gas nozzle is configured. In particular, the configuration can provide that the nozzles are designed in such a way that the defined angle is in the range of 20-90°, preferably in the range of 30-90°, particularly preferably in the range of 45-90°, very particularly preferably in the range of 60-80°.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der ringförmigen Schutzgasdüse kann vorsehen, dass die Düsen derartig ausgeführt sind, dass diese einen Austrittsdurchmesser von mindestens 0,5 mm, und vorzugsweise von maximal 3 mm aufweisen.A further advantageous embodiment of the annular protective gas nozzle can provide that the nozzles are designed in such a way that they have an outlet diameter of at least 0.5 mm, and preferably a maximum of 3 mm.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der ringförmigen Schutzgasdüse kann vorsehen, dass in der ringförmigen Mantelfläche mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 60 Düsen eingelassen sind. Insbesondere können der Austrittsdurchmesser und die Anzahl der in die ringförmige Mantelfläche eingelassenen Düsen aufeinander abgestimmt sein. Diese bedeutet, dass der Austrittsdurchmesser größer oder kleiner sein kann und dann entsprechend weniger oder mehr Düsen vorhanden sind.A further advantageous embodiment of the annular protective gas nozzle can provide that at least 40, preferably at least 50, particularly preferably at least 60 nozzles are embedded in the annular lateral surface. In particular, the outlet diameter and the number of nozzles embedded in the annular lateral surface can be matched to one another. This means that the exit diameter is larger or smaller and then correspondingly fewer or more nozzles are present.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Laserstrahlschweißverfahren zum ringförmigen Verschweißen eines im Wesentlichen zumindest auf eine Außenkontur bezogen rotationssymmetrisch ausgebildeten Bauteils mit einem anderen Bauteil unter einer Schutzgasatmosphäre, wobei zum Erzeugen der Schutzgasatmosphäre die gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildete ringförmige Schutzgasdüse mit der Öffnung über das rotationssymmetrische Bauteil positioniert wird, sodass die Düsen den ringförmigen Schweißbereich mit dem Schutzgas gleichmäßig anströmen und die beiden Bauteile mittels eines Laserstrahls ringförmig versschweißt werden.The invention further relates to a laser beam welding method for annular welding of a component that is essentially rotationally symmetrical in relation to at least one outer contour to another component in a protective gas atmosphere, with the annular protective gas nozzle designed according to one of the configurations described above having the opening over the rotationally symmetrical component to generate the protective gas atmosphere is positioned so that the nozzles flow evenly with the shielding gas onto the ring-shaped welding area and the two components are welded ring-shaped by means of a laser beam.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laserstrahlschweißverfahrens kann vorsehen, dass die ringförmige Schutzgasdüse ferner derartig positioniert wird, dass eine Ebene, in der die Schutzgasdüse ausgebildet ist, parallel zu einer Ebene ist, in der sich der ringförmige Schweißbereich befindet, sodass der ringförmige Schweißbereich auch unter dem definierten Winkel mit Schutzgas beaufschlagt wird.An advantageous embodiment of the laser beam welding method according to the invention can provide that the annular protective gas nozzle is also positioned in such a way that a plane in which the protective gas nozzle is formed is parallel to a plane in which the annular welding area is located, so that the annular welding area is also below the defined angle is pressurized with inert gas.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laserstrahlschweißverfahrens kann vorsehen, dass das rotationssymmetrische Bauteil und die ringförmige Schutzgasdüse während eines Schweißvorgangs relativ zu dem Laserstrahl um 360° bewegt werden, sodass durch den Schweißvorgang eine ringförmige Schweißnaht erzeugt wird. Die Relativbewegung des Laserstrahls zur Schweißnahtgeometrie kann entweder derart erfolgen, dass sich der Laserstrahl in mindestens zwei Achsen bewegt und eine kreisförmige Bewegung macht, wobei das Gehäuse und die Schutzgasdüse fest sind, oder aber, dass das Gehäuse mit der daran fixierten Schutzgasdüse diese kreisförmige Bewegung in zwei Achsen macht und der Laserstrahl fixiert ist.A further advantageous embodiment of the laser beam welding method according to the invention can provide that the rotationally symmetrical component and the ring-shaped protective gas nozzle are moved by 360° relative to the laser beam during a welding process, so that a ring-shaped weld seam is produced by the welding process. The movement of the laser beam relative to the geometry of the weld seam can either be such that the laser beam moves in at least two axes and makes a circular movement, with the housing and the protective gas nozzle being fixed, or the housing with the protective gas nozzle fixed to it can perform this circular movement in makes two axes and the laser beam is fixed.