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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Schweißnaht mittels eines Energiestrahls an einem mindestens zwei Bauteile aufweisenden Überlappstoß und Prüfen der Schweißnaht.
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Beim Erzeugen einer Kehlnaht mittels eines Energiestrahls an einem mindestens zwei Bauteile aufweisenden Überlappstoß ist ein nachträgliches Prüfen der Schweißnaht, insbesondere im Hinblick auf eine vorbestimmte Schweißnahtlage, bei einer über der gesamten Bauteillänge aufgeschmolzenen Kante der Kehlnaht nur sehr eingeschränkt, insbesondere nicht mehr möglich.
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Um dennoch die Schweißnahtlage prüfen zu können, ist es notwendig, dass die Kante, an der die Kehlnaht angebracht werden soll, zumindest bereichsweise nicht aufgeschmolzen wird. Die nicht aufgeschmolzenen Kantenbereiche können somit nach dem Verschweißen mittels eines optischen Messsystems erfasst werden.
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Das bereichsweise Nichtaufschmelzen der Kante hat jedoch den Nachteil, dass die Schweißnahtlänge um die nichtaufgeschmolzene Kantenlänge reduziert ist. Insbesondere kann die Kantenlänge eines insbesondere oben liegenden Fügepartners nicht optimal ausgenutzt werden. Insbesondere beim Verschweißen von stromtragenden Bauteilen, wie Zellverbinder, können sich erhöhte Widerstände im Bereich der verkürzten Schweißnaht ergeben.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 2020- 163 423 A offenbart ein Verfahren zum Erzeugen einer Schweißnaht mittels eines Energiestrahls an einem mindestens zwei Bauteile aufweisenden Überlappstoß und Prüfen der Schweißnaht wobei die mindestens zwei Bauteile derart angeordnet werden, dass der Uberlappstoß gebildet wird, wobei auf einem Bauteil der mindestens zwei Bauteile eine Markierung angebracht wird, wobei die mindestens zwei Bauteile mittels des Energiestrahls unter Ausbildung der Schweißnaht verschweißt werden, wobei mittels der Markierung auf eine Schweißnahtlage der Schweißnaht geschlossen wird.
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Die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2022 000 445 A1 offenbart eine Schweißverbindung zwischen zwei Bauteilen, wobei auf einer Fläche des ersten Bauteils ein zweites Bauteil positioniert und mit dem ersten Bauteil verschweißt ist. Die erfindungsgemäße Schweißverbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht entlang oder parallel einer Kante des zweiten Bauteils verläuft, wobei das zweite Bauteil im Bereich der Kante eine Phase aufweist, sodass es zu der das erste Bauteil berührenden Kante hin in einem spitzen Winkel zuläuft.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen einer Schweißnaht mittels eines Energiestrahls zu schaffen, wobei die genannten Nachteile reduziert sind, vorzugsweise nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten bevorzugten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Erzeugen einer Schweißnaht, insbesondere Kehlnaht, mittels eines Energiestrahls an einem mindestens zwei Bauteile aufweisenden Überlappstoß und Prüfen der Schweißnaht geschaffen wird. In dem Verfahren werden die mindestens zwei Bauteile derart angeordnet, dass der Überlappstoß gebildet wird. Auf einem Bauteil der mindestens zwei Bauteile wird eine Markierung, insbesondere an einem relativ zu dem Überlappstoß vorbestimmten Ort, angebracht. Die mindestens zwei Bauteile werden mittels des Energiestrahls unter Ausbildung der Schweißnaht, insbesondere an dem Überlappstoß, verschweißt. Mittels der Markierung wird auf eine Schweißnahtlage der Schweißnaht geschlossen.
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Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, eine Schweißnahtlage der Schweißnaht, insbesondere Kehlnaht, auch dann zu prüfen, wenn das Bauteil, an dem die Kehlnaht angebracht wurde, im Bereich des Überlappstoßes, aufgeschmolzen ist.
