DE10235822A1

DE10235822A1 - Process for laser beam hard soldering using a laser beam encased by a process gas stream directed onto the solder site

Info

Publication number: DE10235822A1
Application number: DE10235822A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Danzer
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-02-19
Also published as: WO2004014598A1; AU2003251662A1

Abstract

Process for laser beam hard soldering comprises using a laser beam (2) encased by a process gas stream directed onto the solder site. An Independent claim is also included for a process gas used in the above process containing argon, helium and/or nitrogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserstrahlhartlöten mit einem auf eine Lötstelle oder in die Nähe der Lötstelle fokussierten Laserstrahl, wobei das Lot an der Lötstelle von dem Laserstrahl aufgeschmolzen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Prozessgas sowie die Verwendung eines Prozessgases zum Laserstrahlhartlöten.The invention relates to a method for laser brazing with one on a solder joint or nearby the solder joint focused laser beam, the solder at the solder joint from the laser beam is melted. The invention further relates to a process gas and the use of a process gas for laser brazing.

Das Verfahren des Hartlötens mit Lötprozess im Lötofen ist von allen Lötverfahren das am häufigsten benutzte. In jüngerer Zeit kommt auch das Hartlöten mit Lichtbogen beim Fügen von Bauteilen vermehrt zum Einsatz. Auch das Hartlöten mit Laserstrahl findet zunehmend Interesse, obwohl bei der Durchführung von diesem Verfahren noch viele Probleme zu überwinden sind. Während beim Hartlöten im Lötofen das Lot durch die Wärmezufuhr im Ofen aufschmilzt, verflüssigt es sich beim Löten mit Lichtbogen oder Laserstrahl lokal an der Stelle des Energieeintrags. Die lokale Erwärmung hat das Löten mit dem Schweißen gemeinsam.The process of brazing with Soldering process in brazing furnace is of all soldering processes the most common used. Younger Time comes brazing too with an arc when joining of components increasingly used. Brazing too Laser beam is gaining interest, although when performing There are still many problems to be overcome in this process. While at Brazing in brazing furnace the solder by the supply of heat melted in the oven, liquefied soldering with an arc or laser beam locally at the point of energy input. Local warming has soldering with welding together.

Hartlöten und Schweißen weisen auf den ersten Blick viele Ähnlichkeiten miteinander auf, jedoch unterscheiden sich Hartlöten und Schweißen fundamental: Beim Hartlöten wird im Gegensatz zum Schweißen der Grundwerkstoff nicht aufgeschmolzen. Lediglich das als Lot zusätzlich zugegebene Material schmilzt durch die Energieeinbringung. Durch Wechselwirkung des geschmolzenen Lots mit dem Grundwerkstoff entsteht die Verbindung. Die Schmelztemperatur des Lots liegt folglich beim Hartlöten immer unterhalb der Schmelztemperatur der zu fügenden Bauteile; jedoch liegt die Solidustemperatur des Lots beim Hartlöten deutlich über der Verflüssigungstemperatur eines Lots, welches zum Weichlöten benutzt wird. Aufgrund der im Vergleich zum Schweißen niedrigere zum Fügen notwendige Temperatur werden die Bauteile beim Löten geringer beeinflusst als beim Schweißen. Des Weiteren ermöglicht das Löten auch das Fügen von unterschiedlichen Materialien, da beim Löten nur das Lot, nicht jedoch der Grundwerkstoff aufgeschmolzen wird. Dagegen ist das Schweißen von Bauteilen aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeleitungskoeffizienten und unterschiedlicher Wärmekapazität äußerst problematisch, da diese Eigenschaften beim Aufschmelzen der Werkstoffe eine entscheidende Rolle spielen. Aufgrund der Unterschiede ergeben sich folglich beim Löten und beim Schweißen völlig unterschiedliche Anforderungen an die technische Ausführung.Show brazing and welding many similarities at first glance with each other, but brazing and welding are fundamentally different: When brazing becomes contrary to welding the base material was not melted. Only that additionally added as a lot Material melts due to the energy input. Through interaction the molten solder with the base material creates the connection. The melting temperature of the solder is therefore always when brazing below the melting temperature of the components to be joined; however lies the solidus temperature of the solder when brazing is significantly higher than condensing temperature a solder which is used for soft soldering is used. Because of the lower compared to welding for joining required temperature, the components are less affected during soldering than when welding. Furthermore enables the soldering also joining of different materials, since only the solder when soldering, but not the base material is melted. In contrast, the welding of Components made of materials with different thermal conduction coefficients and different heat capacity extremely problematic, because these properties are crucial when melting the materials Role-play. Due to the differences, the result of the Soldering and when welding completely different technical requirements.

