DE102022004766A1

DE102022004766A1 - Method for laser beam welding of at least one component

Info

Publication number: DE102022004766A1
Application number: DE102022004766.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Steffens; Tobias Klüber; Daniel Lehmann
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2024-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen (10) wenigstens eines Bauelements (12), bei welchem mittels einer Schweißeinrichtung (18) durch einen von der Schweißeinrichtung (18) bereitgestellten und auf das Bauelement (12) gerichteten Laserstrahl (20) wenigstens eine Schweißnaht (22) in einem Schweißbereich (24) des Bauelements (12) hergestellt wird, wobei ein sich senkrecht zu einer Axialrichtung (26) des Laserstrahls (20) erstreckendes Strahlprofil (28) des Laserstrahls (20), welcher von der Schweißeinrichtung (18) bereitgestellt wird, zumindest in Umfangsrichtung (30) der Schweißnaht (22) einer vollständigen Kontur (32) der Schweißnaht (22) entspricht.The invention relates to a method for laser beam welding (10) of at least one component (12), in which at least one weld seam (20) is produced by means of a welding device (18) using a laser beam (20) provided by the welding device (18) and directed onto the component (12). 22) is produced in a welding area (24) of the component (12), a beam profile (28) of the laser beam (20) extending perpendicular to an axial direction (26) of the laser beam (20), which is provided by the welding device (18). is, at least in the circumferential direction (30) of the weld seam (22), corresponds to a complete contour (32) of the weld seam (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen wenigstens eines Bauelements gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for laser beam welding of at least one component according to the preamble of claim 1.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen wenigstens eines Bauelements bereits hinlänglich bekannt. Bei dem Verfahren wird mittels einer Schweißeinrichtung durch einen von der Schweißeinrichtung bereitgestellten, insbesondere von der Schweißeinrichtung ausgesendeten, und auf das Bauelement, insbesondere direkt, gerichteten Laserstrahl wenigstens eine Schweißnaht in einem Schweißbereich, insbesondere einem Nahtbereich, des Bauelements hergestellt beziehungsweise erstellt.A method for laser beam welding of at least one component is already well known from the general state of the art. In the method, at least one weld seam is produced or created in a welding area, in particular a seam area, of the component by means of a welding device by a laser beam provided by the welding device, in particular emitted by the welding device, and directed onto the component, in particular directly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen wenigstens eines Bauelements zu schaffen, so dass eine Qualität einer Schweißnaht besonders erhöht werden kann.The object of the present invention is to create a method for laser beam welding of at least one component, so that the quality of a weld seam can be particularly increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen wenigstens eines Bauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a method for laser beam welding of at least one component with the features of claim 1. Advantageous embodiments with useful developments of the invention are specified in the remaining claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass ein sich senkrecht zu einer Axialrichtung des Laserstrahls erstreckendes Strahlprofil des Laserstrahls, welcher von der Schweißeinrichtung, insbesondere zum Herstellen der Schweißnaht, bereitgestellt wird, zumindest in Umfangsrichtung der Schweißnaht, insbesondere ununterbrochen, einer vollständigen Kontur der, insbesondere zu schweißenden beziehungsweise geschweißten, Schweißnaht entspricht. Dies bedeutet, dass der Laserstrahl das Strahlprofil aufweist, welches senkrecht zu der Axialrichtung des Laserstrahls verläuft, wobei das Strahlprofil zumindest in Umfangsrichtung der Schweißnaht der vollständigen Kontur der Schweißnaht entspricht. In anderen Worten wird mittels des von der Schweißeinrichtung bereitgestellten beziehungsweise ausgesendeten Laserstrahls ein Abbild der mittels des Laserstrahls zu schweißenden Schweißnaht, das heißt ein Abbild der kompletten Kontur einer zu verschweißenden Verbindung, auf dem Bauelement, insbesondere auf einer Oberfläche des Bauelements beziehungsweise in dem Schweißbereich, abgebildet, um die Schweißnaht, insbesondere gemäß dem Abbild, herzustellen. Somit wird als der Laserstrahl beispielsweise ein geformtes Strahlprofil verwendet beziehungsweise angewendet, welches die komplette Kontur der zu schweißenden Verbindung ununterbrochen abbildet, und insbesondere im Prozess verschweißt. Unter dem Prozess kann insbesondere ein Schweißprozess verstanden werden. Wieder in anderen Worten wird mittels des Laserstrahls eine komplette Stoßkontur, insbesondere ringsherum, verschweißt, so dass weder Schweißnahtanfang noch Schweißnahtende der Schweißnaht entstehen. Somit werden mittels des Laserstrahls beispielsweise alle Bereiche der Schweißnaht, das heißt die komplette Schweißnaht, zeitgleich geschweißt beziehungsweise hergestellt.The method according to the invention provides that a beam profile of the laser beam, which extends perpendicular to an axial direction of the laser beam and is provided by the welding device, in particular for producing the weld seam, at least in the circumferential direction of the weld seam, in particular uninterrupted, a complete contour of the, in particular welding or welded, weld seam corresponds. This means that the laser beam has the beam profile which runs perpendicular to the axial direction of the laser beam, the beam profile corresponding to the complete contour of the weld seam at least in the circumferential direction of the weld seam. In other words, by means of the laser beam provided or emitted by the welding device, an image of the weld seam to be welded using the laser beam, that is, an image of the complete contour of a connection to be welded, is created on the component, in particular on a surface of the component or in the welding area. shown in order to produce the weld seam, in particular according to the image. Thus, for example, a shaped beam profile is used or applied as the laser beam, which continuously maps the complete contour of the connection to be welded, and in particular is welded in the process. The process can be understood in particular as a welding process. In other words, a complete joint contour, in particular all around, is welded using the laser beam, so that neither the start nor the end of the weld seam is created. For example, all areas of the weld seam, i.e. the entire weld seam, are welded or produced at the same time using the laser beam.