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bauteilanordnung erhältlich durch das Laserstrahlschweißverfahren gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, bei der ein im Wesentlichen zumindest auf eine Außenkontur bezogen rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil und ein anderes Bauteil mittels einer ringförmigen Schweißung miteinander gefügt sind.The invention further relates to a component arrangement obtainable by the laser beam welding method according to one of the previously described embodiments, in which a component which is essentially rotationally symmetrical with respect to at least one outer contour and another component are joined together by means of an annular weld.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bauteilanordnung kann vorsehen, dass das im Wesentlichen zumindest auf eine Außenkontur bezogen rotationssymmetrisch ausgebildete Bauteil, ein Rundsteckverbinder, insbesondere ein M12-Rundsteckverbinder ist und das andere Bauteil ein Gehäuse eines Druckmessgerätes zum Einsatz in hygienischen Anwendungen ist.An advantageous embodiment of the component arrangement according to the invention can provide that the component, which is essentially rotationally symmetrical at least with respect to an outer contour, is a circular connector, in particular an M12 circular connector, and the other component is a housing of a pressure measuring device for use in hygienic applications.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

  • 1: eine erfindungsgemäß ausgebildete ringförmige Schutzgasdüse, und
  • 2: exemplarisch den Einsatz einer erfindungsgemäß ringförmig ausgebildeten Schutzgasdüse bei einem Laserstrahlschweißvorgang.
The invention is explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:
  • 1 : an annular protective gas nozzle designed according to the invention, and
  • 2 : an example of the use of a protective gas nozzle designed according to the invention in the form of a ring in a laser beam welding process.

1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete ringförmige Schutzgasdüse 1 zur gleichmäßigen Beaufschlagung eines ringförmigen Schweißbereichs 9 mit einem Schutzgas. Die ringförmige Schutzgasdüse 1 umfasst einen ringförmigen Grundkörper 2 mit einem Anschlussstutzen 3 zum Anschließen einer Schutzgasleitung. Über die Schutzgasleitung ist das Schutzgas der Schutzgasdüse 1 zuführbar bzw. wird diese der Schutzgasdüse 1 zugeführt. Der ringförmige Grundkörper 2 weist einen internen Schutzgaskanal 4 auf, der mit dem Anschlussstutzen 3 verbunden ist, sodass das über den Anschlussstutzen 3 zugeführte Schutzgas in den internen Schutzgaskanal 4 leitbar ist bzw. geleitet wird. Die ringförmige Schutzgasdüse 1 umfasst ferner einen an den Grundkörper 2 anschließenden sich von dem Grundkörper 2 aus verjüngenden ringförmigen Konus 5, der an einer dem Grundkörper 2 abgewandten Seite eine Öffnung 6 zur Aufnahme eines zumindest auf eine Außenkontur bezogen im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Bauteils 10, welches mit einem anderen Bauteil 11 ringförmig verschweißt werden soll, aufweist. Die Öffnung 6 ist dabei derartig in dem ringförmigen Konus 5 ausgeführt, dass sich eine ringförmige Mantelfläche 12 ausbildet, in der mehrere Düsen 7 zum Ausströmen des Schutzgases eingelassen sind. 1 shows a ring-shaped protective gas nozzle 1 designed according to the invention for uniformly applying a protective gas to a ring-shaped welding area 9 . The annular inert gas nozzle 1 comprises an annular base body 2 with a connecting piece 3 for connecting an inert gas line. The protective gas can be fed to the protective gas nozzle 1 or is fed to the protective gas nozzle 1 via the protective gas line. The ring-shaped base body 2 has an internal protective gas channel 4 which is connected to the connecting piece 3 so that the protective gas supplied via the connecting piece 3 can be or is guided into the internal protective gas channel 4 . The annular protective gas nozzle 1 also comprises an annular cone 5 adjoining the base body 2 and tapering from the base body 2, which on a side facing away from the base body 2 has an opening 6 for receiving a component 10 which is of essentially rotationally symmetrical design, at least in relation to an outer contour is to be welded to another component 11 in a ring shape. The opening 6 is designed in the annular cone 5 in such a way that an annular lateral surface 12 is formed, in which a plurality of nozzles 7 for outflow of the protective gas are embedded.

