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EINFUHRUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Heilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten in einer Schweißnaht. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine fokussierte Energievorrichtung, die einen Heilungsenergiestrahl erzeugt, der das Aussehen einer Schweißnaht mit Oberflächenunregelmäßigkeiten verbessert.
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Auch wenn bei vielen Schweißnähten die Festigkeit im Vordergrund steht, haben Schweißnähte oft auch andere Anforderungen. Zum Beispiel können einige Arten von Schweißnähten ästhetische Anforderungen haben. Oberflächenunregelmäßigkeiten sind jedoch bei vielen geschweißten Bauteilen häufig anzutreffen. Ein Beispiel für eine Oberflächenunregelmäßigkeit in einem geschweißten Bauteil sind Spritzer, die entstehen, wenn geschmolzenes Metall aus einem Schweißbad herausgeschleudert wird. Andere Oberflächenunregelmäßigkeiten sind z. B. Poren, Unterfüllungen, Krater, Hinterschneidungen und wellige Kanten, die sich entlang der Außenkante einer Schweißnaht befinden. Diese Oberflächenunregelmäßigkeiten können das optische Erscheinungsbild einer Schweißnaht beeinträchtigen und auch zu Schwankungen in der Schweißnahtfestigkeit führen.
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Während die derzeitigen Schweißnähte ihren Zweck erfüllen, besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Verbesserung des ästhetischen Aussehens von Schweißnähten mit Oberflächenunregelmäßigkeiten.
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BESCHREIBUNG
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Gemäß mehreren Aspekten wird ein Verfahren zur Heilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten in einer Schweißverbindung offenbart. Das Verfahren umfasst die Erzeugung eines Heilungsenergiestrahls durch eine fokussierte Energievorrichtung, wobei der Heilungsenergiestrahl eine vordefinierte Energiedichte aufweist. Das Verfahren umfasst auch das Führen des Heilungsenergiestrahls entlang mindestens eines Teils des Umfangs der Schweißnaht. Die Schweißnaht umfasst mindestens eine obere und eine untere Schicht. Das Verfahren umfasst auch das Schmelzen von weniger als der Hälfte der Dicke der oberen Schicht der Schweißnaht, wobei die vordefinierte Energiedichte des Heilungsenergiestrahls auf der Dicke der oberen Schicht der Schweißnaht basiert.
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In einem anderen Aspekt umfasst das Führen des Heilungsenergiestrahls ferner das Führen des Heilungsenergiestrahls entlang mindestens des Teils des Umfangs der Schweißverbindung mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit.
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In einem weiteren Aspekt ist die vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls konstant.
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In einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Oszillieren des Heilungsenergiestrahls entlang mindestens des Teils des Umfangs der Schweißnaht.
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In einem Aspekt umfasst das Verfahren außerdem das Führen des Heilungsenergiestrahls entlang des äußeren Umfangs der Schweißnaht.
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In einem anderen Aspekt umfasst das Verfahren außerdem das Führen des Heilungsenergiestrahls entlang des inneren Umfangs der Schweißnaht.
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In einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren außerdem das Führen des Heilungsenergiestrahls entlang eines Endabschnitts der Schweißnaht.
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In einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Schmelzen der Ränder der Schweißverbindung auf weniger als eine vordefinierte Dicke, wobei die vordefinierte Dicke weniger als die Hälfte der Dicke der oberen Schicht der Schweißverbindung beträgt.
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In einem Aspekt wird ein System zur Heilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten in einer Schweißnaht offenbart. Das System umfasst eine fokussierte Energievorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Heilungsenergiestrahl mit einer vordefinierten Energiedichte erzeugt, und ein Steuermodul, das mit der fokussierten Energievorrichtung elektronisch verbunden ist. Das Steuermodul führt Befehle aus, um den Heilungsenergiestrahl entlang mindestens eines Teils des Umfangs der Schweißnaht abzutasten, wobei die Schweißnaht mindestens eine obere Schicht und eine untere Schicht umfasst und die vordefinierte Energiedichte auf der Dicke der oberen Schicht der Schweißnaht basiert.
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In einem Aspekt führt das Steuermodul Befehle aus, um den Heilungsenergiestrahl mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit entlang mindestens des Teils des Umfangs der Schweißverbindung abzutasten.
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Ein weiterer Aspekt ist, dass die vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls konstant ist.
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Ein weiterer Aspekt ist, dass der Heilungsenergiestrahl ein Laserstrahl, ein Plasmalichtbogen oder ein Elektronenstrahl ist.