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Der Energiestrahl ist insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem elektromagnetischen Strahl, insbesondere einem optischen Arbeitsstrahl, insbesondere einem Laserstrahl, und einem Teilchenstrahl, insbesondere einem Elektronenstrahl. Der Energiestrahl kann kontinuierlich oder gepulst betrieben sein, insbesondere kontinuierliche Laserstrahlung oder gepulste Laserstrahlung.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Schweißnaht an einer Kante, insbesondere entlang einer Kante, insbesondere unter Aufschmelzung einer Kante eines Bauteils, ausgewählt aus den mindestens zwei Bauteilen, im Bereich des Überlappstoßes ausgebildet wird. Mittels der Markierung wird auf einen Querversatz der Schweißnaht relativ zu einer gedachten, vor dem Aufschmelzen der Kante entlang der Kante verlaufenden Kantenlinie, insbesondere auf einen Querversatz zu der Kante, geschlossen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Markierung, insbesondere in Form einer Linie oder einer Mehrzahl von Punkten, parallel zu der Kante angebracht wird. Durch die Verwendung einer Markierung in Form einer Linie kann vorteilhaft besonders einfach ein Schweißnahtversatz bestimmt werden.
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Insbesondere wird in einer Ausführungsform die Markierung bei einer Herstellung eines Bauteils der mindestens zwei Bauteile an dem Bauteil angebracht, insbesondere mittels Umformen und/oder Ausformen an dem Bauteil.
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Insbesondere wird in einer anderen Ausführungsform die Markierung unmittelbar vor dem Verschweißen an einem Bauteil der mindestens zwei Bauteile angebracht. Insbesondere wird eine Oberfläche des Bauteils angeschmolzen, um die Markierung anzubringen. Insbesondere wird zum Herstellen der Markierung der zum Herstellen der Schweißnaht verwendete Energiestrahl verwendet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schweißnaht derart ausgebildet wird, dass die Kante, insbesondere entlang der Längserstreckung der Kante, vollständig, insbesondere derart, dass die Kante nicht mehr erkennbar ist, umgeschmolzen wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Markierung mit einem ersten Abstand k zu der Kante angebracht wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abstand k derart gewählt wird, dass eine Schweißnahtbreite b der Schweißnaht kleiner ist als der erste Abstand k. Auf diese Weise wird vorteilhaft sichergestellt, dass die Markierung durch das Erzeugen der Schweißnaht nicht umgeschmolzen wird und somit auch nach dem Erzeugen der Schweißnaht noch erkennbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für ein Bauteil der mindestens zwei Bauteile ein Bauteil mit einer Fase verwendet wird.
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Insbesondere erstreckt sich die Fase entlang der Kante des Bauteils, an der die Schweißnaht, insbesondere Kehlnaht, angebracht werden soll.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Markierung parallel zu der Fase angebracht wird. Die Markierung wird in einem zweiten Abstand k1 zu einer Spitzwinkelkante der Fase, an der ein spitzer Winkel der Fase angeordnet ist, angebracht. Alternativ oder zusätzlich wird die Markierung in einem dritten Abstand k2 zu einer Stumpfwinkelkante der Fase, an der ein stumpfer Winkel der Fase angeordnet ist, angebracht.
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Die Spitzwinkelkante ist insbesondere eine durch eine erste Schnittlinie einer ersten Grundseite und einer Mantelseite des angefasten Bauteils definierten Kante, an der die Schweißnaht, insbesondere Kehlnaht, angebracht werden soll, die einen spitzen Winkel aufweist, insbesondere einen Winkel von weniger als 90° einschließt.
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Die Stumpfwinkelkante ist insbesondere eine durch eine zweite Schnittlinie einer der ersten Grundseite gegenüberliegenden zweiten Grundseite und der Mantelseite des angefasten Bauteils definierten Kante, an der die Schweißnaht, insbesondere Kehlnaht, angebracht werden soll, die einen stumpfen Winkel aufweist, insbesondere einen Winkel von mehr als 90° einschließt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Abstand k1 derart gewählt wird, dass die Schweißnahtbreite b kleiner ist als der zweite Abstand k1. Auf diese Weise wird vorteilhaft sichergestellt, dass die Markierung durch das Erzeugen der Schweißnaht nicht umgeschmolzen wird und somit auch nach dem Erzeugen der Schweißnaht noch erkennbar ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Schweißnaht, und
- 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Schweißnaht.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Schweißnaht 1 mittels eines Energiestrahls 3 an einem mindestens zwei Bauteile 5 aufweisenden Überlappstoß 7 und Prüfen der Schweißnaht 1.
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In dem Verfahren werden in einem ersten Schritt S1 die mindestens zwei Bauteile 5 - hier ein oberes Bauteil 5.1 und ein unteres Bauteil 5.2 - derart angeordnet, dass der Überlappstoß 7 gebildet wird.
