DE102022102517A1 - Schweißverfahren zum Verbinden eines rechteckförmigen Drahts und eines plattenartigen Bauteils - Google Patents

Schweißverfahren zum Verbinden eines rechteckförmigen Drahts und eines plattenartigen Bauteils Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren (3) zum Verbinden eines rechteckartigen Drahts (2) aus einem Kupfermaterial und einem plattenartigen Bauteil (1) aus dem Kupfermaterial, wobei das plattenartige Bauteil (1) eine Aussparung (4), wobei das Verfahren (3) die folgenden Schritte aufweist: Positionieren des rechteckartigen Drahts (2) in der Aussparung (4) derart, dass eine Stirnseite (5) des Drahts (2) und eine Oberfläche (6) des plattenartigen Bauteils (1) eine gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche bilden, wobei die Schweißfläche eine Grenzlinie (7) aufweist, entlang der sich der Draht (2) und die Aussparung (4) zumindest abschnittsweise berühren, und Beaufschlagen der Schweißfläche mit einem Brennfleck eines Schweißstrahls zum lokalen Aufschmelzen des Kupfermaterials zur Ausbildung einer die Stirnfläche (5) und die Oberfläche (6) überlappenden Schweißstruktur, wobei der Brennfleck entlang einer L-förmigen oder U-förmigen Schweißkontur (8) verfahren wird, die zumindest abschnittsweise in einem vorbestimmten Abstand (a1, a2, a3, a4, a5, a6) zur Grenzlinie (7) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißverfahren, insbesondere ein Laserschweißverfahren, zum elektrischen und mechanischen Verbinden eines rechteckartigen Drahts aus einem Kupfermaterial und einem plattenartigen Bauteil aus dem Kupfermaterial.
  • Stand der Technik
  • Im Bereich der Elektromotoren ist es teilweise erforderlich, rechteckförmige Drähte, sogenannte Pins, aus Kupfer mit einer Platte oder einer Schiene aus Kupfer elektrisch und/oder mechanisch zu verbinden.
  • Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Schweißverfahren bekannt. Allgemein kann man sagen, dass die Wahl des Schweißverfahrens im Wesentlichen von der Schweißkontur, dem Energieeintrag des Schweißstrahls, sowie der Verfahrensgeschwindigkeit des Schweißstrahls abhängt.
  • Dabei ist es unter anderem bekannt, zwei Bauteile dadurch miteinander zu verschweißen, dass durch Einbringen eines Energieeintrags durch einen Schweißstrahl das Material der Bauteile aufgeschmolzen wird, miteinander verschmilzt und anschließend zu einer Schweißstruktur erkaltet, die die beiden Bauteile elektrisch und/oder mechanisch miteinander verbindet. So offenbart bspw. die DE 10 2019 203 350 A1 ein Schweißverfahren, bei dem die beiden miteinander zu verschweißenden Bauteile zueinander ausgerichtet und miteinander verspannt werden und anschließend durch das Folgen von Schweißkonturen miteinander verschweißt werden.
  • Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, eine bekanntes Schweißverfahren zu verbessern, insbesondere ein Schweißverfahren bereitzustellen, das eine zwei Bauteile elektrisch und/oder mechanisch verbindende Schweißstruktur ermöglicht, die einen reduzierten Bauraumbedarf, eine reduzierte Spritzerbildung und/oder eine reduzierte Porenbildung aufweist.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Schweißverfahren bereitzustellen, das insbesondere eine zwei Bauteile elektrisch und/oder mechanisch verbindende Schweißstruktur ermöglicht, die einen reduzierten Bauraumbedarf, eine reduzierte Spritzerbildung und/oder eine reduzierte Porenbildung aufweist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
  • Das erfindungsgemäße Schweißverfahren, insbesondere ein Laserschweißverfahren, dient zum elektrischen und/oder mechanischen Verbinden eines rechteckartigen Drahts aus einem Kupfermaterial und einem plattenartigen Bauteil aus dem Kupfermaterial, wobei das plattenartige Bauteil zumindest eine Aussparung aufweist. Dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
    • Positionieren des rechteckartigen Drahts in der Aussparung des plattenartigen Bauteils derart, dass eine im Wesentlichen rechteckige Stirnseite des Drahts und eine Oberfläche des plattenartigen Bauteils eine gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche bilden, wobei die Schweißfläche eine L-förmige oder U-förmige Grenzlinie aufweist, entlang der sich der Draht und die Aussparung zumindest abschnittsweise im Wesentlichen spaltfrei berühren, und
    • Beaufschlagen der Schweißfläche mit einem Brennfleck eines Schweißstrahls, insbesondere eines Laserstrahls, zum lokalen Aufschmelzen des Kupfermaterials zur Ausbildung einer die Stirnfläche und die Oberfläche überlappenden Schweißstruktur, wobei der Brennfleck entlang einer im Wesentlichen L-förmigen oder im Wesentlichen U-förmigen Schweißkontur verfahren wird, die zumindest abschnittsweise in einem vorbestimmten Abstand zur Grenzlinie angeordnet ist.
  • Der rechteckartige Draht kann auch als ein Pin bezeichnet werden. Das plattenartige Bauteil kann als eine Platte oder als eine Schiene ausgebildet sein, und die Aussparung kann auch als eine Tasche bezeichnet werden.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die Schweißstruktur den Draht und das plattenartige Bauteil derart miteinander verbindet, dass eine ausreichende elektrische und mechanische Kontaktierung erzielt wird, wobei insbesondere eine thermische Beeinträchtigung einer Isolation des Drahts reduziert ist. Ferner kann die Bildung von Spritzern und Poren reduziert werden. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren, die Schweißkontur, die der Schweißstrahl während der Verfahrens abfährt, an äußere Rahmenbedingungen für die zu erzeugende Schweißstruktur anzupassen, wie bspw. an vorgegebene Längen- und/oder Breiten- und/oder Höhenverhältnisse des rechteckartigen Drahts und des plattenartigen Bauteils. Dadurch kann die Schweißstruktur bspw. Luft- und Kriechstrecken für die Hochvoltsicherheit in einem Elektromotor gewährleisten. Darüber hinaus kann die Schweißkontur bspw. so angepasst werden, dass die resultierende Schweißstruktur eine Montage nachfolgender Bauteile ermöglicht und/oder einen vorgegebenen, begrenzten Bauraum nicht überschreitet. Insbesondere kann die Schweißkontur so angeordnet sein, dass sie die Grenzlinie zumindest einmal kreuzt.
  • Die Anordnung der Schweißkontur nahe der Grenzlinie, die auch als Grenzkontur bezeichnet werden kann, ermöglicht es, dass das durch den Schweißstrahl aufgeschmolzene Material in die Grenzlinie bzw. die Grenzkontur hineinläuft und so, nach dem Abkühlen, den Draht und das plattenartige Bauteil miteinander verbindet. Dabei kann die Schweißkontur zumindest abschnittsweise auch auf der Grenzlinie, also mit einem Abstand von 0 mm zur Grenzlinie, angeordnet sein.
