-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißverfahren, insbesondere ein Laserschweißverfahren, zum Verbinden eines ersten Bauteils mit zumindest einer im Wesentlichen rechteckartigen Fläche aus einem Kupfermaterial und eines zweiten Bauteils mit zumindest einer im Wesentlichen rechteckartigen Fläche aus dem Kupfermaterial.
-
Stand der Technik
-
Insbesondere im Bereich der Elektromotoren ist es teilweise erforderlich, rechteckförmige Drähte, sogenannte Rechteck-Pins, aus Kupfer miteinander oder mit einem weiteren rechteckförmigen Bauteil, wie bspw. einer Schiene, aus Kupfer 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, ein bekanntes Schweißverfahren zu verbessern, insbesondere ein Schweißverfahren bereitzustellen, das eine zwei Bauteile elektrisch und/oder mechanisch verbindende Schweißstruktur ermöglicht, die eine hohe Qualität der Verbindung ermöglicht und eine Weiterverarbeitung vereinfacht.
-
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 eine hohe Qualität der Verbindung ermöglicht und eine Weiterverarbeitung vereinfacht.
-
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, zum Verbinden eines ersten Bauteils mit zumindest einer im Wesentlichen rechteckartigen Fläche aus einem Kupfermaterial und eines zweiten Bauteils mit zumindest einer im Wesentlichen rechteckartigen Fläche aus dem Kupfermaterial weist die folgenden Schritte auf:
- Positionieren der beiden Bauteile derart, dass die beiden Bauteile in einem vorbestimmten Kontaktbereich aneinander anliegen, und die im Wesentlichen rechteckartigen Flächen (bündig) nebeneinanderliegen und eine gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche bilden,
- Beaufschlagen der Schweißfläche mit einem bewegten bzw. bewegbaren Brennfleck eines Schweißstahls zum lokalen Aufschmelzen des Kupfermaterials zur Ausbildung einer die beiden rechteckartigen Flächen überlappenden Schweißstruktur, wobei der Brennfleck entlang einer vorbestimmten, im Wesentlichen ebenen Schweißkontur bewegt wird, die eine Grenzlinie der beiden rechteckartigen Flächen zumindest einmal kreuzt,
- wobei die Schweißkontur zumindest eine Hauptkontur aufweist, die zumindest eine rechteckähnliche Kontur und zumindest eine ellipsenähnliche Kontur umfasst, wobei die Hauptkontur kontinuierlich von dem Brennfleck abgefahren wird, und
- wobei die zumindest eine rechteckähnliche Kontur sich im Wesentlichen großflächig über beide Flächen erstreckt und die zumindest eine ellipsenähnliche Kontur nahe der Grenzlinie sicher über beide Flächen erstreckend angeordnet ist.
-
Unter dem Begriff „kontinuierlich“, wie bspw. in dem Ausdruck „wobei die Hauptkontur kontinuierlich von dem Brennfleck abgefahren wird“, ist eine ununterbrochene Bewegung des Brennflecks, ohne ein Absetzen und/oder ohne ein zwischenzeitliches Stoppen der Leistung des Schweißstrahls zu verstehen. Somit ist die Kontur, wie bspw. die Hauptkontur, als eine ganzheitliche Kontur zu verstehen, die ununterbrochen von dem Brennfleck abgefahren werden kann.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die durch das Verfahren erzeugte Schweißstruktur die beiden Bauteile derart miteinander verbindet, dass eine ausreichende elektrische und mechanische Kontaktierung erzielt wird, und die Schmelzstruktur eine abgerundete Form mit einer reduzierten Spritzerbildung aufweist. Somit können die über die Schmelzstruktur verbundenen Bauteile einfach, insbesondere ohne Nachbearbeitung, weiterverarbeitet werden. Insbesondere ermöglicht die abgerundete Form der Schweißstruktur in einem nachfolgenden Beschichtungsprozess eine Beschichtung qualitativ zu verbessern, da die Schweißstruktur keine Ecken und/oder keinen Grat aufweist.