Unter der Stoßkontur kann insbesondere eine Kontur beziehungsweise eine Form eines Schweißstoßes verstanden werden. Unter dem Schweißstoß kann insbesondere ein Bereich, beispielsweise der Nahtbereich, verstanden werden, wobei in dem Bereich miteinander zu verschweißende Bauelemente, insbesondere das Bauelement und ein separat von dem Bauelement ausgebildetes, weiteres Bauelement, miteinander vereinigt werden.The joint contour can be understood to mean in particular a contour or a shape of a weld joint. The welding joint can be understood in particular to mean an area, for example the seam area, in which components to be welded together, in particular the component and a further component formed separately from the component, are combined with one another in the area.

Unter dem Strahlprofil kann insbesondere ein Querschnitt des Laserstrahls verstanden werden. Unter der Kontur der Schweißnaht kann insbesondere eine Form beziehungsweise eine Erstreckung der Schweißnaht verstanden werden. Die Kontur der Schweißnaht erstreckt sich vorzugsweise auf der Oberfläche des Bauelements. Insbesondere erstreckt sich die Kontur der Schweißnaht in einer Ebene, welche vorzugsweise senkrecht zu der Axialrichtung des Laserstrahls verläuft.The beam profile can be understood in particular as a cross section of the laser beam. The contour of the weld seam can be understood in particular to mean a shape or an extent of the weld seam. The contour of the weld seam preferably extends on the surface of the component. In particular, the contour of the weld seam extends in a plane which is preferably perpendicular to the axial direction of the laser beam.