  • Mit anderen Worten kann man sagen, dass der rechteckartige Draht über eine vorbestimmte, insbesondere L- oder U-formartige, Schweißkontur mit der Aussparung in dem plattenartigen Bauteil verbunden wird. Der Draht steht dabei insbesondere im Wesentlichen rechtwinklig zum plattenartigen Bauteil. Diese Anordnung entspricht bspw. in einem Stator eines Elektromotors einem vertikal stehenden Draht und einer horizontal ausgerichteten Platte. Der Draht kann bspw. mittels einer geeigneten Spannvorrichtung in eine Ecke der Aussparung gedrückt und gehalten werden, sodass an zwei aneinander angrenzenden Seiten der Aussparung ein im Wesentlichen spaltfreier Zustand vorliegt, d.h., dass der Draht an zwei aneinander angrenzenden Seiten der Aussparung anliegt. Die Form der Schweißkontur ist insbesondere abhängig von der Form der Grenzlinie, die auch als Grenzkontur bezeichnet werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Aussparung ein L-förmiges, ein U-förmiges oder ein rechteckförmiges Querschnittsprofil auf. Die Form der Aussparung hat einen Einfluss auf die Form der Schweißkontur. Das bedeutet, ist die Aussparung L-förmig ausgebildet, ist die Schweißkontur ebenfalls L-förmig, und ist die Aussparung U-förmig ausgebildet, ist die Schweißkontur ebenfalls U-förmig ausgebildet. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Aussparung U-förmig ist, die Schweißkontur jedoch L-förmig ausgeführt ist. Ferner ist es bei einer rechteckförmigen Aussparung denkbar, eine L-förmige Schweißkontur oder eine U-förmige Schweißkontur zu verwenden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist in einem Abschnitt der Grenzlinie zwischen dem Draht und der Aussparung ein Spalt angeordnet. Das bedeutet, dass der Draht und die Aussparung in diesem Abschnitt zueinander beabstandet angeordnet sind, sich also nicht berühren. Eine solche Spaltbildung kann, insbesondere toleranzbedingt, bei U-förmigen oder rechteckförmigen Aussparungen auftreten. Die Schweißkontur kann in diesem Abschnitt an die Spaltbildung derart angepasst werden, dass ein Schließen des Spalts durch das aufgeschmolzene Material möglich ist, ohne dass es im Bereich der Spaltbildung durch den Schweißstrahl zu ungewollten und/oder unerwünschten Beschädigungen an dem Draht oder dem plattenartigen Bauteil kommt.
  • Gemäß einer Ausführungsform fährt der Brennfleck die Schweißkontur zumindest einmal ab. Gemäß einer weiteren Ausführungsform fährt der Brennfleck die Schweißkontur zumindest abschnittsweise mehrmals ab. Dabei kann der Brennfleck Abschnitte der Schweißkontur unterschiedlich oft abfahren. Insbesondere kann die Schweißkontur bis zu sieben Mal, insbesondere zwei bis fünf Mal, weiter insbesondere zwei bis drei Mal, abgefahren werden. Dabei ist es bspw. möglich, einen Energieeintrag des Schweißstrahls in die Schweißfläche bei jedem Abfahren der Schweißkontur zu verändern und somit das Aufschmelzen des Materials zu beeinflussen.
  • Durch das unterschiedlich häufige Abfahren von Abschnitten der Schweißkontur, wie z.B. drei Mal einen Schweißkonturabschnitt, der auf dem plattenartigen Bauteil angeordnet ist und zwei Mal einen Schweißkonturabschnitt, der auf dem Draht angeordnet ist, entsteht eine unterschiedliche Gewichtung, wodurch das Material zum Verbinden der Teile zu unterschiedlichen Teilen von dem Draht bzw. dem plattenartigen Bauteil kommen. Daher wird die unterschiedliche Gewichtung insbesondere dann verwendet, wenn die zu verschweißenden Partner, also der Draht und das plattenartige Bauteil, unterschiedliche Massen aufweisen.
  • Zusätzlich ist es denkbar, den Abstand der Schweißkontur bei jedem Abfahren zumindest gering zu verändert. Zum Beispiel kann der Abstand der Schweißkontur zur Grenzlinie beim ersten Abfahren 0,3 mm betragen und beim darauffolgenden Abfahren 0,2 mm betragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Schweißkontur ferner eine Einlaufkontur und/oder eine Auslaufkontur auf, die insbesondere mit einer Startrampe bzw. mit einer Endrampe kombiniert ist. Die Einlaufkontur sowie die Auslaufkontur, werden beide, sofern beide vorhanden, in einem Bereich angeordnet, der die Qualität der Verbindung zwischen dem Draht und dem plattenartigen Bauteil sowie auf die Qualität der zu erzeugenden Schweißstruktur einen vernachlässigbaren, insbesondere keinen, Einfluss hat. So kann die Spritzerbildung in der Schweißstruktur weiter reduziert werden.