Die Düsen 7 sind dabei im Wesentlichen äquidistant zueinander, d.h. in gleichen Abständen zueinander verteilt, in der ringförmigen Mantelfläche 12 angeordnet, sodass der ringförmige Schweißbereich 9 bei einem Schweißvorgang gleichmäßig mit Schutzgas beaufschlagt wird. Hierbei hat sich herausgestellt, dass, um eine gelichmäßige Verteilung des Schutzgases über dem ringförmigen Schweißbereich 9 zu erzielen, mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 60 Düsen gleichmäßig in der ringförmigen Mantelfläche 12 verteilt sein sollten. Vorteilhafterweise sind die Düsen 7 derartig ausgeführt, dass das Schutzgas unter einem definierten Winkel α gegenüber einer Ebene E, in der die Schutzgasdüse 1 ausgebildet ist, austritt, sodass bei einer entsprechend parallelen Positionierung der Schutzgasdüse 1 zu dem ringförmigen Schweißbereich 9, wie dies bspw. in 2 dargestellt ist, der ringförmige Schweißbereich 9 während eines Schweißvorgangs auch unter dem definierten Winkel α', in dem das Schutzgas aus den Düsen 7 austritt, mit Schutzgas beaufschlagt wird. Als besonders bevorzugter Winkelbereich hat sich ein Bereich von 20 bis 90°, vorzugsweise ein Bereich von 30 bis 90°, besonders bevorzugt ein Bereich von 45 bis 90°, ganz besonders bevorzugt ein Bereich von 60-80° herausgestellt. Hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung der einzelnen Düsen 7 hat sich ein Düsenaustrittsdurchmesser von mindestens 0,5 mm als besonders vorteilhaft herausgestellt. Als obere Grenze für den Düsenaustrittsdurchmesser wiederum hat sich ein Durchmesser von maximal 3 mm als tauglich herausgestellt.The nozzles 7 are essentially equidistant from one another, ie distributed at equal distances from one another, in the annular lateral surface 12 so that the annular welding area 9 is evenly exposed to protective gas during a welding process. It has been found here that in order to achieve an even distribution of the protective gas over the annular welding area 9, at least 40, preferably at least 50, particularly preferably at least 60 nozzles should be evenly distributed in the annular lateral surface 12. The nozzles 7 are advantageously designed in such a way that the protective gas exits at a defined angle α relative to a plane E in which the protective gas nozzle 1 is formed, so that when the protective gas nozzle 1 is positioned parallel to the annular welding area 9, as is the case, for example, in 2 is shown, the annular welding area 9 during a welding process also under the defined angle α ', in which the protective gas exits from the nozzle 7, is acted upon with protective gas. A range of 20 to 90°, preferably a range of 30 to 90°, particularly preferably a range of 45 to 90°, very particularly preferably a range of 60-80° has proven to be a particularly preferred angular range. With regard to the geometric configuration of the individual nozzles 7, a nozzle outlet diameter of at least 0.5 mm has proven to be particularly advantageous. A maximum diameter of 3 mm has proven suitable as the upper limit for the nozzle outlet diameter.