-
Ferner kann durch das kontinuierliche Verfahren des Brennflecks entlang der Schweißkontur die Spritzerbildung reduziert werden. Spritzer werden insbesondere beim Ansetzen sowie beim Absetzen des Brennflecks auf der Schweißoberfläche erzeugt. Das bedeutet, dass Spritzer insbesondere dadurch erzeugt werden, dass die Schweißfläche mit dem Brennfleck beaufschlagt wird sowie dadurch, dass der Brennfleck von der Schweißfläche entfernt wird.
-
Um den Brennfleck ununterbrochen zu verfahren, darf die Schweißkontur, insbesondere die Hauptkontur keine geschlossenen Geometrien aufweisen. Daher sind die Konturen lediglich rechteckähnlich bzw. ellipsenähnlich, und entsprechen keinen vollständig geschlossenen Rechtecken bzw. keinen vollständig geschlossenen Ellipsen. Dadurch ist es möglich die Hauptkontur aufweisend zumindest eine rechteckähnliche sowie zumindest eine ellipsenähnliche Kontur als eine ganzheitliche Kontur mit dem Brennfleck abzufahren.
-
Die zumindest eine rechteckähnliche Kontur der Hauptkontur dient insbesondere dazu, die beiden die Schweißfläche bildenden Flächen großflächig aufzuschmelzen. Die zumindest eine ellipsenähnliche Kontur der Hauptkontur dient insbesondere dazu, ein Tiefschweißen im Kontaktbereich der beiden Bauteile zu erreichen.
-
Mit anderen Worten kann man sagen, dass die Schweißkontur des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens es ermöglicht, eine Schmelzstruktur zu erzeugen, die beide Bauteile ausreichend elektrisch und mechanisch kontaktiert und eine abgerundete Schmelzgeometrie mit reduzierter Spritzerbildung aufweist.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist die Hauptkontur mehrere, insbesondere drei bis zehn, rechteckähnliche Konturen und/oder mehrere, insbesondere drei bis zehn, ellipsenähnliche Konturen auf, wobei der Brennfleck zuerst entlang aller rechteckähnlichen Konturen der Hautkontur verfahren wird und anschließend entlang aller ellipsenähnlichen Konturen der Hauptkontur verfahren wird. Über die Anzahl der zu verfahrenden rechteckähnlichen Konturen kann die Masse an aufzuschmelzendem Material beeinflusst werden und über die Anzahl der zu verfahrenden ellipsenähnlichen Konturen kann eine Schweißtiefe im Kontaktbereich beeinflusst werden. Darüber hinaus wird die Anzahl der zu verfahrenden Konturen unter Berücksichtigung einer Verfahrensgeschwindigkeit des Schweißstrahls, und somit des Brennflecks, und die zum Aufschmelzen des Materials erforderliche Energie festgelegt.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die mehreren rechteckähnlichen Konturen spiralähnlich zueinander angeordnet. Unter dem Begriff „spiralähnlich“ ist dabei eine Anordnung zu verstehen, die einer Spirale ähnelt, jedoch nicht zwangsläufig bis zum Mittelpunkt der rechteckähnlichen Kontur verläuft. Mit anderen Worten kann man sagen, dass die mehreren rechteckähnlichen Konturen im Wesentlichen nur geringfügig zueinander versetzt, bspw. in einem Abstand im Bereich von etwa 0,001 mm bis etwa 0,2 mm, angeordnet sind. Durch die spiralähnliche Anordnung der rechteckähnlichen Konturen kann ein Absetzen bzw. Stoppen den Brennflecks, insbesondere ein durch eine Programmierung der Schweißkontur verursachtes Absetzen bzw. Stoppen des Brennflecks, verhindert werden. Dadurch kann die Bildung von Fehlstellen in dem für die Ausbildung der Schmelzstruktur relevanten Bereich reduziert werden. Insbesondere wird der Brennfleck entlang der spiralähnlich angeordneten rechteckähnlichen Konturen von außen nach innen verfahren. Alternativ ist es auch denkbar, den Brennfleck entlang der spiralähnlich angeordneten rechteckähnlichen Konturen von innen nach außen zu verfahren.