  • Unter dem Begriff „Rampe“ allgemein ist eine im Wesentlichen stetige Veränderung der Schweißstrahlleistung zu verstehen. Das bedeutet, dass die Startrampe ein stetiges Steigern der Schweißstrahlleistung von einem vorbestimmten, insbesondere reduzierten Ausgangswert auf einen vorbestimmten Zielwert beschreibt, und die Endrampe ein stetiges Reduzieren der Schweißstrahlleistung von dem vorbestimmten Zielwert auf einen borbestimmten, insbesondere reduzierten, Endwert, bspw. den Ausgangswert, beschreibt. Dadurch kann die Spritzerbildung in der Schweißstruktur in Kombination mit der Startrampe und/oder der Endrampe noch weiter reduziert werden
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Abstand zur Grenzlinie etwa 0 mm bis 0,5 mm, insbesondere etwa 0,2 mm bis 0,5 mm. Diese Abstände ermöglichen es, ausreichend Material aufzuschmelzen, um den Draht und das plattenartige Bauteil elektrisch sowie mechanisch zu verbinden, und dabei insbesondere eine erforderliche elektrische Leitungsfähigkeit sowie eine erforderliche mechanische Festigkeit zu erreichen. Bei der Wahl des Abstands ist auch die Fließfähigkeit des aufgeschmolzenen Materials zu berücksichtigen. Mit anderen Worten ist der Abstand so zu wählen, dass das aufgeschmolzene Material auch zur Verbindung der beiden Bauteile führt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird der Brennfleck ferner entlang des Spalt verfahren. Dadurch kann das Ergebnis der Verbindung im Spaltbereich verbessert werden. Insbesondere wird der Brennfleck nicht beim ersten Mal des Abfahrens der Kontur entlang des Spalts verfahren, um eine Beschädigung im Spaltbereich zu vermeiden. Ferner wird der Brennfleck insbesondere beim letzten Mal des Abfahrens der Kontur entlang des Spalts verfahren.
  • Gemäß einer Ausführungsform beträgt eine Verfahrensgeschwindigkeit des Brennflecks etwa 100 mm/s bis 500 mm/s. Gemäß einer Ausführungsform beträgt ein Energieeintrag des Schweißstrahls in die Schweißfläche etwa 4 kW bis 6 kW. Die Verfahrensgeschwindigkeit und/oder der Energieeintrag des Schweißstrahls in die Schweißfläche, und somit die Leistung des Schweißstrahls werden derart gewählt, dass eine ausreichende Schweißtiefe der Schweißstruktur erreicht werden kann, wobei ein Durchschweißen vermieden wird. Optional ist es möglich, temporär eine Schutzplatte anzuordnen, um eine Drahtisolation und/oder Bauteilabschnitte, die auf der der Schweißfläche abgewandten Seite des plattenartigen Bauteils angeordnet sind, vor Beschädigungen durch ungewolltes Durchschweißen zu verhindern.
  • Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis einer Querschnittsfläche des Drahts zu dem Produkt aus einer Umfangslänge der Schweißstruktur mit der Tiefe der Schweißstruktur in einem Bereich von etwa 1:0,5 bis etwa 1:2, insbesondere etwa 1:1. Ein solches Verhältnis ermöglicht eine ausreichende elektrische Kontaktierung, sowie eine ausreichende Schweißtiefe, die insbesondere zu einer ausreichenden mechanischen Festigkeit beiträgt. Das Produkt aus der Umfangslänge der Schweißstruktur mit der Tiefe der Schweißstruktur kann auch als Schweißverbindungsfläche bezeichnet werden.