Laserstrahlhartlöten und Lichtbogenlöten wiederum unterscheiden sich durch die Energieeinbringung und zeigen eine unterschiedliche Problematik. Beim Lichtbogenlöten wird im Vergleich zum Laserlöten die Energie großflächig eingebracht und der Stabilität des Lichtbogens kommt eine hohe Bedeutung zu. Demgegenüber zeigt das Löten mit einem Laserstrahl als Energiequelle die Vorteile der Lasertechnik. So ist die Energieeinbringung mit dem Laserstrahl örtlich stark begrenzt und das Lot erstarrt nach dem Lötprozess sehr rasch. Dadurch wird der durch das Erwärmen des Bauteils entstehende Verzug minimiert und auch das Fügen von stark wärmeempfindlichen Materialien ist möglich. Laserfertigungsmethoden sind mit hohen Investitionskosten verbunden und werden vor allem zum Automatisieren der Fertigung eingesetzt.Laser beam brazing and arc soldering in turn differ in the energy input and show one different problems. Arc soldering is compared to laser soldering Large-scale energy input and stability the arc is of great importance. In contrast shows the soldering With a laser beam as an energy source, the advantages of laser technology. The energy input with the laser beam is locally strong limited and the solder solidifies very quickly after the soldering process. Thereby it becomes through warming of the component is minimized and also the joining of highly heat sensitive Materials are possible. Laser manufacturing methods are associated with high investment costs and are mainly used to automate production.

Beim Lötvorgang wird normalerweise ein Flussmittel eingesetzt, welches in der Regel vor dem Lötprozess als Lötpaste aufgebracht wird. Das Flussmittel wirkt auf die Oberfläche des Bauteils ein, reinigt diese und bereitet die Wechselwirkung mit dem Lot vor. Das Flussmittel beeinflusst somit das Zusammenwirken von Lot und Grundwerkstoff entscheidend. Es zeigen sich Auswirkungen auf die Fließfähigkeit des Lots, auf die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lots und auch auf die Fähigkeit des Grundwerkstoffs zur Benetzung. Die Verwendung von Flussmitteln bringt jedoch zahlreiche Nachteile mit sich. Flussmittel enthalten giftige und umweltschädliche Substanzen und sind folglich problematisch im Einsatz. Nach dem Lötvorgang vorhandene Flussmittelrückstände müssen aufwendig entfernt werden, da diese nicht nur das Aussehen, sondern auch die Qualität der Lötnaht negativ beeinflussen, da die aggressiven Bestandteile des Flussmittels auf lange Sicht hin Grundwerkstoff und Lotnaht angreifen und so die Anfälligkeit für Korrosion erhöhen.When soldering is usually a flux is used, which is usually before the soldering process as solder paste is applied. The flux acts on the surface of the Component, cleans it and prepares the interaction the plumb line. The flux therefore influences the interaction of solder and base material is crucial. There are effects on fluidity of the solder, on the surface tension of the molten solder and also on the ability of the base material for wetting. However, the use of flux brings many Disadvantages with it. Fluxes contain toxic and environmentally harmful substances and are therefore problematic in use. After the soldering process Existing flux residues have to be complex be removed, as this not only the appearance, but also the quality the solder seam negatively affect the aggressive components of the flux attack base material and solder seam in the long run and so on the vulnerability for corrosion increase.

Ein besonderes Verfahren zum Hartlöten von Aluminiumteilen mit Laserstrahlung, welches eine besondere Ausgestaltung für das Flussmittel vorsieht, ist in der DE 100 32 975 angegeben. Dort werden Lotkügelchen, die mit einem Flussmittel, welches die Oxidschicht des Aluminiums reduziert, beschichtet sind, in der Lötnaht fixiert und anschließend mittels eines Laserstrahls zur Bildung der Lotnaht aufgeschmolzen.A special method for brazing aluminum parts with laser radiation, which provides a special configuration for the flux, is in the DE 100 32 975 specified. There, solder balls, which are coated with a flux, which reduces the oxide layer of the aluminum, are fixed in the solder seam and then melted by means of a laser beam to form the solder seam.

Beim Hartlöten ist, wie beim Löten generell, die Zugabe von Lot eine immanente Notwendigkeit. Für die Zugabe des Lots gibt es verschiedene Möglichkeiten. Das Lot liegt drahtförmig vor und dieser Draht wird mittels einer Drahtvorschubeinrichtung kontinuierlich an die Stelle des Lötprozesses gebracht. Auch die Verwendung von Lotformteilen ist möglich. Dazu wird das zu verlötende Bauteil mit den Lotformteilen bestückt, bevor diese mittels des Laserstrahls aufgeschmolzen werden und sich die Lotnaht bildet. Weiterhin ist auch die Verwendung von Lotfolien möglich, welche ebenfalls vor dem Lötprozess angebracht werden.As with brazing in general, brazing is the Adding solder is an inherent necessity. For the addition of the solder there there are different ways. The solder lies in a wire shape before and this wire is continuous by means of a wire feed device in place of the soldering process brought. The use of shaped solder parts is also possible. To becomes the thing to be soldered Component with the solder molded parts, before this by means of Laser beam are melted and the solder seam is formed. Furthermore, the use of solder foils is also possible also before the soldering process be attached.