Ergänzend kann die ringförmige Schutzgasdüse 1 ein Mittel zur mechanischen Fixierung bzw. Befestigung 8 der Schutzgasdüse 1 an einer Schweißvorrichtung aufweisen. Das Mittel 8 kann beispielsweise in Form eines Vierkants ausgebildet sein, welcher in eine entsprechend ausgebildete Halterung der Schweißvorrichtung zur mechanischen Fixierung einsteckbar ist.In addition, the annular protective gas nozzle 1 can have a means for mechanically fixing or attaching 8 the protective gas nozzle 1 to a welding device. The means 8 can be in the form of a square, for example, which can be inserted into a correspondingly designed holder of the welding device for mechanical fixation.

2 zeigt exemplarisch den Einsatz einer erfindungsgemäß ringförmigen Schutzgasdüse 1 bei einem Laserstrahlschweißverfahren. Mittels des Laserstrahlschweißverfahren soll ein Rundsteckverbinder 10, wie er beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung zweier elektronischer Komponenten eingesetzt wird, an ein Gehäuse eines Druckmessgerätes 11 zum Einsatz in hygienischen Anwendungen angeschweißt werden. Für den Einsatz in hygienischen Anwendungen wird gefordert, dass das Gehäuse 11 komplett verschweißt ist, sodass auch der Rundsteckverbinder 10 durch eine homogene ringförmige Schweißnaht in das Gehäuse eingeschweißt werden muss. Hierzu wird zunächst eine erfindungsgemäße ringförmige Schutzgasdüse1, bspw. mittels der Schweißvorrichtung, derartig positioniert und fixiert, dass der Rundsteckverbinder 10 in die Öffnung 6 der Schutzgasdüse 1 eingreift und die Düsen 7 entsprechend dem Austrittswinkel, unter dem das Schutzgas austritt, so ausgerichtet sind, dass die Düsen 7 auf den zu schweißenden ringförmigen Schweißbereich 9 fokussiert sind, sodass dieser möglichst gleichmäßig mit Schutzgas beaufschlagt wird. Dies kann derartig erfolgen, dass die Schutzgasdüse 1 mit einer Ebene E, in der die Schutzgasdüse 1 ausgebildet ist, parallel zu einer Ebene E' ausgerichtet wird, in der sich der ringförmige Schweißbereich 9 des Gehäuses 11 befindet, sodass der ringförmige Schweißbereich 9 auch unter dem definierten Winkel α' mit Schutzgas beaufschlagt wird. Anschließend wird der eigentliche Schweißvorgang durchgeführt, in dem der zu schweißende Rundsteckverbinder und die Schutzgasdüse relativ zu einem Laserstrahl bewegt werden, sodass eine ringförmige Schweißung unter Schutzgasatmosphäre erfolgt und eine ringförmige axiale Laserschweißnaht entsteht. 2 shows an example of the use of an inventive ring-shaped protective gas nozzle 1 in a laser beam welding process. Using the laser beam welding process, a circular connector 10, such as is used for electrical contacting of two electronic components, is to be welded to a housing of a pressure measuring device 11 for use in hygienic applications. For use in hygienic applications, it is required that the housing 11 is completely welded, so that the round plug connector 10 must also be welded into the housing by means of a homogeneous annular weld seam. For this purpose, a ring-shaped protective gas nozzle 1 according to the invention is first positioned and fixed, e.g the nozzles 7 are focused on the ring-shaped welding area 9 to be welded, so that the protective gas is applied to it as uniformly as possible. This can be done in such a way that the protective gas nozzle 1 is aligned with a plane E, in which the protective gas nozzle 1 is formed, parallel to a plane E', in which the annular welding area 9 of the housing 11 is located, so that the annular welding area 9 is also below is exposed to protective gas at the defined angle α'. The actual welding process is then carried out, in which the circular connector to be welded and the protective gas nozzle are moved relative to a laser beam, so that a ring-shaped weld takes place under a protective gas atmosphere and a ring-shaped axial laser weld seam is created.