  • Figurenliste
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eine Schweißfläche mit einer L-förmigen Grenzlinie und einer L-förmigen Schweißkontur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Schweißfläche mit einer U-förmigen Grenzlinie und einer L-förmigen Schweißkontur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
    • 3 eine schematische Darstellung einer Schweißfläche mit einer U-förmigen Grenzlinie und einer U-förmigen Schweißkontur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
    • 4 eine Flussdiagrammdarstellung eines Schweißverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 bis 3 zeigen jeweils beispielhafte, schematische Teildarstellungen eines plattenartigen Bauteils 1 und eines rechteckartigen Drahts 2, die beide aus einem Kupfermaterial hergestellt sind, und die mittels eines erfindungsgemäßen Schweißverfahrens 3 (siehe 4) elektrisch und mechanisch miteinander verbunden werden sollen. Das plattenartige Bauteil 1 weist eine Aussparung 4 auf, in der der rechteckartige Draht 2, der auch als Rechteck-Pin 2 bezeichnet werden kann, derart positioniert ist, dass eine Stirnfläche 5 des Drahts 2 und eine Oberfläche 6 des plattenartigen Bauteils 1 eine gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche bilden.
  • In der Schweißfläche ist eine Grenzlinie 7 ausgebildet, die sich durch einen Grenzbereich zwischen dem Draht 2 und der Aussparung 4 des plattenartigen Bauteils 1 ergibt. Die Grenzlinie 7, die auch als Grenzkontur 7 bezeichnet werden kann, ist abhängig von einer Form der Aussparung 4, die entweder im Wesentlichen L-förmig (siehe 1), U-förmig (siehe 2 und 3), oder rechteckförmig (nicht dargestellt) sein kann.
  • In 1 ist die Aussparung 4 L-förmig ausgebildet und der Draht 2 ist derart in der Aussparung 4 angeordnet, dass er an zwei Seitenflächen der Aussparung 4 anliegt und sich somit eine im Wesentlichen spaltfreie Grenzlinie 7 ergibt. Um eine Schweißstruktur (nicht gezeigt) zu erzeugen, die den Draht 2 und das plattenartige Bauteil 4 elektrisch und mechanisch miteinander verbindet, wird ein Brennfleck (nicht dargestellt) eines Schweißstrahls (nicht dargestellt), der insbesondere als ein Laserstrahl ausgeführt sein kann, entlang einer Schweißkontur 8 verfahren. Die Schweißkontur 8 hat einen maßgeblichen Einfluss auf die zu erzeugende Schweißstruktur. Die in 1 gezeigte Schweißkontur 8 ist im Wesentlichen L-förmig und ist in vorbestimmten Abständen a1, a2, a3, a4 zur Grenzlinie 7 angeordnet. Die Abstände a1 bis a4 können alle im Wesentlichen gleich sein (in 1 beispielhaft dargestellt) oder die Abstände a1 bis a4 können voneinander verschieden sein. Insbesondere können die Abstände a1 und a4 größer sein als die Abstände a2 und a3.
  • Die Größe der Abstände a1 bis a4 hat einen Einfluss darauf, wie viel Kupfermaterial des Drahts 2 bzw. des plattenartigen Bauteils 1 aufgeschmolzen werden und zur Erzeugung der Schweißstruktur beitragen. So wird bspw., wenn die Abstände a1 und a4 größer sind als die Abstände a2 und a3, mehr Kupfermaterial des plattenartigen Bauteils 1 aufgeschmolzen. So können über die Positionierung der Schweißkontur 8 die Anteile der zu verbindenden Bauteile, also des Drahts 2 und des plattenartigen Bauteils 1, am Material für die Schweißstruktur beeinflusst werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Brennfleck Abschnitte der Schweißkontur 8 unterschiedlich häufig abfährt, wodurch ebenfalls die Materialanteile des Drahts 2 und des plattenartigen Bauteils 1 zur Schweißstruktur beeinflusst werden können. Eine Gewichtung durch einen Unterschied in der Häufigkeit des Abfahrens bestimmter Abschnitte der Schweißkontur 8 wird insbesondere dann eingesetzt, wenn die zu verbindenden Bauteile, hier der Draht 2 und das plattenartige Bauteil 1, unterschiedliche Massen aufweisen.