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In einem zweiten Schritt S2 wird auf einem Bauteil 5 der mindestens zwei Bauteile 5 - hier auf dem oberen Bauteil 5.1 - eine Markierung 9, bevorzugt an einem relativ zu dem Überlappstoß 7 vorbestimmten Ort 8, angebracht. Die Markierung 9 wird bevorzugt mit einem Energiestrahl 3, bevorzugt mit einem Beschriftungslaser oder mit einem Scheibenlaser angebracht.
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In einem dritten Schritt S3 werden die mindestens zwei Bauteile 5 mittels des Energiestrahls 3 unter Ausbildung der Schweißnaht 1, bevorzugt an dem Überlappstoß 7, verschweißt.
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In einem hier nicht dargestellten vierten Schritt S4 wird mittels der Markierung 9 auf eine Schweißnahtlage der Schweißnaht 1 geschlossen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schweißnaht 1 an einer Kante 11, bevorzugt entlang einer Kante 11, bevorzugt unter Aufschmelzung der Kante 11 eines Bauteils 5, ausgewählt aus den mindestens zwei Bauteilen 5 - hier des oberen Bauteils 5.1 -, im Bereich des Überlappstoßes 7 ausgebildet wird. Mittels der Markierung 9 wird auf einen Querversatz der Schweißnaht 1 relativ zu einer gedachten, vor dem Aufschmelzen der Kante 11 entlang der Kante 11 verlaufenden in die Bildebene hineinreichenden Kantenlinie 13, bevorzugt auf einen Querversatz zu der Kante 11, geschlossen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Markierung 9, bevorzugt in Form einer Linie oder einer Mehrzahl von Punkten, parallel zu der Kante 11 angebracht wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schweißnaht 1 derart ausgebildet wird, dass die Kante 11, bevorzugt entlang der in die Bildebene hineinreichende Längserstreckung der Kante 11, vollständig, bevorzugt derart, dass die Kante 11 nicht mehr erkennbar ist, umgeschmolzen wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Markierung 9 mit einem durch eine Bemaßungslinie dargestellten ersten Abstand k zu der Kante 11 angebracht wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Abstand k derart gewählt wird, dass eine Schweißnahtbreite b der Schweißnaht 1 kleiner ist als der erste Abstand k.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Schweißnaht 1 mittels eines Energiestrahls 3 an einem mindestens zwei Bauteile 5 aufweisenden Überlappstoß 7 und Prüfen der Schweißnaht 1.
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Dabei sind gleiche und funktionsgleiche Elemente in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insoweit jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass für ein Bauteil 5 der mindestens zwei Bauteile 5 - hier für das obere Bauteil 5.1 - ein Bauteil 5 mit einer Fase 15 verwendet wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Markierung 9 parallel zu der Fase 15 angebracht wird. Die Markierung 9 wird in einem durch eine Bemaßungslinie dargestellten zweiten Abstand k1 zu einer Spitzwinkelkante 17 der Fase 15, an der ein spitzer Winkel der Fase 15 angeordnet ist, angebracht. Alternativ oder zusätzlich wird die Markierung 9 in einem dritten Abstand k2 zu einer Stumpfwinkelkante 19 der Fase 15, an der ein stumpfer Winkel der Fase 15 angeordnet ist, angebracht.
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Die Spitzwinkelkante 17 ist bevorzugt eine durch eine erste Schnittlinie einer ersten Grundseite 21 und einer Mantelseite 25 des angefasten, oberen Bauteils 5.1 definierten Spitzkante 11.1, an der die Schweißnaht 1, bevorzugt Kehlnaht, angebracht werden soll, die einen spitzen Winkel aufweist, bevorzugt einen Winkel von weniger als 90° einschließt.
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Die Stumpfwinkelkante 19 ist bevorzugt eine durch eine zweite Schnittlinie einer der ersten Grundseite 21 gegenüberliegenden zweiten Grundseite 23 und der Mantelseite 25 des angefasten, oberen Bauteils 5.1 definierten Stumpfkante 11.2, an der die Schweißnaht 1, bevorzugt Kehlnaht, angebracht werden soll, die einen stumpfen Winkel aufweist, bevorzugt einen Winkel von mehr als 90° einschließt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweite Abstand k1 derart gewählt wird, dass die Schweißnahtbreite b kleiner ist als der zweite Abstand k1.