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die mehreren rechteckähnlichen Konturen einander zumindest abschnittsweise überdeckend und/oder einander zumindest abschnittsweise kreuzend angeordnet. Das bedeutet, dass eine rechteckähnliche Kontur zumindest abschnittsweise, bspw. in einem Abschnitt einer Kante einer vorherigen rechteckähnlichen Kontur diese überdeckt, also mit dieser identisch verlaufen kann, im weiteren Verlauf dann jedoch von der vorherigen Kontur abweicht. Darüber hinaus kann eine rechteckähnliche Kontur in einem Abschnitt außerhalb einer vorherigen verfahrenen rechteckähnlichen Kontur angeordnet sein und in einem anderen Abschnitt innerhalb dieser vorherigen verfahrenen rechteckähnlichen Kontur angeordnet sein, und somit diese vorherige rechteckähnliche Kontur zumindest einmal kreuzen. Zum Beispiel können drei rechteckähnliche Konturen derart angeordnet sein, dass eine erste von dem Brennfleck zu verfahrende rechteckähnliche Kontur außenliegend angeordnet ist, eine zweite vom Brennfleck zu verfahrende rechteckähnliche Kontur innenliegend angeordnet ist, und eine dritte vom dem Brennfleck zu verfahrende rechteckähnliche Kontur zwischen der ersten und der zweiten zu verfahrenden rechteckähnlichen Kontur angeordnet ist. Dadurch kreuzt die dritte rechteckähnliche Kontur die zweite rechteckähnliche Kontur zumindest einmal.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die mehreren ellipsenähnlichen Konturen spiralähnlich zueinander angeordnet. Der Begriff „spiralähnlich“ ist in Bezug auf die ellipsenähnlichen Konturen analog zu dem Begriff „spiralähnlich“ in Bezug auf die rechteckähnlichen Konturen zu verstehen. Insbesondere wird der Brennfleck entlang der spiralähnlich angeordneten ellipsenähnlichen Konturen von außen nach innen verfahren. Alternativ ist es auch denkbar, den Brennfleck entlang der spiralähnlich angeordneten rechteckähnlichen Konturen von innen nach außen zu verfahren.
-
Gemäß einer Ausführungsform sind die mehreren ellipsenähnlichen Konturen einander zumindest abschnittsweise überdeckend und/oder einander zumindest abschnittsweise kreuzend angeordnet. Das bedeutet, dass eine ellipsenähnliche Kontur zumindest abschnittsweise eine vorherige ellipsenähnliche Kontur überdeckt, also mit dieser identisch verlaufen kann, im weiteren Verlauf dann jedoch von der vorherigen Kontur abweicht. Darüber hinaus kann eine ellipsenähnliche Kontur in einem Abschnitt außerhalb einer vorherigen verfahrenen ellipsenähnlichen Kontur angeordnet sein und in einem anderen Abschnitt innerhalb dieser vorherigen verfahrenen ellipsenähnlichen Kontur angeordnet sein, und somit diese vorherige ellipsenähnliche Kontur zumindest einmal kreuzen. Zum Beispiel können drei ellipsenähnliche Konturen derart angeordnet sein, dass eine erste von dem Brennfleck zu verfahrende ellipsenähnliche Kontur außenliegend angeordnet ist, eine zweite vom Brennfleck zu verfahrende ellipsenähnliche Kontur innenliegend angeordnet ist, und eine dritte vom dem Brennfleck zu verfahrende ellipsenähnliche Kontur zwischen der ersten und der zweiten zu verfahrenden ellipsenähnlichen Kontur angeordnet ist. Dadurch kreuzt die dritte ellipsenähnliche Kontur die zweite ellipsenähnliche Kontur zumindest einmal.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist die Schweißkontur ferner eine Einlaufkontur und/oder eine Auslaufkontur auf. Die Einlaufkontur sowie die Auslaufkontur, werden beide, sofern beide vorhanden, in einem Bereich angeordnet, der auf die Qualität der Verbindung zwischen den beiden Bauteilen sowie auf die Qualität der zu erzeugenden Schweißstruktur einen vernachlässigbaren, insbesondere keinen, Einfluss hat. Dadurch können Fehlstellen, wie bspw. Poren in dem für die Verbindung der beiden Bauteile relevanten Bereich reduziert, insbesondere verhindert, werden. So kann die Qualität der Schmelze in dem zur Verbindung der beiden Bauteile relevanten Bereich verbessert werden. Darüber hinaus kann die Spritzerbildung in diesem Bereich reduziert werden, wodurch die Qualität weiter verbessert werden kann.