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In einem weiteren Aspekt führt das Steuermodul Befehle aus, um den Heilungsenergiestrahl entlang mindestens des Teils des Umfangs der Schweißnaht zu schwingen.
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In einem Fall führt das Steuermodul Anweisungen aus, um den Heilungsenergiestrahl entlang des äußeren Umfangs der Schweißnaht abzutasten.
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In einem anderen Aspekt führt das Steuermodul Anweisungen aus, um den Heilungsenergiestrahl entlang des inneren Umfangs der Schweißnaht abzutasten.
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In einem weiteren Aspekt führt das Steuermodul Anweisungen aus, um den Heilungsenergiestrahl entlang eines Endabschnitts der Schweißnaht abzutasten.
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In einem Aspekt ist die vordefinierte Energiedichte des Heilungsenergiestrahls so konfiguriert, dass die Kanten der Schweißverbindung auf weniger als eine vordefinierte Dicke geschmolzen werden, wobei die vordefinierte Dicke weniger als die Hälfte der Dicke der oberen Schicht der Schweißverbindung beträgt.
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In einem anderen Aspekt umfasst das System ferner ein Galvospiegel-Strahlpositionierungssystem, das elektronisch mit dem Steuermodul verbunden ist, wobei das Galvospiegel-Strahlpositionierungssystem eine Vielzahl von Spiegeln umfasst, die den Heilungsenergiestrahl leiten.
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In einem weiteren Aspekt umfasst das System außerdem einen Arm, der elektronisch mit der fokussierten Energievorrichtung verbunden ist, wobei der Arm mit der fokussierten Energievorrichtung gekoppelt ist, und die fokussierte Energievorrichtung führt.
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Ein weiterer Aspekt ist, dass der Heilungsenergiestrahl defokussiert ist und mit einer geringeren Energiedichte arbeitet.
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Weitere Anwendungsbereiche werden sich aus der vorliegenden Beschreibung ergeben. Es sollte verstanden werden, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung dienen und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist eine schematische Darstellung des offengelegten Schweißsystems zur Heilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten in einer Schweißnaht, wobei das System eine fokussierte Energievorrichtung enthält, die einen Heilungsenergiestrahl gemäß einer beispielhaften Ausführungsform erzeugt;
- 2A ist eine Querschnittsansicht der Schweißnaht entlang der Schnittlinie A-A in 1, bevor sie einem Verfahren zur Heilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform unterzogen wird;
- 2B ist eine Darstellung der Schweißnaht, die dem Verfahren zur Ausheilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform unterzogen wird;
- 2C ist eine Darstellung der Schweißnaht nach der Durchführung des Verfahrens zur Ausheilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 3A-3D illustrieren ein Verfahren zur Heilung einer beispielhaften Schweißverbindung, wobei 3A einen Schweißweg vor dem Heilungsprozess und 3D den gesamten Schweißweg nach dem Heilungsprozess gemäß einer beispielhaften Ausführungsform illustriert; und
- 4 ist ein beispielhaftes Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Ausbessern von Oberflächenunregelmäßigkeiten in der Schweißnaht gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendung nicht einschränken.
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In 1 ist ein Schweißsystem 10 zum Ausbessern einer oder mehrerer Oberflächenunregelmäßigkeiten einer Schweißnaht 12 dargestellt. Die Schweißnaht 12 ist Teil eines Werkstücks 14, wobei das Werkstück 14 eine obere Schicht 16 und mindestens eine untere Schicht 18 umfasst, die durch die Schweißnaht 12 miteinander verschmolzen sind. Das Schweißsystem 10 umfasst eine fokussierte Energievorrichtung 20, einen Arm 22 zum Halten und/oder Führen der fokussierten Energievorrichtung 20, ein Galvospiegel-Strahlpositionierungssystem 26 und ein Steuermodul 24, das mit der fokussierten Energievorrichtung 20, dem Arm 22 und dem Galvospiegel-Strahlpositionierungssystem 26 elektronisch verbunden ist. Die fokussierte Energievorrichtung 20 erzeugt einen Heilungsenergiestrahl 30, der auf die Schweißnaht 12 gerichtet ist. In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Heilungsenergiestrahl 30 um einen Laserstrahl, es ist jedoch zu verstehen, dass der Heilungsenergiestrahl 30 auch ein Plasmabogen oder ein Elektronenstrahl sein kann. Das Galvospiegel-Strahlpositionierungssystem 26 umfasst einen oder mehrere Spiegel 28, die drehbar angebracht sind, um den Heilungsenergiestrahl 30 über das Werkstück 14 zu führen. Die Spiegel 28 werden separat durch Antriebsbaugruppen (nicht dargestellt) gesteuert, die elektronisch mit dem Steuermodul 24 verbunden sind. Der Arm 22 ist mit der fokussierten Energievorrichtung 20 gekoppelt und dient in einer Ausführungsform auch der Führung oder Handhabung der fokussierten Energievorrichtung 20 in Kombination mit den Spiegeln 28. In einigen Ausführungsformen führt der Arm 22 allein den Heilungsenergiestrahl 30 über das Werkstück.