Unter dem Laserstrahlschweißen kann insbesondere ein Schweißprozess beziehungsweise eine Schweißoperation verstanden werden, bei welcher mittels des von der Schweißeinrichtung bereitgestellten beziehungsweise ausgesendeten Laserstrahls geschweißt wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem Verfahren zum Laserstrahlschweißen um ein Verfahren zum Dichtschweißen, insbesondere mittels Laserstrahlschweißen beziehungsweise mittels des Laserstrahls. Unter dem Dichtschweißen kann insbesondere ein Herstellen einer dichten Verbindung zwischen zwei Bauelementen mittels Schweißen verstanden werden.Laser beam welding can in particular be understood as meaning a welding process or a welding operation in which welding takes place using the laser beam provided or emitted by the welding device. For example, the method for laser beam welding is a method for seal welding, in particular by means of laser beam welding or by means of the laser beam. Seal welding can be understood in particular to mean producing a tight connection between two components by means of welding.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Das Laserstrahlschweißen, insbesondere Dichtschweißen, von wenigstens einem Bauelement, insbesondere von zwei oder mehreren Bauelementen, kann mehreren Herausforderungen unterliegen. So kann bei einem herkömmlichen Verfahren zum Laserstrahlschweißen über beispielsweise eine Scanneroptik der Laserstrahl, insbesondere relativ zu dem Bauelement, bewegt werden, um die Schweißnaht herzustellen. Dies kann insbesondere als bewegter Strahl beziehungsweise als bewegter Schweißstrahl bezeichnet werden. Nachteilig kann dabei sein, dass der insbesondere als Anfang bezeichnete Schweißnahtanfang und das insbesondere als Ende bezeichnete Schweißnahtende der Schweißnaht entstehen, insbesondere dadurch, dass der Schweißstrahl von dem Schweißnahtanfang zu dem Schweißnahtende bewegt wird, um die Schweißnaht herzustellen. Zwar ist es prinzipiell denkbar, den Schweißnahtanfang und das Schweißnahtende außerhalb einer eigentlichen Dichtschweißzone zu positionieren oder den Schweißnahtanfang und das Schweißnahtende mehrmals mittels des Laserstrahls zu überfahren, beispielsweise mittels überlagerter Strahloszillation (Wobbeln), allerdings kann sich dies negativ auf die Qualität der Schweißnaht auswirken. Insbesondere kann bei Anwendung des bewegten Strahls sowohl der insbesondere als Einstieg bezeichnete Schweißnahtanfang als auch das Schweißnahtende einen Endkrater ausbilden, welcher eine potentielle Leckagestelle sein kann, so dass beispielsweise eine Gesamtbauteilverbindung undicht werden kann.The invention is based in particular on the following findings and considerations: Laser beam welding, in particular seal welding, of at least one component, in particular two or more components, can be subject to several challenges. In a conventional method for laser beam welding, for example, the laser beam can be moved, in particular relative to the component, via scanner optics in order to produce the weld seam. This can be referred to in particular as a moving beam or as a moving welding beam. It can be disadvantageous that the beginning of the weld seam, which is particularly referred to as the beginning, and in particular The weld end of the weld seam, referred to as the end, is created, in particular by the welding beam being moved from the start of the weld seam to the end of the weld seam in order to produce the weld seam. Although it is in principle conceivable to position the start and end of the weld seam outside of an actual sealing weld zone or to pass over the start and end of the weld seam several times using the laser beam, for example by means of superimposed beam oscillation (wobbling), this can have a negative effect on the quality of the weld seam. In particular, when using the moving beam, both the beginning of the weld seam, which is referred to in particular as the entry point, and the end of the weld seam can form an end crater, which can be a potential leak point, so that, for example, an entire component connection can become leaky.

Demgegenüber kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Qualität der Schweißnaht beziehungsweise eine Qualität des Schweißprozesses, insbesondere der Schweißverbindung, besonders erhöht werden. Dadurch, dass das Strahlprofil des Laserstrahls zumindest in Umfangsrichtung der Schweißnaht der vollständigen Kontur der Schweißnaht entspricht, kann ein besonders verbessertes Dichtschweißen bewirkt werden, insbesondere durch Entfall von potentiellen Fehlerstellen wie Schweißnahtanfang und Schweißnahtende. Ferner kann ein Bauteilverzug beim Schweißen, insbesondere durch symmetrische und zeitgleiche Erwärmung, besonders reduziert beziehungsweise vermieden werden. Ferner kann die Schweißnaht rings der gesamten Stoßgeometrie besonders homogen ausgeprägt beziehungsweise ausgebildet werden. Insgesamt ist erkennbar, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen, insbesondere Dichtschweißen, mittels geformter Laserstrahlkontur bereitgestellt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei besonders vielen, insbesondere bei allen, zu verschweißenden Werkstoffen angewendet werden. Ferner kann eine Flexibilität gegenüber der Stoßgeometrie besonders hoch sein. Zudem können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens neue Konstruktionsmöglichkeiten geschaffen werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach in aktuelle beziehungsweise bestehende Produktionsabläufe integriert werden. Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zum Dichtschweißen von Batteriegehäusen, beispielsweise eines Stutzens an einer Befüllöffnung. Somit kann es sich bei dem Bauelement beispielsweise um ein Gehäuseelement eines Speichergehäuses für einen elektrischen Energiespeicher handeln.In contrast, the method according to the invention can be used to particularly increase the quality of the weld seam or a quality of the welding process, in particular of the welded connection. Because the beam profile of the laser beam corresponds to the complete contour of the weld seam at least in the circumferential direction of the weld seam, a particularly improved seal welding can be achieved, in particular by eliminating potential defect points such as the start and end of the weld seam. Furthermore, component distortion during welding can be particularly reduced or avoided, in particular through symmetrical and simultaneous heating. Furthermore, the weld seam can be particularly homogeneous around the entire joint geometry. Overall, it can be seen that the method according to the invention can be used to provide a method for laser beam welding, in particular seal welding, using a shaped laser beam contour. The method according to the invention can be used with a particularly large number, in particular with all, materials to be welded. Furthermore, flexibility with respect to the joint geometry can be particularly high. In addition, new design options can be created using the method according to the invention. In particular, the method according to the invention can be integrated particularly easily into current or existing production processes. The method according to the invention is particularly suitable, for example, for seal-welding battery housings, for example a nozzle at a filling opening. The component can therefore be, for example, a housing element of a storage housing for an electrical energy storage device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of to abandon invention.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 schematische Darstellungen unterschiedlicher Konturen einer Schweißnaht, welche mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden können; und
3 schematische Darstellungen unterschiedlicher Stoßgeometrien, welche mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens verschweißt werden können.