-
Insbesondere können die Einlaufkontur bzw. die Auslaufkontur mit einer Startrampe bzw. einer Endrampe kombiniert sein. 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 vorbestimmten, 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 weist die Schweißkontur ferner zumindest eine Vorwärmkontur auf, die zumindest eine zusätzliche rechteckähnliche Kontur umfasst, wobei die Vorwärmkontur, insbesondere ausschließlich, auf der Fläche eines Bauteils angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform wird der Brennfleck des Schweißstrahls zuerst entlang der Vorwärmkontur verfahren und anschließend entlang der Hauptkontur verfahren. Die Vorwärmkontur dient zum Vorwärmen dieses Bauteils, und wird insbesondere dann eingesetzt, wenn die miteinander zu verschweißenden Bauteile unterschiedliche, insbesondere stark unterschiedliche Massen aufweisen. Dabei wird die Vorwärmkontur auf dem Bauteil mit der größeren Masse verfahren.
-
Gemäß eine Ausführungsform ist das erste Bauteil ein Draht mit einem ersten rechteckartigen Profil und das zweite Bauteil ist ein Draht mit einem zweiten rechteckartigen Profil, wobei das erste rechteckartige Profil und das zweite rechteckartige Profil identisch oder verschieden ausgebildet sind. Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Bauteil ein Draht mit einem ersten rechteckartigen Profil und das zweite Bauteil ist eine Schiene mit einem dritten rechteckartigen Profil.
-
Figurenliste
-
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1A eine schematische Darstellung zweier Drähte mit einem identischen rechteckartigen Profil, die über eine mit einem Schweißverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugten Schweißstruktur miteinander verbunden sind,
- 1B eine schematische Darstellung einer Schweißfläche, die durch Stirnseiten der beiden Drähte aus 1A gebildet wird, mit einer Schweißkontur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2A eine schematische Darstellung zweier Drähte mit unterschiedlichen rechteckartigen Profilen, die über eine mit einem Schweißverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugten Schweißstruktur miteinander verbunden sind,
- 2B eine schematische Darstellung einer Schweißfläche, die durch Stirnseiten der beiden Drähte aus 2A gebildet wird, mit einer Schweißkontur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 3A eine schematische Darstellung eines Drahts mit einem rechteckartigen Profil, der über eine mit einem Schweißverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugten Schweißstruktur mit einer Rechteckprofil-Schiene verbunden ist,
- 3B eine schematische Darstellung einer Schweißfläche, die durch die Stirnseite des Drahts und der Seitenfläche der Schiene aus 3A gebildet wird, mit einer 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.
-
1A, 2A und 3A zeigen jeweils beispielhafte Darstellungen eines ersten Bauteils 1 mit einem rechteckartigen Profil und eines zweiten Bauteils 2 mit einem rechteckartigen Profil, die über eine Schweißstruktur 3 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. In 1A sind das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 jeweils als ein Draht 4 mit einem identischen ersten rechteckartigen Profil ausgebildet, und an Stirnflächen 7 (siehe 1B) über die Schweißstruktur 3 miteinander verbunden. In 2A ist das zweite Bauteil 2, wie in 1A als der Draht 4 mit dem ersten rechteckartigen Profil ausgebildet und das erste Bauteil 1 ist als ein Draht 5 mit einem zweiten rechteckartigen Profil ausgebildet, das größer als das erste rechteckartige Profil ist, wobei der Draht 4 und der Draht 5 an Stirnflächen 7, 8 (siehe 2B) über die Schweißstruktur 3 miteinander verbunden sind. In 3A ist das erste Bauteil 1 zwei Mal vorhanden und jeweils als der Draht 4 mit dem ersten rechteckartigen Profil ausgebildet, und das zweite Bauteil 2 ist als eine Schiene 6 mit einem dritten rechteckartigen Profil ausgebildet, wobei Stirnflächen 7 (siehe 3B) der ersten Bauteile 1 jeweils mit einer im Wesentlichen rechteckförmigen Längsseitenfläche 9 der Schiene 6 über jeweils eine Schweißstruktur 3 verbunden ist.