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Wie nachstehend erläutert, ist die fokussierte Energievorrichtung (20) so konfiguriert, dass sie eine oder mehrere Oberflächenunregelmäßigkeiten der Schweißnaht (12) ausheilt oder glättet, was wiederum das ästhetische Gesamterscheinungsbild der Schweißnaht (12) verbessern und auch Schwankungen bei verschiedenen Schweißeigenschaften verringern kann. Einige Beispiele für Oberflächenunregelmäßigkeiten der Schweißnaht 12 sind unter anderem Spritzer, Poren, Unterfüllungen, Krater, Hinterschneidungen und wellige Kanten.
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Das Schweißsystem 10 kann zum Glätten jeder Art von Schweißnaht verwendet werden und ist nicht auf ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Kombination von Materialien beschränkt. Insbesondere kann die Schweißnaht 12 durch jede Art von Schweißverfahren erzeugt werden, bei dem zwei Materialien miteinander verschmolzen werden, wie z. B. Laserschweißen, Lichtbogenschweißen oder Schmelzschweißen, ohne darauf beschränkt zu sein. Es versteht sich von selbst, dass die Schweißnaht 12 zwei beliebige Materialtypen miteinander verschmelzen kann. So können die obere Schicht 16 und die untere Schicht 18 der Schweißnaht 12 aus jeder Art von Material oder Materialien bestehen, die durch Hitze oder durch Schweißen miteinander verschmolzen werden können. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform bestehen die obere Lage 16 und die untere Lage 18 entweder aus Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung.
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2A-2C zeigen die in 1 dargestellte Schweißnaht 12. Insbesondere ist 2A eine Querschnittsansicht der Schweißnaht 12 entlang der in 1 dargestellten Schnittlinie A-A, bevor sie einem Verfahren zum Ausbessern von Oberflächenunregelmäßigkeiten unterzogen wird, das weiter unten beschrieben und in 4 als Verfahren 200 dargestellt ist. 2B ist eine Darstellung der Schweißverbindung 12, die dem Verfahren zur Ausheilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten unterzogen wird. Insbesondere ist in 2B dargestellt, wie der Heilungsenergiestrahl 30 die äußerste Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 gemäß dem Verfahren 200 führt. 2B zeigt zwei Strahlen 30, um zu verdeutlichen, dass beide Kanten 44 der Schweißnaht 12 abgetastet werden, wenn das Verfahren 200 zur Ausheilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten durchgeführt wird. Das Steuermodul 24 der Schweißmaschine 10 (1) speichert einen vorbestimmten Schweißplan, der einen vorbestimmten Pfad angibt, dem der Heilungsenergiestrahl 30 folgt, während er die äußerste Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 führt. Der Schweißplan gibt auch einen vorbestimmten Leistungspegel und eine vorbestimmte Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 für jede Position entlang des vorbestimmten Pfades an. 2C ist eine Darstellung der Schweißnaht 12 nach der Heilung von Oberflächenunregelmäßigkeiten. Wie in 2A gezeigt, können eine oder mehrere Oberflächenunregelmäßigkeiten entlang der äußersten Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 vorhanden sein. Die äußerste Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 ist der Umgebung ausgesetzt und kann von einer Person betrachtet werden. Wie in 2A zu sehen ist, hat die äußerste Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 ein konkaves Profil 38, das einen oder mehrere unregelmäßige Bereiche 40 aufweist. Die unregelmäßigen Bereiche 40 stellen raue, gezackte Merkmale, Poren oder Löcher dar, die entlang der äußersten Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 angeordnet sind. Es ist zu verstehen, dass eine Person die unregelmäßigen Bereiche 40, die entlang der äußersten Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 angeordnet sind, möglicherweise nicht als ästhetisch ansprechend empfindet.
