DE102023002908A1 - Component composite - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Bauteileverbund, umfassend mindestens zwei durch Schmelzschweißen, insbesondere Laserschweißen, zu verbindende Bauteile (3, 5), wobei eines der Bauteile (3, 5) eine lokale Materialstärkenänderung im Bereich der herzustellenden Schweißnaht aufweist. Bei einem Bauteileverbund, dessen Qualität verbessert wird, bestehen die Bauteile (3, 5) aus unterschiedlichen Metallen und/oder Metalllegierungen, wobei ein erstes Bauteil (3) auf einer Seite eine Materialaufdickung (7) und/oder das zweite Bauteil (5) eine Materialaussparung (11) zur Verlagerung der Anbindungsebene der Bauteile (3, 5) in der Schweißnaht aufweist.The invention relates to a component composite, comprising at least two components (3, 5) to be connected by fusion welding, in particular laser welding, one of the components (3, 5) having a local change in material thickness in the area of the weld seam to be produced. In a composite component whose quality is improved, the components (3, 5) consist of different metals and/or metal alloys, with a first component (3) having a material thickening (7) on one side and/or the second component (5) having one Material recess (11) for relocating the connection plane of the components (3, 5) in the weld seam.
Description
Die Erfindung betrifft einen Bauteileverbund, umfassend mindestens zwei durch Schmelzschweißen, insbesondere Laserschweißen, zu verbindende Bauteile, wobei eines der Bauteile eine lokale Materialstärkenänderung im Bereich der herzustellenden Schweißnaht aufweist.The invention relates to a component composite, comprising at least two components to be connected by fusion welding, in particular laser welding, one of the components having a local change in material thickness in the area of the weld seam to be produced.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bauteilverbund zum Laserschweißen anzugeben, dessen Qualität verbessert wird.The object of the invention is to provide a composite component for laser welding, the quality of which is improved.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the figures.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The task is solved with the subject matter of patent claim 1.
Bei dem eingangs erläuterten Bauteileverbund, umfassend mindestens zwei durch Laserschweißen zu verbindende Bauteile, wobei eines der Bauteile eine lokale Materialstärkenänderung im Bereich der herzustellenden Schweißnaht aufweist, bestehen die Bauteile aus unterschiedlichen Metallen und/oder Metalllegierungen, wobei ein erstes Bauteil auf einer Seite eine Materialaufdickung und/oder das zweite Bauteil eine Materialaussparung zur Verlagerung der Anbindungsebene der Bauteile in der Schweißnaht aufweist. Durch die Verlagerung der kritischen spröden intermetallischen Phasen in der Schweißnaht aus der ebenen Ursprungsanbindungsebene heraus wird die Qualität des Bauteilverbundes durch Steigerung der Festigkeit sowie der Reduzierung des elektrischen Widerstandes verbessert, was insbesondere für Mischverbindungen von Vorteil ist. Materialaufdickungen bzw. Materialaussparungen an den sich überlappenden Bauteilen können ohne großen Aufwand direkt in die Einzelteilproduktion integriert werden. Es ist auch ein Schweißen von Kehl- und I-Nähten bei dieser Bauteilanordnung möglich.In the component composite explained at the beginning, comprising at least two components to be connected by laser welding, one of the components having a local change in material thickness in the area of the weld seam to be produced, the components consist of different metals and / or metal alloys, with a first component having a material thickening on one side and / or the second component has a material recess for shifting the connection plane of the components in the weld seam. By relocating the critical brittle intermetallic phases in the weld seam away from the flat original connection plane, the quality of the component composite is improved by increasing the strength and reducing the electrical resistance, which is particularly advantageous for mixed connections. Material thickenings or material recesses on the overlapping components can be integrated directly into the individual part production without much effort. It is also possible to weld fillet and I welds with this component arrangement.
Vorteilhafterweise liegt die Materialaufdickung des ersten Bauteils einer Materialaussparung des zweiten Bauteils gegenüber, wobei Materialaufdickung und Materialaussparung ineinandergreifen und zum Schmelzschweißen ein Laserstrahl durch das zweite Bauteil in Richtung der Materialaufdickung des ersten Bauteils angreift. Dadurch wird eine besonders sichere Verlagerung der intermetallischen Phasen aus der Ursprungsanbindungsebene der Bauteile möglich.Advantageously, the material thickening of the first component lies opposite a material recess in the second component, with the material thickening and the material recess interlocking and, for fusion welding, a laser beam attacks through the second component in the direction of the material thickening of the first component. This enables a particularly safe relocation of the intermetallic phases from the original connection level of the components.
In einer Ausgestaltung überragt die Materialaufdickung eine erste Anbindungsebene des ersten Bauteils, während die Materialaussparung eine zweite Anbindungsebene des zweiten Bauteils hinterschneidet. Diese Anordnung ist besonders für das Schmelzschweißen von elektrischen Kontaktierungen, wie beispielsweise Al-Cu- oder Al-Hilumin- oder Cu-Hilumin-Mischverbindungen geeignet.In one embodiment, the material thickening projects beyond a first connection level of the first component, while the material recess undercuts a second connection level of the second component. This arrangement is particularly suitable for the fusion welding of electrical contacts, such as Al-Cu or Al-Hilumin or Cu-Hilumin mixed connections.