Show:

1 a schematic representation of process steps of a process according to the invention;
2 schematic representations of different contours of a weld seam, which can be produced using a method according to the invention; and
3 schematic representations of different joint geometries, which can be welded using a method according to the invention.

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 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Laserstrahlschweißen 10 wenigstens eines Bauelements 12. Dabei sind in 1 exemplarisch vier Schritte A-D des Verfahrens gezeigt. Vorzugsweise werden bei dem Verfahren das Bauelement 12 und ein separat von dem Bauelement 12 ausgebildetes, zweites Bauelement 14 miteinander verschweißt, das heißt mittels Schweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen 10, miteinander verbunden. 1 shows a schematic representation of a method for laser beam welding 10 of at least one component 12 1 Four steps AD of the process are shown as an example. Preferably, in the method, the component 12 and a second component 14 formed separately from the component 12 are welded together, that is, connected to one another by means of welding, in particular laser beam welding 10.

Das erste Bauelement 12 ist beispielsweise ein Gehäuseelement, beispielsweise für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Somit kann unter dem ersten Bauelement 12 beispielsweise ein Speichergehäuse verstanden werden. Das Bauelement 12 kann insbesondere als erstes Bauelement 12 bezeichnet werden. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Bauelement 12 wenigstens eine Öffnung 16 auf, welche beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Die Öffnung 16 ist beispielsweise eine Befüllöffnung, insbesondere zum Befüllen des Gehäuseelements. Das zweite Bauelement 14 ist beispielsweise ein Abdeckelement, insbesondere ein Deckel, vorzugsweise zum Verschließen der Öffnung 16. Somit kann das erste Bauelement 12 beispielsweise als ein Grundbauteil ausgebildet sein und das zweiten Bauelement 14 kann beispielsweise als Verschlussbauteil ausgebildet sein.The first component 12 is, for example, a housing element, for example for an electrical energy storage device, in particular for a motor vehicle. The first component 12 can therefore be understood to mean, for example, a storage housing. The component 12 can in particular be referred to as the first component 12. In the in 1 In the exemplary embodiment shown, the first component 12 has at least one opening 16, which is designed, for example, as a through opening. The opening 16 is, for example, a filling opening, in particular for filling the housing element. The second component 14 is, for example, a cover element, in particular a lid, preferably for closing the opening 16. The first component 12 can therefore be designed, for example, as a basic component and the second component 14 can be designed, for example, as a closure component.

Beispielsweise ist bei einem ersten der Schritte A das zweite Bauelement 14, insbesondere zunächst, von dem ersten Bauelement 12 beabstandet, das heißt nicht in der Öffnung 16 angeordnet. Beispielsweise wird bei einem, insbesondere nach dem ersten Schritt A stattfindenden, zweiten Schritt B das zweite Bauelement 14, insbesondere direkt, an dem ersten Bauelement 12, insbesondere in der Öffnung 16, angeordnet, wodurch beispielsweise die Öffnung 16 von dem zweiten Bauelement 14 verschlossen wird.For example, in a first step A, the second component 14 is, in particular initially, spaced from the first component 12, that is, not arranged in the opening 16. For example, in a second step B, which takes place in particular after the first step A, the second component 14 is arranged, in particular directly, on the first component 12, in particular in the opening 16, whereby, for example, the opening 16 is closed by the second component 14 .