  • Zusätzlich ist es möglich, den Brennfleck entlang der Schweißkontur 8 immer in der gleichen Richtung 9 bzw. 10 zu verfahren, oder die Richtung 9, 10 für die gesamte Schweißkontur 8 zyklusweise zu ändern. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, die Richtung 9, 10 abschnittsweise für die Zykluskontur zu ändern, sodass bspw. der Abschnitt der Schweißkontur 8 im Bereich des Drahts 2 entlang der Richtung 10 von dem Brennfleck abgefahren wird, und der Abschnitt der Schweißkontur 8 im Bereich des plattenartigen Bauteils 1 entlang der Richtung 9 von dem Brennfleck abgefahren wird.
  • Wird nun der Brennfleck des Schweißstrahls zumindest einmal, oder mehrmals entlang dieser Schweißkontur 8 verfahren, wird das Kupfermaterial des Drahts 2 und des plattenartigen Bauteils 1 in der Schweißfläche bis zu einer vorbestimmten Schweißtiefe aufgeschmolzen. Die so entstandene Schmelze verläuft und erkaltet anschließend zu der Schweißstruktur, die den Draht 2 und das plattenartige Bauteil 1 miteinander verbindet.
  • 2 und 3 zeigen das plattenartige Bauteil 1 jeweils mit einer U-förmigen Aussparung 4, in der der Draht 2 angeordnet ist. Zum Ausgleich von Toleranzen, insbesondere Fertigungstoleranzen, liegt der Draht 2 an zwei Seitenflächen der Aussparung 4 an, und weist zu einer weiteren Seitenfläche der Aussparung 4 einen Spalt s auf. In 2 ist die Schweißkontur 8, die zur Ausbildung der den Draht 2 und das plattenartige Bauteil1 verbindenden Schweißstruktur dient, wie in 1 L-förmig ausgebildet. Somit ergibt sich hierbei eine Schweißstruktur analog wie mit Bezug auf 1 beschrieben.
  • In 3 ist die Schweißkontur 8, die zur Ausbildung der den Draht 2 und das plattenartige Bauteil 1 verbindenden Schweißstruktur dient, U-förmig ausgebildet. Die Schweißkontur 8 ist dabei im Bereich des Spalts s so angepasst, dass im Bereich des Spalts s beim Verfahren des Brennflecks entlang der Schweißkontur 8 keine Schäden verursacht werden. Darüber hinaus ist in 3 die Schweißkontur 8 im Bereich des Spalts s beispielhaft derart angeordnet, dass ein Abstand a5 eines Abschnitts der Schweißkontur 8, der auf der Seite des plattenartigen Bauteils 1 angeordnet ist, größer ist als ein Abstand a6 eines Abschnitts der Schweißkontur 8, der auf der Seite des Drahts 2 angeordnet ist.
  • 4 zeigt eine beispielhafte, schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schweißverfahrens 3 zum Verbinden des rechteckartigen Drahts 2 und dem plattenförmigen Bauteil 3. In einem Schritt S1 des Verfahrens 1 wird der rechteckartige Draht 2 in der Aussparung 4 des plattenförmigen Bauteils 3 positioniert. Dabei bilden die Stirnseite 5 des Drahts 2 und die Oberfläche 6 des plattenartigen Bauteils 3 die gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche aus, in der die Grenzlinie 7 angeordnet ist.
  • In einem Schritt S2 wird die Schweißfläche mit dem Brennfleck des Schweißstrahls beaufschlagt, um das Kupfermaterial zur Ausbildung der die Stirnfläche 5 und die Oberfläche 6 überlappenden Schweißstruktur lokal aufzuschmelzen. Dabei wird der Brennfleck entlang der Schweißkontur 8 verfahren, die zumindest abschnittsweise in einem vorbestimmten Abstand a1 bis a4 zur Grenzlinie 7 angeordnet ist.