Die Relativbewegung des Laserstrahls zur Schweißnahtgeometrie kann entweder derart erfolgen, dass sich der Laserstrahl in zwei Achsen bewegt und eine Kreisförmige Bewegung macht, wobei das Gehäuse und die Schutzgasdüse fest sind, oder aber, dass das Gehäuse mit der daran fixierten Schutzgasdüse diese kreisförmige Bewegung in zwei Achsen macht und der Laserstrahl fixiert ist.The movement of the laser beam relative to the weld seam geometry can either be such that the laser beam moves in two axes and makes a circular movement, with the housing and the protective gas nozzle being fixed, or that the housing with the protective gas nozzle fixed to it divides this circular movement into two axes and the laser beam is fixed.

BezugszeichenlisteReference List

11
Ringförmige SchutzgasdüseRing-shaped protective gas nozzle
22
Ringförmiger GrundkörperRing-shaped body
33
Einlassstutzeninlet port
44
Innerer SchutzgaskanalInner protective gas channel
55
Ringförmiger KonusAnnular cone
66
Öffnungopening
77
Düsennozzles
88th
Mittel zur Fixierung der SchutzgasdüseMeans for fixing the protective gas nozzle
99
Ringförmiger SchweißbereichAnnular welding area
1010
Rundsteckverbindercircular connector
1111
Gehäuse eines DruckmessgerätesHousing of a pressure gauge
1212
Ringförmige MantelflächeRing-shaped lateral surface
EE
Ebene in der die Schutzgasdüse ausgebildet istLevel in which the protective gas nozzle is formed
E'E'
Ebene in der sich der ringförmige Schweißbereich befindetPlane in which the ring-shaped welding area is located
αa
Winkel unter dem das Schutzgas aus den Düsen austrittAngle at which the shielding gas emerges from the nozzles
α'α'
Winkel unter dem das Schutzgas den ringförmigen Schweißbereich mit Schutzgas beaufschlagtAngle at which the shielding gas applies shielding gas to the ring-shaped welding area

Claims (10)

Ringförmige Schutzgasdüse (1) zur Beaufschlagung eines ringförmigen Schweißbereichs (9) mit einem Schutzgas während eines Laserstrahlschweißverfahrens, aufweisend: - einen ringförmigen Grundkörper (2) mit zumindest einem Anschlussstutzen (3) zum Anschließen einer Schutzgasleitung, wobei der ringförmige Grundkörper (2) einen intern ausgebildeten Schutzgaskanal (4) aufweist, der fluidisch mit dem Anschlussstutzen (3) verbunden ist, sodass das Schutzgas in den internen Schutzgaskanal (4) leitbar ist; - einen sich an den Grundkörper (2) anschließenden ringförmigen Konus (5), der sich zu der von dem Grundkörper (2) abgewandten Seite hin verjüngt und eine Öffnung (6) aufweist, wobei die Öffnung (6) derartig ausgeführt ist, dass sich eine ringförmige Mantelfläche (12) ausbildet in der mehrere Düsen (7) zum Ausströmen des Schutzgases eingelassen sind, wobei die mehreren Düsen (7) im Wesentlichen äquidistant zueinander in der Mantelfläche angeordnet sind und mit dem internen Schutzgaskanal (4) fluidisch verbunden sind, sodass bei Anlegen des Schutzgases an den Anschlussstutzen (3) das Schutzgas aus den Düsen (7) austritt und den ringförmigen Schweißbereich (9) gleichmäßig mit Schutzgas anströmt.Annular protective gas nozzle (1) for applying an inert gas to an annular welding area (9) during a laser beam welding process, having: - an annular base body (2) with at least one connecting piece (3) for connecting a protective gas line, the annular base body (2) having an internally formed inert gas channel (4) which is fluidly connected to the connecting piece (3), so that the inert gas can be guided into the internal inert gas channel (4); - An annular cone (5) adjoining the base body (2), which tapers towards the side facing away from the base body (2). and an opening (6), the opening (6) being designed in such a way that an annular lateral surface (12) is formed in which a plurality of nozzles (7) for outflow of the protective gas are let in, the plurality of nozzles (7) essentially are arranged equidistantly from one another in the lateral surface and are fluidically connected to the internal protective gas