Bei dem Verfahren wird, insbesondere bei einem nach dem zweiten Schritt B stattfindenden, dritten Schritt C, mittels einer Schweißeinrichtung 18 durch wenigstens einen von der Schweißeinrichtung 18 bereitgestellten beziehungsweise ausgesendeten und auf das erste Bauelement 12, und insbesondere auf das zweite Bauelement 14, gerichteten Laserstrahl 20 wenigstens eine Schweißnaht 22 in einem Schweißbereich 24 des ersten Bauelements 12, und insbesondere des zweiten Bauelements 14, hergestellt, insbesondere um die Bauelemente 12, 14 miteinander zu verschweißen. Unter dem Schweißbereich 24 kann insbesondere der Nahtbereich verstanden werden. Über die Schweißnaht 22 können die Bauelemente 12, 14 miteinander verbunden werden.In the method, in particular in a third step C taking place after the second step B, by means of a welding device 18 by at least one laser beam provided or emitted by the welding device 18 and directed onto the first component 12, and in particular onto the second component 14 20 at least one weld seam 22 is produced in a welding area 24 of the first component 12, and in particular of the second component 14, in particular in order to weld the components 12, 14 to one another. The welding area 24 can be understood to mean in particular the seam area. The components 12, 14 can be connected to one another via the weld seam 22.

Um eine Qualität der Schweißnaht 22 besonders erhöhen zu können, ist es vorgesehen, dass ein sich senkrecht zur einer Axialrichtung 26 des Laserstrahls 20 erstreckendes Strahlprofil 28 des Laserstrahls 20, welcher von der Schweißeinrichtung 18, insbesondere zum Herstellen der Schweißnaht 22, bereitgestellt wird, zumindest in Umfangsrichtung 30 der Schweißnaht 22, insbesondere ununterbrochen, einer vollständigen Kontur 32 der, insbesondere zu schweißenden beziehungsweise geschweißten, Schweißnaht 22 entspricht.In order to be able to particularly increase the quality of the weld seam 22, it is provided that a beam profile 28 of the laser beam 20 which extends perpendicular to an axial direction 26 of the laser beam 20 and which is provided by the welding device 18, in particular for producing the weld seam 22, at least in the circumferential direction 30 of the weld seam 22, in particular uninterrupted, corresponds to a complete contour 32 of the weld seam 22, in particular to be welded or welded.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Schweißnaht 22, insbesondere vollständig, hergestellt beziehungsweise geschweißt wird, während eine Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl 20, insbesondere der Schweißeinrichtung 18, und dem ersten Bauelement 12, und insbesondere dem zweiten Bauelement 14, unterbleibt. Dies bedeutet, dass der Laserstrahl 20 nicht, insbesondere relativ zu dem ersten Bauelement 12, insbesondere relativ zu dem zweiten Bauelement 14, bewegt wird, während das Laserstrahlschweißen 10 durchgeführt wird. In anderen Worten werden die Bauelemente 12, 14 mittels des Laserstrahls 20 bei starr stehender Optik der Schweißeinrichtung 18 miteinander verschweißt. Insbesondere unterbleibt die Relativbewegung während des vollständigen Verfahrens. Das Verfahren ist somit vorzugsweise frei von der Relativbewegung. Dadurch kann die Schweißnaht 22 besonders präzise hergestellt werden. Insbesondere können dabei Fehlerstellen wie Schweißnahtanfang und Schweißnahtende vermieden werden, wodurch eine Dichtigkeit einer Schweißverbindung, insbesondere der Schweißverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauelement 12, 14, besonders erhöht werden kann beziehungsweise hergestellt werden kann. Durch das Unterbleiben der Relativbewegung beziehungsweise durch die starr stehende Optik kann eine Positioniergenauigkeit der Schweißnaht 22 besonders verbessert werden.It is preferably provided that the weld seam 22 is produced or welded, in particular completely, while there is no relative movement between the laser beam 20, in particular the welding device 18, and the first component 12, and in particular the second component 14. This means that the laser beam 20 is not moved, in particular relative to the first component 12, in particular relative to the second component 14, while the laser beam welding 10 is being carried out. In other words, the components 12, 14 are welded together using the laser beam 20 with the optics of the welding device 18 stationary. In particular, the relative movement does not occur during the complete process. The method is therefore preferably free of relative movement. This allows the weld seam 22 to be produced particularly precisely. In particular, fault points such as the start and end of the weld seam can be avoided, whereby the tightness of a welded connection, in particular the welded connection between the first and the second component 12, 14, can be particularly increased or produced. By eliminating the relative movement or by the rigid optics, the positioning accuracy of the weld seam 22 can be particularly improved.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Oberfläche 34, auf welcher die Schweißnaht 22 angeordnet beziehungsweise hergestellt wird, in einer ersten Raumrichtung X und einer zweiten Raumrichtung Y. Bei der Oberfläche 34 handelt es sich vorzugsweise um die Oberfläche 34 des ersten Bauelements 12. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Axialrichtung 26 des Laserstrahls 20 in einer Senkrecht zu den Raumrichtungen X, Y verlaufenden, dritten Raumrichtung Z.In the in 1 In the exemplary embodiment shown, a surface 34 on which the weld seam 22 is arranged or produced extends in a first spatial direction X and a second spatial direction Y. The surface 34 is preferably the surface 34 of the first component 12. In the in 1 In the exemplary embodiment shown, the axial direction 26 of the laser beam 20 runs in a third spatial direction Z, which runs perpendicular to the spatial directions X, Y.