-
Die 1B, 2B und 3B zeigen jeweils schematische Darstellungen einer Schweißfläche 10, die durch das in Kontakt bringen der jeweiligen ersten Bauteile 1 und zweiten Bauteile 2 durch die in den zugehörigen 1A, 2A bzw. 3A über die Schweißstruktur 3 verbundenen Flächen ausgebildet wird. In der Schweißfläche 10 ist eine Schweißkontur 11 abgebildet, die von einem Brennfleck eines Schweißstrahls (nicht dargestellt) in einem erfindungsgemäßen Schweißverfahren 22 (siehe 4) kontinuierlich abgefahren wird. Mit anderen Worten kann man sagen, dass der Brennfleck gemäß dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren 22 kontinuierlich, also ohne eine Unterbrechung und/oder ein Absetzen entlang der Schweißkontur 11 bewegt wird.
-
In 1B ist die Schweißfläche 10 aus den zwei identischen Stirnflächen 7 der beiden Drähte 4 ausgebildet. Da sowohl das erste Bauteil 1 als auch das zweite Bauteil 2 als Draht 4 mit dem ersten rechteckartigen Profil ausgebildet sind, besitzen beide einen im Wesentlichen identischen Massenanteil. Somit ist die Schweißkontur 11 im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet, und somit in etwa zu gleichen Anteilen auf jeder der Stirnflächen 7 angeordnet.
-
Die Schweißkontur 11 in 1B weist eine Hauptkontur 12 auf, die hier beispielhaft drei rechteckähnliche Konturen 13 und drei ellipsenähnliche Konturen 14 umfasst. Die Hauptkontur 12 ist Bestandteil jeder Schweißkontur 11, und erforderlich, um die Schweißstruktur 3 zu erzeugen. Dabei dienen die rechteckähnlichen Konturen 13, die hier beispielhaft spiralähnlich ineinander übergehend angeordnet sind, das Material in den Stirnflächen 7 großflächig aufzuschmelzen. Daher erstrecken sich die rechteckähnlichen Konturen 13 auch großflächig über beide Stirnflächen 7. Die rechteckähnlichen Konturen 13, insbesondere die letzte der rechteckähnlichen Konturen 13, die der Brennfleck verfährt, sind mit den ellipsenähnlichen Konturen 14, insbesondere mit der ersten ellipsenähnlichen Kontur 14, die der Brennfleck verfährt, verbunden, um eine ganzheitliche Hauptkontur 12 zu bilden.
-
Die ellipsenähnlichen Konturen 14 sind nahe einer Grenzlinie 15 angeordnet, an der die beiden Stirnflächen 7 aneinander anliegen, und dienen dazu in einem Kontaktbereich 16, in dem sich die beiden Drähte 4 berühren (siehe 1A), ein Tiefschmelzen zu erzeugen. Das bedeutet, dass die ellipsenähnlichen Konturen 14 dazu dienen, eine Schmelztiefe zur erzeugen, die zu ausreichenden elektrischen und mechanischen Kontaktierung der beiden Drähte 4 dient.
-
Ferner weist die Schweißkontur 11 in 1B eine Einlaufkontur 17 und eine Auslaufkontur 18 auf, wobei die Einlaufkontur 17 ein Abschnitt der ersten zu verfahrenden rechteckähnlichen Kontur 13 ist. Die Auslaufkontur 18 verläuft von einem Ende der letzten zu verfahrenden ellipsenähnlichen Kontur 14 in einen Bereich auf der Schweißfläche 10, der für die Qualität der Schweißstruktur 3 und der daraus resultierenden elektrischen und mechanischen Verbindung der beiden Drähte 4 im Wesentlichen keinen Einfluss hat. In 1B verläuft die Auslaufkontur 18 beispielhaft in einen im Wesentlichen mittigen Bereich der in 1B unten angeordneten Stirnfläche 7. In diesem Bereich haben Spritzer, die durch das Abheben des Brennflecks von der Schweißfläche 10 verursacht werden können, keinen Einfluss auf die Qualität der durch das Schweißverfahren erzeugten Schweißstruktur 3.