In einer Variante greifen die Materialaufdickung und die Materialaussparung formschlüssig ineinander. Dadurch wird eine zuverlässige Positionierung der Bauteile während des Schweißvorganges gewährleistet.In one variant, the material thickening and the material recess interlock with each other in a form-fitting manner. This ensures reliable positioning of the components during the welding process.
In einer Ausführungsform weisen die Bauteile unterschiedliche Materialstärken auf. Dadurch wird gleichzeitig mit der Verlagerung der intermetallischen Phasen eine Veränderung des Durchmischungsverhältnisses der späteren Schweißnaht erreicht. Dies ist besonders beim Verschweißen von unterschiedlichen Legierungen, wie Al5xxx mit Al6xxx, von Vorteil, wo die Legierungselemente gut durchmischt werden. Das Schweißen der Bauteile kann dabei auch mit konventioneller Anlagetechnik erfolgen.In one embodiment, the components have different material thicknesses. This results in a change in the mixing ratio of the subsequent weld seam at the same time as the intermetallic phases are shifted. This is particularly advantageous when welding different alloys, such as Al5xxx with Al6xxx, where the alloying elements are well mixed. The components can also be welded using conventional system technology.
Es ist von Vorteil, wenn die Materialaufdickung des ersten Bauteils von dem zweiten Bauteil weggerichtet ist und an dem an dem ersten Bauteil anliegenden, aussparungsfreien zweiten Bauteil ein Opferbauteil mit einer Materialaussparung angeordnet ist, die von dem zweiten Bauteils abdeckt ist, wobei zum Schmelzschweißen der Laserstrahl an der Materialaufdickung des ersten Bauteils in Richtung Materialaussparung als Badstütze des Opferbauteils angreift. Dadurch wird ein Korrosionsschutz für die Bauteilverbindung realisiert. Dies ist insbesondere für mehrteilige Bauteilverbindungen von Vorteil.It is advantageous if the material thickening of the first component is directed away from the second component and a sacrificial component with a material recess is arranged on the recess-free second component that rests on the first component, the laser beam being used for fusion welding acts on the material thickening of the first component in the direction of the material recess as a bath support of the sacrificial component. This provides corrosion protection for the component connection. This is particularly advantageous for multi-part component connections.
In einer weiteren Ausgestaltung liegt das erste Bauteil auf dem zweiten aussparungsfrei ausgebildeten Bauteil auf und die Materialaufdickung des ersten Bauteils ist von dem zweiten Bauteil weggerichtet, wobei zum Schmelzschweißen der Laserstrahl seitlich an der Materialaufdickung angreift. Die Verlagerung der intermetallischen Phasen erfolgt auch dann zuverlässig, wenn Materialaufdickungen und Materialaussparungen versetzt zueinander angeordnet werden.In a further embodiment, the first component rests on the second recess-free component and the material thickening of the first component is directed away from the second component, with the laser beam acting laterally on the material thickening for fusion welding. The intermetallic phases are shifted reliably even when the material thickens and material recesses are arranged offset from one another.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail - if necessary with reference to the drawing. Described and/or illustrated features can form the subject matter of the invention on their own or in any meaningful combination, possibly also independently of the claims, and in particular can also be the subject of one or more separate applications. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteilverbundes, -
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteilverbundes, -
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteilverbundes.
-
1 a first exemplary embodiment of the component composite according to the invention, -
2 a further exemplary embodiment of the component composite according to the invention, -
3 a further exemplary embodiment of the component composite according to the invention.
In
Das zweite Bauteil 5 umfasst eine Materialaussparung 11, welche von der zweiten Anbindungsebene 13 des zweiten Bauteils 5 zurückweicht. Dabei umfasst das zweite Bauteil 5 bis zur zweiten Anbindungsebene 13 eine Materialstärke tA1. Bis zur Materialaussparung 11 beträgt die Materialstärke tA2. Es gilt auch hier: tA1 ≠ tA2.In
The
Für einen ebenen Bauteilverbund gilt: tA1 - tA2 = tB1 - tB2.For a flat component assembly the following applies: t A1 - t A2 = t B1 - t B2 .
Die Materialaufdickung 7 und die Materialaussparung 11 werden in Vorbereitung des Schweißvorganges aufeinandergelegt, wobei die Materialaufdickung 7 des ersten Bauteils 3 formschlüssig in die Materialaussparung 11 des zweiten Bauteiles 5 eingreift. Wie in
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteilverbundes ist in
Aus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO2021204681A1 (en) | 2020-04-06 | 2021-10-14 | Borit N.V. | Positioning a first and second metal plate in a laser beam welding position |
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WO2021204681A1 (en) | 2020-04-06 | 2021-10-14 | Borit N.V. | Positioning a first and second metal plate in a laser beam welding position |
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