In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Kontur 32 der Schweißnaht 22, welche mit dieser Schweißeinrichtung 18, insbesondere durch den von der Schweißeinrichtung 18 bereitgestellten beziehungsweise ausgesendeten Laserstrahl 20, hergestellt wird, als, insbesondere vollständig, geschlossenes Profil 36, insbesondere Hohlprofil, ausgebildet ist beziehungsweise wird. In anderen Worten wird eine umlaufende, insbesondere dichte, Schweißnaht 22, mittels des Laserstrahls 20 erstellt beziehungsweise hergestellt. Dies ist beispielsweise in 1 bei einem vierten Schritt D veranschaulicht, bei welchem die Bauelemente 12, 14 fertig beziehungsweise vollständig miteinander verschweißt sind. Somit ist das Laserstrahlschweißen 10, insbesondere das Verfahren beispielweise bei dem vierten Schritt abgeschlossen. Durch das geschlossene Profil 36 können die Bauelemente 12, 14 besonders sicher, und insbesondere besonders dicht, miteinander verschweißt werden. Insbesondere ist das Strahlprofil 28 des Laserstrahls 20 als geschlossenes Profil, insbesondere als Hohlprofil, ausgebildet.In a further embodiment, it is provided that the contour 32 of the weld seam 22, which is produced with this welding device 18, in particular by the laser beam 20 provided or emitted by the welding device 18, is designed as a, in particular completely, closed profile 36, in particular a hollow profile is or will be. In other words, a circumferential, in particular dense, weld seam 22 is created or produced by means of the laser beam 20. This is for example in 1 illustrated in a fourth step D, in which the components 12, 14 are finished or completely welded together. Thus, the laser beam welding 10, in particular the method, is completed, for example, in the fourth step. Due to the closed profile 36, the components 12, 14 can be welded together particularly securely, and in particular particularly tightly. In particular, the beam profile 28 of the laser beam 20 is designed as a closed profile, in particular as a hollow profile.