-
Die Schweißkontur 11 in 2B weist eine Hauptkontur 12 auf, die wie schon in 1B gezeigt, beispielhaft drei rechteckähnliche Konturen 13 und drei ellipsenähnliche Konturen 14 umfasst. Dabei sind, wie auch schon in 1B gezeigt, die rechteckähnlichen Konturen 13 sowie die ellipsenähnliche Konturen 14 beispielhaft spiralähnlich ineinander übergehend angeordnet und miteinander verbunden, um eine ganzheitliche Hauptkontur 12 zu bilden.
-
In 2B ist die Schweißfläche 10 aus der Stirnfläche 7 des Drahts 4 und der Stirnfläche 8 des Drahts 5 ausgebildet, wobei die Stirnfläche 8 größer als die Stirnfläche 7 ist. Somit besitzt das als Draht 5 ausgebildete erste Bauteil 1 einen höheren Massenanteil als das als Draht 4 ausgebildete zweite Bauteil 2. Dadurch erstrecken sich die rechteckähnlichen Konturen 13 der Schweißkontur 11 mehrheitlich über die größere Stirnfläche 8, da in diesem Bereich anteilig gesehen mehr Masse aufgeschmolzen werden muss als in der kleineren Stirnfläche 7. Mit anderen Worten kann man sagen, dass eine gedachte Symmetrielinie der rechteckähnlichen Strukturen 13 von der Grenzlinie 15 in den Bereich der Stirnfläche 8 hin verschoben ist.
-
Die ellipsenähnlichen Konturen 14 sind analog wie in 1B nahe der Grenzlinie 15 angeordnet, an der die Stirnfläche 7 und die Stirnfläche 8 aneinander anliegen, und dienen dazu in dem Kontaktbereich 16, in dem sich die beiden Drähte 4, 5 berühren (siehe 2A), ein Tiefschmelzen zu erzeugen.
-
Ferner weist die Schweißkontur 11 in 2B ebenfalls eine Einlaufkontur 17 und eine Auslaufkontur 18 auf, wobei die Einlaufkontur 17 ein Abschnitt der ersten zu verfahrenden rechteckähnlichen Kontur 13 ist. Die Auslaufkontur 18 verläuft von einem Ende der letzten zu verfahrenden ellipsenähnlichen Kontur 14 hier beispielhaft in einen mittigen Bereich der Stirnfläche 8.
-
Zusätzlich weist die Schweißkontur 11 in 2B eine Vorwärmkontur 19 auf, die hier beispielhaft eine rechteckähnliche Kontur 20 umfasst. Die Vorwärmkontur 19 wird von dem Brennfleck vor der Hauptkontur 12 verfahren und dient dazu, das Material in der Stirnfläche 8 schon mal vorzuwärmen, und somit sozusagen schon mal vorab „weich“ zu machen. Dabei ist die Vorwärmkontur 19 und die Hauptkontur 12 derart angeordnet, dass ein Abschnitt der rechteckähnlichen Kontur 20 der Vorwärmstruktur 19 einem Abschnitt der als erste zu verfahrenden rechteckähnlichen Kontur 13 der Hauptkontur 12 ist.
-
In 3B wird die Schweißfläche 10 aus der Stirnfläche 7 des Drahts 4 (siehe 3A) und einem Abschnitt der Längsseitenfläche 9 der Schiene 6 ausgebildet. Dabei ist der Massenanteil der Schiene 6 erheblich größer als der Massenanteil des Drahts 4. Dadurch erstrecken sich die rechteckähnlichen Konturen 13 der Schweißkontur 11, ähnlich wie in 2B, mehrheitlich über den Abschnitt der Längsseitenfläche 9, da in diesem Bereich anteilig gesehen mehr Masse aufgeschmolzen werden muss als in der kleineren Stirnfläche 7. Mit anderen Worten kann man sagen, dass eine gedachte Symmetrielinie der rechteckähnlichen Strukturen 13 von der Grenzlinie 15 in den Bereich der Längsseitenfläche 9 hin verschoben ist.