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Wie in den 1 und 2B dargestellt, weist das Steuermodul 24 den Arm 22 an, die fokussierte Energievorrichtung 20 entlang der äußersten Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 zu führen. Daher wird der Heilungsenergiestrahl 30 durch den Arm 22 entlang der äußersten Oberfläche 36 der Schweißnaht geführt. Das Steuermodul 24 führt Anweisungen aus, um den Heilungsenergiestrahl 30 entlang der äußersten Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 zu führen. Insbesondere führt das Steuermodul 24 Anweisungen zur Drehung der Spiegel 28 aus, die Teil des Galvospiegel-Strahlpositionierungssystems 26 sind, um den Heilungsenergiestrahl 30 zu führen. In einer Ausführungsform führt das Steuermodul 24 auch Anweisungen zur Manipulation des Arms 22 aus, um den Heilungsenergiestrahl 30 in Kombination mit den Spiegeln 28 zu führen.
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Das Steuermodul 24 kann sich auf eine elektronische Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), einen (gemeinsam genutzten, dedizierten oder gruppierten) Prozessor, der einen Code ausführt, oder eine Kombination aus einigen oder allen der oben genannten Elemente beziehen oder Teil davon sein, beispielsweise in einem System-on-Chip. Darüber hinaus kann das Steuermodul 24 mikroprozessorbasiert sein, wie z. B. ein Computer mit mindestens einem Prozessor, einem Speicher (RAM und/oder ROM) und zugehörigen Eingangs- und Ausgangsbussen. Der Prozessor kann unter der Kontrolle eines Betriebssystems arbeiten, das sich im Speicher befindet. Das Betriebssystem kann die Computerressourcen so verwalten, dass Computerprogrammcode, der als eine oder mehrere Computersoftwareanwendungen verkörpert ist, wie z. B. eine Anwendung, die sich im Speicher befindet, Anweisungen vom Prozessor ausführen lassen kann. In einer alternativen Ausführungsform kann der Prozessor die Anwendung direkt ausführen; in diesem Fall kann das Betriebssystem weggelassen werden.
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Wie in 1 und 2B dargestellt, enthält der Heilungsenergiestrahl 30 eine vordefinierte Energiedichte, die auf der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 basiert. Wie in 2B zu sehen ist, weist die obere Schicht 16 der Schweißnaht 12 die Dicke T1 und die untere Schicht 18 eine Dicke T2 auf. In Ausführungsformen ist die Dicke T2 der unteren Lage 18 der Schweißverbindung größer als die Dicke T1 der oberen Lage 16, die Dicke T2 der unteren Lage 18 kann jedoch auch gleich oder kleiner als die obere Lage 16 sein. Wie in 2A zu sehen ist, wird der Heilungsenergiestrahl 30 auf die Kanten 44 der Schweißnaht gerichtet und schmilzt diese bis auf eine vordefinierte Dicke T auf, wobei die vordefinierte Dicke T weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 beträgt. Daher ist die vordefinierte Energiedichte des Heilungsenergiestrahls 30 so konfiguriert, dass weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 geschmolzen wird. Es ist zu verstehen, dass in Ausführungsformen der Heilungsenergiestrahl 30 defokussiert wird, um mit einer geringeren Energiedichte zu arbeiten, und dadurch die Kanten 44 der Schweißnaht 12 auf weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 schmilzt. Es ist auch zu verstehen, dass die Defokussierung nicht notwendig ist, wenn der Heilungsenergiestrahl 30 die geeignete Energiedichte in seiner Brennebene hat, um die Ränder 44 der Schweißnaht 12 auf weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Lage 16 der Schweißnaht 12 zu schmelzen. Es ist auch zu verstehen, dass die im Steuermodul 24 (1) gespeicherten Werte für die vorgegebene Leistung, die vorgegebene Führungsgeschwindigkeit und eine Defokussierung des Strahls 30 so bestimmt werden, dass die Ränder 44 der Schweißnaht 12 auf weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Lage 16 der Schweißnaht 12 aufgeschmolzen werden.