channel (4), so that when the protective gas is applied to the connection piece (3), the protective gas escapes from the nozzles (7) and the annular welding area (9) flows evenly with protective gas . Ringförmige Schutzgasdüse nach Anspruch 1, wobei die Düsen (7) derartig ausgebildet sind, dass das Schutzgas unter einem definierten Winkel (α) gegenüber einer Ebene (E), in der die Schutzgasdüse (1) ausgebildet ist, austritt.Ring-shaped shielding gas nozzle claim 1 , wherein the nozzles (7) are designed in such a way that the protective gas exits at a defined angle (α) relative to a plane (E) in which the protective gas nozzle (1) is formed. Ringförmige Schutzgasdüse nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Düsen derartig ausgebildet sind, dass der definierte Winkel im Bereich von 20-90°, vorzugsweise im Bereich von 30-90°, besonders bevorzugt im Bereich von 45-90°, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60-80° liegt.Annular protective gas nozzle according to the preceding claim, wherein the nozzles are designed in such a way that the defined angle is in the range of 20-90°, preferably in the range of 30-90°, particularly preferably in the range of 45-90°, very particularly preferably in the range of 60-80°. Ringförmige Schutzgasdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düsen (7) derartig ausgeführt sind, dass diese einen Austrittsdurchmesser von mindestens 0,5 mm, und vorzugsweise von maximal 3 mm aufweisen.Annular protective gas nozzle according to one or more of the preceding claims, wherein the nozzles (7) are designed in such a way that they have an outlet diameter of at least 0.5 mm and preferably of at most 3 mm. Ringförmige Schutzgasdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der ringförmigen Mantelfläche (12) mindestens 40, vorzugsweise mindestens 50, besonders bevorzugt mindestens 60 Düsen eingelassen sind.Annular protective gas nozzle according to one or more of the preceding claims, wherein at least 40, preferably at least 50, particularly preferably at least 60 nozzles are embedded in the annular lateral surface (12). Laserstrahlschweißverfahren zum ringförmigen Verschweißen eines zumindest auf eine Außenkontur bezogen im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Bauteils (10) mit einem anderen Bauteil (11) unter einer Schutzgasatmosphäre, wobei zum Erzeugen der Schutzgasatmosphäre die ringförmige Schutzgasdüse (1) gemäß Anspruch 1 mit der Öffnung (6) über das rotationssymmetrisch ausgebildete Bauteil (10) positioniert wird, sodass die Düsen (7) den ringförmigen Schweißbereich (9) mit dem Schutzgas gleichmäßig anströmen und die beiden Bauteile (10, 11) mittels eines Laserstrahls ringförmig versschweißt werden.Laser beam welding method for annular welding of a component (10) that is essentially rotationally symmetrical in relation to at least one outer contour to another component (11) under a protective gas atmosphere, the annular protective gas nozzle (1) according to claim 1 is positioned with the opening (6) over the rotationally symmetrical component (10), so that the nozzles (7) flow evenly onto the annular welding area (9) with the protective gas and the two components (10, 11) are welded annularly by means of a laser beam. Laserstrahlschweißverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch und ringförmige Schutzgasdüse nach Anspruch 2 und/oder 3, wobei die ringförmige Schutzgasdüse (1) ferner derartig positioniert wird, dass eine Ebene (E), in der die Schutzgasdüse (1) ausgebildet ist, parallel zu einer Ebene (E') ist, in der sich der ringförmige Schweißbereich (9) befindet, sodass der ringförmige Schweißbereich (9) auch unter dem definierten Winkel (α') mit Schutzgas beaufschlagt wird.Laser beam welding method according to the preceding claim and annular protective gas nozzle claim 2 and/or 3, wherein the annular shielding gas nozzle (1) is further positioned such that a plane (E) in which the shielding gas nozzle (1) is