  • Mit anderen Worten kann man sagen, dass die Schweißstruktur, die den Draht 2 und das plattenartige Bauteil 1 elektrisch und mechanisch miteinander verbindet, durch die Schweißkontur 8, entlang derer der Brennfleck des Schweißstrahls verfahren wird, wesentlich beeinflusst wird. Die Schweißkontur 8 kann unter anderem abhängig davon, ob die Aussparung 4 L-förmig, U-förmig oder rechteckförmig ausgebildet ist, L-förmig oder U-förmig ausgebildet sein. Darüber hinaus wird die Form der Schweißkontur 8 auch von dem zulässigen Energieeintrag in die Bauteile, also den Draht 2 und das plattenartige Bauteil 1, bestimmt, bei dem es zu keiner thermischen Beschädigung einer Isolation des Drahts 2 kommen kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    plattenartiges Bauteil
    2
    rechteckartiger Draht
    3
    Verfahren
    4
    Aussparung
    5
    Stirnfläche
    6
    Oberfläche
    7
    Grenzlinie
    8
    Schweißkontur
    9
    Richtung
    10
    Richtung
    a1-a6
    Abstand
    s
    Spalt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019203350 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Schweißverfahren (3) zum Verbinden eines rechteckartigen Drahts (2) aus einem Kupfermaterial und einem plattenartigen Bauteil (1) aus dem Kupfermaterial, wobei das plattenartige Bauteil (1) eine Aussparung (4), wobei das Verfahren (3) die folgenden Schritte aufweist: Positionieren des rechteckartigen Drahts (2) in der Aussparung (4) derart, dass eine Stirnseite (5) des Drahts (2) und eine Oberfläche (6) des plattenartigen Bauteils (1) eine gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche bilden, wobei die Schweißfläche eine Grenzlinie (7) aufweist, entlang der sich der Draht (2) und die Aussparung (4) zumindest abschnittsweise berühren, Beaufschlagen der Schweißfläche mit einem Brennfleck eines Schweißstrahls zum lokalen Aufschmelzen des Kupfermaterials zur Ausbildung einer die Stirnfläche (5) und die Oberfläche (6) überlappenden Schweißstruktur, wobei der Brennfleck entlang einer L-förmigen oder U-förmigen Schweißkontur (8) verfahren wird, die zumindest abschnittsweise in einem vorbestimmten Abstand (a1, a2, a3, a4, a5, a6) zur Grenzlinie (7) angeordnet ist.
  2. Schweißverfahren (3) nach Anspruch 1, wobei die Aussparung (4) ein L-förmiges, ein U-förmiges oder ein rechteckförmiges Querschnittsprofil aufweist.
  3. Schweißverfahren (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Abschnitt der Grenzlinie (7) zwischen dem Draht (2) und der Aussparung (4) ein Spalt (s) angeordnet ist.
  4. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Brennfleck die Schweißkontur (8) zumindest einmal abfährt.
  5. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Brennfleck die Schweißkontur (8) zumindest abschnittsweise mehrmals abfährt.
  6. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schweißkontur (8) ferner eine Einlaufkontur und/oder eine Auslaufkontur aufweist.
  7. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vorbestimmte Abstand (a1, a2, a3, a4, a5, a6) zur Grenzlinie (7) etwa 0 mm bis 0,5 mm, insbesondere etwa 0,2 mm bis 0,5 mm beträgt.
  8. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Brennfleck ferner entlang des Spalts (s) verfahren wird.
  9. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Verfahrensgeschwindigkeit des Brennflecks etwa 100 mm/s bis 500 mm/s beträgt und/oder wobei ein Energieeintrag des Schweißstrahls in die Schweißfläche etwa 4 kW bis 6 kW beträgt.
  10. Schweißverfahren (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Verhältnis einer Querschnittsfläche des Drahts zu dem Produkt aus einer Umfangslänge der Schweißstruktur mit der Tiefe der Schweißstruktur in einem Bereich von etwa 1:0,5 bis etwa 1:2 liegt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102019203350A1 (de) 2019-03-12 2020-09-17 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Hairpin-Schweißverfahren und -vorrichtung
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