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Wie aus den 1 und 2B hervorgeht, hat der Strahl mit Heilungsenergie 30 eine Schmelzbreite WF, wobei die Schmelzbreite WF so bemessen ist, dass sie etwa die Hälfte der Breite W der Schweißnaht 12 abdeckt. Wie in 2B zu sehen ist, wird die Breite W der Schweißnaht 12 zwischen den beiden Kanten 44 gemessen. Der Heilungsenergiestrahl 30 ist so gerichtet, dass er das Material entlang der Kanten 44 der Schweißnaht 12 zum Schmelzen bringt. Bei der in 2B gezeigten Ausführungsform schmilzt der Heilungsenergiestrahl 30 im Wesentlichen kein Material, das sich entlang eines Mittelpunkts M der Schweißnaht 12 befindet, wobei der Mittelpunkt M zwischen den beiden Rändern 44 der Schweißnaht 12 liegt. Daher kann das geschmolzene Material 48 entlang der Kanten 44 der Schweißnaht 12 die unregelmäßigen Bereiche 40 und das konkave Profil 38 (dargestellt in 3A) füllen und glätten. Mit anderen Worten, das geschmolzene Material 48, das durch den Heilungsenergiestrahl 30 erzeugt wird, glättet und füllt Oberflächenunregelmäßigkeiten der Schweißnaht 12 auf, wodurch das ästhetische Gesamterscheinungsbild verbessert wird. Wie in 2C zu sehen ist, ist die äußerste Oberfläche 36 der Schweißnaht 12 nach dem Heilungsprozess glatt und enthält nicht viele oder alle der in 2A gezeigten unregelmäßigen Bereiche 40.
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Die 3A-3D zeigen einen Strahlengang der Schweißnaht 12 vor und nach dem Heilungsprozess. Insbesondere ist in 3A ein Schweißweg für die Schweißnaht 12 vor der Heilung dargestellt. In der in den 3A-3D gezeigten, nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Schweißnaht 12 eine Laserklammerschweißnaht, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Figuren lediglich beispielhaft sind. In der Tat kann der Heilungsenergiestrahl 30 (1) auch zum Glätten anderer Arten und Geometrien von Schweißnähten verwendet werden. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Schweißnaht 12 einen länglichen Teil 60 und zwei gekrümmte Abschnitte 62, wobei der längliche Teil 60 zwei gekrümmte Abschnitte 62 miteinander verbindet. Die Steuerungssysteme stellen sicher, dass der Strahl der Heilungsenergie 30 entlang des Umfangs der Schweißnaht 12 geführt wird, um das Material entlang der Kanten 44 der Schweißnaht 12 (in 2B zu sehen) zu schmelzen und das konkave Profil 38 der Schweißnaht 12 (in 2A) zu füllen und zu glätten.
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Wie in 3A dargestellt, weist die Schweißnaht 12 einen Innenumfang 64, einen Außenumfang 66 und einen Endabschnitt 68 auf, wobei der Endabschnitt 68 einen Endkrater der Schweißnaht 12 darstellt. In der in 3D gezeigten Ausführungsform glättet der Heilungsenergiestrahl 30 (wie in 1 zu sehen) den gesamten Innenumfang 64, den Außenumfang 66 und den Endabschnitt 68. Es versteht sich jedoch von selbst, dass der Heilungsenergiestrahl 30 nur entlang eines der inneren Peripherie 64, der äußeren Peripherie 66 und des Endabschnitts 68 geführt werden kann. In einer Ausführungsform tastet der Heilungsenergiestrahl 30 nur einen Teil des inneren Umfangs 64, des äußeren Umfangs 66 und des Endabschnitts 68 ab. Das heißt, in einigen Ausführungsformen wird der Heilungsenergiestrahl 30 nur entlang eines Teils des Umfangs der Schweißverbindung 12 geführt. In einer Ausführungsform wird der Heilungsenergiestrahl 30 beispielsweise zunächst entlang des Außenumfangs 66, dann entlang des Innenumfangs 64 und schließlich entlang des Endabschnitts 68 der Schweißnaht 12 geführt. Wie bereits erwähnt, speichert das Steuermodul 24 (1) den vorbestimmten Schweißplan, der den vorbestimmten Weg angibt, dem der Heilungsenergiestrahl 30 beim Führen der Schweißnaht 12 folgt. Der Schweißplan gibt auch den vorbestimmten Leistungspegel und eine vorbestimmte Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 für jede Position entlang des vorbestimmten Pfades an.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 3B tastet der Heilungsenergiestrahl 30 in einer Ausführungsform zunächst den Außenumfang 66 der Schweißnaht 12 entlang einer Heilungsbahn 76 ab. Dann tastet der Heilungsenergiestrahl 30, wie in 3C zu sehen, den inneren Umfang 64 der Schweißnaht 12 entlang des Heilungspfades 78 ab. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Reihenfolge umgekehrt sein kann, wobei zuerst der innere Umfang 64 abgetastet wird. Obwohl die und zeigen, dass der Heilungsenergiestrahl 30 entlang des gesamten Innenumfangs 64 und des Außenumfangs 66 geführt wird, wird der Heilungsenergiestrahl 30 in einigen Ausführungsformen nur entlang eines Teils des Innenumfangs 64 oder des Außenumfangs 66 geführt. Dann wird der Heilungsenergiestrahl 30 in einer kreisförmigen Bewegung über den Endabschnitt 68 der Schweißnaht 12 geführt, um einen kreisförmigen Heilungspfad 79 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann der Heilungsenergiestrahl 30 den Heilungspfaden 76, 78, 79 entweder mit oder ohne Oszillation folgen.