In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Profil 36 beziehungsweise die Kontur 32 der Schweißnaht 22 als Rundprofil 38 oder als Rechteckprofil 40 beziehungsweise als Rechteck oder asymmetrisches Profil 42 ausgebildet ist beziehungsweise wird. Dies ist in 2 exemplarisch veranschaulicht. Dabei sind in 2 mehrere exemplarische Ausführungsformen der miteinander verschweißten Bauelemente 12, 14 gezeigt, wobei in der jeweiligen Ausführungsform das Profil 36 der Schweißnaht 22 jeweils unterschiedlich ist. Somit kann das Strahlprofil 28 an eine Bauteilgeometrie der zu verschweißenden Bauelemente 12, 14 angepasst werden. Dadurch können die Bauelemente 12, 14, insbesondere besonders flexibel, bedarfsgerecht miteinander verbunden werden. Das Rundprofil 38 ist beispielsweise kreisrund, insbesondere als Kreis beziehungsweise Kreisprofil oder als Ring beziehungsweise Ringprofil, ausgebildet. Alternativ ist das Rundprofil 38 beispielsweise als Oval beziehungsweise ovalförmig ausgebildet. Das Rechteckprofil 40 ist beispielsweise als Quadrat beziehungsweise als Quadratprofil ausgebildet. Unter dem asymmetrischen Profil 42 kann insbesondere eine asymmetrische Kontur beziehungsweise eine asymmetrische Form verstanden werden. Insbesondere ist das Strahlprofil 28 des Laserstrahls 20 beispielsweise als Rundprofil, insbesondere als Kreis beziehungsweise Ring oder Oval, als Rechteckprofil, insbesondere als Quadrat, oder als asymmetrisches Profil ausgebildet.In a further embodiment, it is provided that the profile 36 or the contour 32 of the weld seam 22 is or will be designed as a round profile 38 or as a rectangular profile 40 or as a rectangle or asymmetrical profile 42. This is in 2 illustrated as an example. There are in 2 several exemplary embodiments of the components 12, 14 welded together are shown, the profile 36 of the weld seam 22 being different in the respective embodiment. Thus the beam profile 28 can be adapted to a component geometry of the components 12, 14 to be welded. As a result, the components 12, 14 can be connected to one another in a particularly flexible manner as required. The round profile 38 is, for example, circular, in particular as a circle or circular profile or as a ring or ring profile. Alternatively, the round profile 38 is designed, for example, as an oval or oval-shaped. The rectangular profile 40 is designed, for example, as a square or as a square profile. The asymmetrical profile 42 can be understood in particular to mean an asymmetrical contour or an asymmetrical shape. In particular, the beam profile 28 of the laser beam 20 is designed, for example, as a round profile, in particular as a circle or ring or oval, as a rectangular profile, in particular as a square, or as an asymmetrical profile.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Strahlprofil 28 des Laserstrahls 20 an einer ersten Position 44 eine erste Form auf und an einer, insbesondere in der dritten Raumrichtung Z, von der ersten Position 44 beabstandeten, zweiten Position 46 eine von der ersten Form unterschiedliche, zweite Form auf. Insbesondere ist die erste Form kleiner als die zweite Form. Somit ist der Laserstrahl 20 beispielsweise als, insbesondere hohler, Kegelstumpf ausgebildet. Dies bedeutet, dass es sich bei dem Strahlprofil 28 beispielsweise um einen Querschnitt eines Kegelstumpfes handelt. In 1 ist ein Winkel 48 zwischen einer, insbesondere äußeren, Mantelfläche des Kegelstumpfes und der Axialrichtung 26 gezeigt. Der Winkel 48 ist beispielsweise mindestens, insbesondere genau, 5,5° und/oder beispielsweise höchstens, insbesondere genau, 57,5°.In the in 1 In the exemplary embodiment shown, the beam profile 28 of the laser beam 20 has a first shape at a first position 44 and a second position different from the first shape at a second position 46, which is spaced apart from the first position 44, in particular in the third spatial direction Z. In particular, the first shape is smaller than the second shape. The laser beam 20 is therefore designed, for example, as a truncated cone, in particular a hollow one. This means that the beam profile 28 is, for example, a cross section of a truncated cone. In 1 an angle 48 is shown between a, in particular outer, lateral surface of the truncated cone and the axial direction 26. The angle 48 is, for example, at least, in particular precisely, 5.5° and/or for example at most, in particular precisely, 57.5°.

In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Laserstrahl 20 zum Herstellen der Schweißnaht 22 mit dieser Schweißeinrichtung 18 gepulst bereitgestellt beziehungsweise ausgesendet wird. In anderen Worten handelt es sich bei dem Laserstrahl 20 um einen gepulsten Laserstrahl 20. Dies bedeutet insbesondere, dass die Schweißnaht 22 mittels eines oder mehrerer hintereinander folgender Laserpulse geschweißt beziehungsweise hergestellt wird. Dadurch kann eine Taktzeit zum Verschweißen der Bauelemente 12, 14 besonders reduziert werden, insbesondere durch Einsatz von besonders schneller Laserpulse. Ferner kann ein Energieaufwand zum Schweißen besonders gering gehalten werden. Dies bedeutet, dass durch das Laserpulsen beispielsweise eine Energieeinsparung erzielt werden kann. Unter dem Laserpuls kann insbesondere ein Laserpuls mit konturiertem Laserstrahl verstanden werden. Eine Pulsdauer des Laserstrahls 20 ist beispielsweise kleiner, insbesondere genau, 5 Sekunden. In anderen Worten wird beispielsweise mittels eines oder mehrerer Pulse mit einer Pulsdauer von ≤ 5 Sekunden geschweißt. Eine Pulsleistung ist beispielsweise ≥ 250 Watt. Unter der Pulsleistung kann insbesondere eine von der Schweißeinrichtung 18 bereitgestellte beziehungsweise aufzubringende Leistung, insbesondere zum Schweißen, verstanden werden.In a further embodiment, it is provided that the laser beam 20 is provided or emitted in a pulsed manner with this welding device 18 for producing the weld seam 22. In other words, the laser beam 20 is a pulsed laser beam 20. This means in particular that the weld seam 22 is welded or produced by means of one or more consecutive laser pulses. As a result, a cycle time for welding the components 12, 14 can be particularly reduced, in particular by using particularly fast laser pulses. Furthermore, energy expenditure for welding can be kept particularly low. This means that energy savings can be achieved through laser pulsing, for example. The laser pulse can in particular be understood to mean a laser pulse with a contoured laser beam. A pulse duration of the laser beam 20 is, for example, smaller, in particular precisely, 5 seconds. In other words, for example, welding is carried out using one or more pulses with a pulse duration of ≤ 5 seconds. A pulse power is, for example, ≥ 250 watts. The pulse power can in particular be understood to mean a power provided or to be applied by the welding device 18, in particular for welding.