formed is parallel to a plane (E') in which the annular welding area is located (9) is located, so that the ring-shaped welding area (9) is also exposed to protective gas at the defined angle (α'). Laserstrahlschweißverfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei das rotationssymmetrisch ausgebildete Bauteil (10) und die ringförmige Schutzgasdüse (1) während eines Schweißvorgangs relativ zu dem Laserstrahl um 360° bewegt werden, sodass durch den Schweißvorgang eine ringförmige Schweißnaht erzeugt wird.Laser beam welding method according to one of the two preceding claims, wherein the rotationally symmetrical component (10) and the annular protective gas nozzle (1) are moved by 360° relative to the laser beam during a welding process, so that an annular weld seam is produced by the welding process. Bauteilanordnung erhältlich durch das Laserstrahlschweißverfahren nach Anspruch 6, bei der ein im Wesentlichen zumindest auf eine Außenkontur bezogen rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil (10) und ein anderes Bauteil (11) mittels einer ringförmigen Schweißung miteinander gefügt sind.Component assembly obtainable by the laser beam welding process claim 6 , in which a component (10) which is essentially rotationally symmetrical in relation to at least one outer contour and another component (11) are joined to one another by means of an annular weld. Bauteilanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das im Wesentlichen zumindest auf eine Außenkontur bezogen rotationssymmetrisch ausgebildete Bauteil (10), ein Rundsteckverbinder, insbesondere ein M12-Rundsteckverbinder ist und das andere Bauteil (11) ein Gehäuse eines Druckmessgerätes zum Einsatz in hygienischen Anwendungen ist.Component arrangement according to the preceding claim, wherein the component (10), which is essentially rotationally symmetrical with respect to at least one outer contour, is a circular connector, in particular an M12 circular connector, and the other component (11) is a housing of a pressure gauge for use in hygienic applications.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4240189A1 (en) 1992-11-30 1994-06-01 Linde Ag Process for welding workpieces using a laser beam and laser welding nozzle
DE202005016574U1 (en) 2005-10-20 2007-02-08 Kuka Schweissanlagen Gmbh Blowing device for a laser welding device comprises nozzles aligned to converge in a slanted manner to the axis of a laser beam and ejecting gas streams along a tangent ring
DE102009047096A1 (en) 2009-11-25 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Laser beam welding device for welding of workpieces in a joining zone, comprises a laser beam source, and guiding means, which guides a laser beam generated by the laser beam source over the joining zone
DE102017102983A1 (en) 2016-03-03 2017-09-07 General Electric Company Decoupled nozzle cap for a liquid-jet-guided laser
DE102019124704A1 (en) 2019-09-13 2021-03-18 Endress+Hauser SE+Co. KG Field device of automation technology

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4240189A1 (en) 1992-11-30 1994-06-01 Linde Ag Process for welding workpieces using a laser beam and laser welding nozzle
DE202005016574U1 (en) 2005-10-20 2007-02-08 Kuka Schweissanlagen Gmbh Blowing device for a laser welding device comprises nozzles aligned to converge in a slanted manner to the axis of a laser beam and ejecting gas streams along a tangent ring
DE102009047096A1 (en) 2009-11-25 2011-05-26 Robert Bosch Gmbh Laser beam welding device for welding of workpieces in a joining zone, comprises a laser beam source, and guiding means, which guides a laser beam generated by the laser beam source over the joining zone
DE102017102983A1 (en) 2016-03-03 2017-09-07 General Electric Company Decoupled nozzle cap for a liquid-jet-guided laser
DE102019124704A1 (en) 2019-09-13 2021-03-18 Endress+Hauser SE+Co. KG Field device of automation technology

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