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Es ist zu verstehen, dass der Heilungsenergiestrahl 30 zumindest entlang eines Teils des Umfangs der Schweißnaht mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit abgetastet wird, wobei die vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 konstant ist. In einer Ausführungsform ist die vorbestimmte Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 größer als die ursprüngliche Vorschubgeschwindigkeit der Schweißnaht 12 . Mit anderen Worten, die Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 ist größer als die Vorschubgeschwindigkeit, die beim Schweißen der ursprünglichen Schweißnaht 12 in 3A verwendet wird. Die vorbestimmte Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 kann auch kleiner oder gleich der ursprünglichen Vorschubgeschwindigkeit der Schweißnaht 12 sein, solange der Heilungsenergiestrahl 30 die Kanten 44 der Schweißnaht 12 auf weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 aufschmilzt. In einer Ausführungsform wird der Heilungsenergiestrahl 30 zumindest entlang eines Teils des Umfangs der Schweißnaht 12 oszilliert, in einigen Ausführungsformen wird der Heilungsenergiestrahl 30 jedoch nicht oszilliert. Das Steuermodul 24 (1) weist die fokussierte Energievorrichtung 20 an, die vorgegebene Energiedichte des Heilungsenergiestrahls 30 einzustellen. Das Steuermodul 24 weist auch den Arm 22 (1) an, die vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit des Heilungsenergiestrahls 30 einzustellen.
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4 ist ein Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren 200 zum Ausbessern von Oberflächenunregelmäßigkeiten der Schweißnaht 12 zeigt. Wie in den und dargestellt, beginnt das Verfahren 200 im Block 202. In Block 202 erzeugt die fokussierte Energievorrichtung 20 den Heilungsenergiestrahl 30. Das Verfahren 200 kann dann mit Block 204 fortgesetzt werden.
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In Block 204 wird der Heilungsenergiestrahl 30 entlang mindestens eines Teils des Umfangs der Schweißnaht 12 geführt. Unter Bezugnahme auf die glättet der Heilungsenergiestrahl 30 in einer Ausführungsform den gesamten Umfang der Schweißnaht 12, einschließlich des Innenumfangs 64, des Außenumfangs 66 und des Endabschnitts 68. Das Verfahren 200 kann dann zu Block 206 übergehen.
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In Block 206, der sich speziell auf 2B bezieht, wird weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 entlang des Heilungspfades geschmolzen. Wie bereits erwähnt, werden die vorgegebene Leistung, die vorgegebene Führungsgeschwindigkeit und der Grad der Defokussierung des Heilungsenergiestrahls 30 im Steuermodul 24 gespeichert, um sicherzustellen, dass die Kanten 44 der Schweißnaht 12 auf weniger als die Hälfte der Dicke T1 der oberen Schicht 16 der Schweißnaht 12 aufgeschmolzen werden. Das Verfahren 200 kann dann beendet werden.
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Das in den Figuren dargestellte System und Verfahren zur Heilung einer Schweißnaht bietet verschiedene technische Effekte und Vorteile. Insbesondere verbessert das offengelegte System das Erscheinungsbild von Oberflächenunregelmäßigkeiten, die von einigen Personen als störend empfunden werden können, und verbessert dadurch das optische Gesamterscheinungsbild eines Bauteils. Die Glättung der Oberfläche der Schweißverbindung kann auch einige mechanische Eigenschaften der Schweißverbindung verbessern. In einer Ausführungsform kann zum Beispiel die Streckgrenze der Schweißverbindung verbessert werden.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist lediglich beispielhaft, und Variationen, die nicht vom Kern der vorliegenden Offenbarung abweichen, sollen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fallen. Solche Variationen sind nicht als Abweichung von Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung zu betrachten.