3 zeigt die Bauelemente 12, 14 in jeweiligen schematischen Teilschnittansichten zum Veranschaulichendes Laserstrahlschweißens 10 mit unterschiedlichen, insbesondere beispielhaften, Stoßgeometrien. In einer ersten Ausführungsform E liegt am Überlappstoß eine Kehlnaht vor. In einer, insbesondere von der ersten Ausführungsform E unterschiedlichen, zweiten Ausführungsform F liegt eine I-Naht am, insbesondere konischen beziehungsweise konisch zulaufenden, Stumpfstoß vor. In einer, insbesondere von den Ausführungsformen E, F unterschiedlichen, dritten Ausführungsform G liegt am V-Stoß eine I-Naht vor. Somit handelt es sich bei den Schweißgeometrien beispielsweise um eine Kehlnaht am Überlappstoß, eine I-Naht am Stumpfstoß oder um eine I-Naht am V-Stoß. 3 shows the components 12, 14 in respective schematic partial sectional views to illustrate the laser beam welding 10 with different, in particular exemplary, butt geometries. In a first embodiment E there is a fillet weld at the overlap joint. In a second embodiment F, which in particular differs from the first embodiment E, there is an I-seam on the, in particular conical or conically tapered, butt joint. In a third embodiment G, which is particularly different from embodiments E, F, there is an I-seam at the V-joint. The welding geometries are, for example, a fillet weld on the lap joint, an I-seam on the butt joint or an I-seam on the V-joint.

Insgesamt ist erkennbar, dass bei dem Verfahren die Schweißeinrichtung 18, insbesondere eine Schweißoptik, derart über einer Fügestelle an den Bauelementen 12, 14 positioniert werden kann, sodass eine komplette Stoßkontur mittels eines oder mehrerer hintereinander folgender Laserpulse bei starr stehender Optik ringsherum verschweißt werden kann und insbesondere weder Schweißnahtanfang noch Schweißnahtende entstehen.Overall, it can be seen that in the method the welding device 18, in particular a welding optics, can be positioned over a joint on the components 12, 14 in such a way that a complete joint contour can be welded all around by means of one or more successive laser pulses with the optics stationary and In particular, neither the start nor the end of the weld seam occurs.

Eine Strahlformung des Laserstrahls 20, insbesondere des Strahlprofils 28, kann beispielsweise durch optische Elemente in der Schweißoptik und/oder in einer Strahlquelle und/oder in einem Lichtleitkabel erfolgen.Beam shaping of the laser beam 20, in particular the beam profile 28, can be carried out, for example, by optical elements in the welding optics and/or in a beam source and/or in a light guide cable.

Claims

Method for laser beam welding (10) of at least one component (12), in which at least one weld seam (22) is produced in one by means of a welding device (18) by a laser beam (20) provided by the welding device (18) and directed onto the component (12). Welding region (24) of the component (12) is produced, characterized in that a beam profile (28) of the laser beam (20) extending perpendicular to an axial direction (26) of the laser beam (20), which is provided by the welding device (18). , at least in the circumferential direction (30) of the weld seam (22) corresponds to a complete contour (32) of the weld seam (22).

Procedure according to Claim 1 characterized in that the weld seam (22) is produced while there is no relative movement between the laser beam (20) and the component (12).

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the contour (32) of the weld seam (22), which is produced by means of the welding device (18), is designed as a closed profile (36).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the profile (36) is designed as a round profile (38), as a rectangular profile (40) or as an asymmetrical profile (42).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam (20) for producing the weld seam (22) is provided in a pulsed manner by means of the welding device.