-
Die Schweißkontur 11 in 3B weist eine Hauptkontur 12 auf, die fünf rechteckähnliche Konturen 13 und sechs ellipsenähnliche Konturen 14 umfasst. Dabei sind, wie auch schon in 1B und 2B gezeigt, die rechteckähnlichen Konturen 13 sowie die ellipsenähnliche Konturen 14 beispielhaft spiralähnlich ineinander übergehend angeordnet und miteinander verbunden, um eine ganzheitliche Hauptkontur 12 zu bilden.
-
Die ellipsenähnlichen Konturen 14 sind analog wie in 1B und 2B nahe der Grenzlinie 15 angeordnet, an der die Stirnfläche 7 und die Seitenlängsfläche 9 aneinander anliegen, und dienen dazu in dem Kontaktbereich 16, in dem sich die beiden Drähte 4, 5 berühren (siehe 3A), ein Tiefschmelzen zu erzeugen.
-
Ferner weist die Schweißkontur 11 in 3B eine Vorwärmkontur 19 auf, die hier beispielhaft drei rechteckähnliche Konturen 20 umfasst. Die Vorwärmkontur 19 wird von dem Brennfleck vor der Hauptkontur 12 verfahren und dient dazu, das Material in der Längsseitenfläche 9 schon mal vorzuwärmen, und somit sozusagen schon mal vorab „weich“ zu machen. Dabei ist die Vorwärmkontur 19 hier beispielhaft innerhalb der Hauptkontur 12 angeordnet, und mit der Hauptkontur 12 derart verbunden, dass eine rechteckähnliche Kontur 20, die von dem Brennfleck in der Vorwärmkontur 19 als letztes verfahren wird, über einen Verbindungsabschnitt 21 mit der rechteckähnlichen Kontur 13 der Hauptkontur 12 verbunden, die von dem Brennfleck in der Hauptkontur 12 als erstes verfahren wird.
-
Darüber hinaus weist die Schweißkontur 11 in 3B eine Auslaufkontur 18 auf, die von einem Ende der letzten zu verfahrenden ellipsenähnlichen Kontur 14 hier beispielhaft in einen mittigen Bereich der Stirnfläche 7 verläuft.
-
4 zeigt eine beispielhafte Flussdiagrammdarstellung des Schweißverfahrens 22 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In einem ersten Schritt S1 werden das erste Bauteil 1 und das zweite Bauteil 2 derart zueinander positioniert, dass die beiden Bauteile 1, 2 in dem Kontaktbereich 16 aneinander anliegen, und die entsprechenden rechteckartigen Flächen 7, 8, 9 nebeneinanderliegen und eine gemeinsame, im Wesentlichen ebene Schweißfläche 10 bilden. In einem Schritt S2 wird die Schweißfläche 10 mit dem Brennfleck des Schweißstahls beaufschlagt, um das Kupfermaterials zur Ausbildung der die beiden rechteckartigen Flächen 7, 8, 9 überlappenden Schweißstruktur 3 lokal aufzuschmelzen, wobei der Brennfleck entlang einer vorbestimmten, im Wesentlichen ebenen Schweißkontur 11 bewegt wird, die die Grenzlinie 15 der beiden rechteckartigen Flächen 7, 8, 9 zumindest einmal kreuzt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- erstes Bauteil
- 2
- zweites Bauteil
- 3
- Schmelzstruktur
- 4
- Draht
- 5
- Draht
- 6
- Schiene
- 7
- Stirnfläche
- 8
- Stirnfläche
- 9
- Längsseitenfläche
- 10
- Schweißfläche
- 11
- Schweißkontur
- 12
- Hauptkontur
- 13
- rechteckähnliche Kontur
- 14
- ellipsenähnliche Kontur
- 15
- Grenzlinie
- 16
- Kontaktbereich
- 17
- Einlaufkontur
- 18
- Auslaufkontur
- 19
- Vorwärmkontur
- 20
- rechteckähnliche Kontur
- 21
- Verbindungsabschnitt
- 22
- Schweißverfahren
-
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]