Trotz der zahlreichen positiven Perspektiven des Laserstrahllötens wird diese Technik bisher wenig eingesetzt, da sich in der Praxis erheblich Probleme ergeben. So weisen die Lotnähte eine Vielzahl von Poren auf, so dass die Qualität leidet und die notwendige Zug- und Druckfestigkeit nicht gegeben ist. Die vorliegenden Probleme sind dabei so gravierend, dass sie den Einsatz des Laserstrahllötens nahezu vollständig verhindern. Ausnahmen bilden Laserstrahllötverfahren, die speziellen Vorgehensweisen angepasst wurden, wie beispielsweise in der genannten DE 100 32 975 , und das Bilden von Lotnähten, welchen keinerlei Erfordernissen an ihre Qualität auferlegt sind. Problematisch ist ferner der Einsatz von Flussmitteln. Auch Vor- und Nacharbeiten sollten möglichst gering sein bzw. entfallen, um einen wirtschaftlichen Einsatz des Laserhartlötens zu ermöglichen.Despite the numerous positive perspectives of laser beam soldering, this technique has not been used so far, since considerable problems arise in practice. The solder seams have a large number of pores, so that the quality suffers and the need agile tensile and compressive strength is not given. The problems at hand are so serious that they almost completely prevent the use of laser beam soldering. Exceptions are laser beam soldering methods that have been adapted to specific procedures, such as the one mentioned DE 100 32 975 , and the formation of solder seams, which have no requirements for their quality. The use of flux is also problematic. Preliminary and reworking should also be as little as possible or be omitted in order to enable laser brazing to be used economically.

Der vorliegende Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Prozessgas anzugeben, welche ein qualitativ hochwertiges Laserstrahlhartlöten ermöglichen.The present invention therefore lies the task of specifying a method and a process gas, which enable high quality laser beam brazing.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Laserstrahl von einem auf die Lötstelle gerichteten Prozessgasstrom ummantelt wird. Umgibt der Prozessgasstrom den Laserstrahl direkt und gleichmäßig von allen Seiten, ist eine gezielte Beeinflussung des Verflüssigungsvorgangs des Lots möglich. Des Weiteren wird die Oberfläche des Grundwerkstoffs gezielt an der Lötstelle beeinflusst. Da der Prozessgasstrom die Lötstelle umfasst, ist diese vor der Umgebung geschützt. Ein wesentlicher Nachteil der Umgebungsluft ist neben den aggressiven Bestandteilen die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit, da diese die Bildung von qualitätsmindernden Poren begünstigt. Wichtig ist deshalb, dass das Prozessgas entsprechend frei von Verunreinigungen ist. Auch zeigen sich vorteilhaften Wechselwirkungen von Prozessgases und Lot beziehungsweise Grundwerkstoff. Der Prozessgasstrom erhöht die Fließfähigkeit des Lots und die Benetzbarkeit des Grundwerkstoffs. Das gleichmäßige und zügige Verlaufen des Lots in den zu fügenden Spalt ist entscheidend für das Entstehen einer porenfreien Lotnaht. Da das Lot nur unter der Einwirkung des Laserstrahls flüssig ist, ist es wichtig, dass auch das Prozessgas an der Lötstelle wirkt. Von entscheidender Bedeutung ist weiterhin, dass der Laserstrahl in der Oberfläche des Grundwerkstoffs kleine Risse verursacht, in welche das flüssige Lot eindringt. Durch die kleinen Risse wird die Verklammerung der Lotnaht deutlich erhöht und auch die Diffusionsprozesse, welche für die stoffschlüssige Verbindung sorgen, werden dadurch unterstützt. Die beschriebenen Vorgänge werden von dem Prozessgasstrom des erfindungsgemäßen Verfahrens äußert wirksam unterstützt.The object is achieved in that the laser beam from a process gas stream directed at the solder joint is encased. The process gas stream surrounds the laser beam directly and evenly from all sides, is a targeted influencing of the liquefaction process of the plumb possible. Furthermore, the surface of the base material specifically influenced at the solder joint. Since the Process gas flow the solder joint is protected from the environment. A major disadvantage the ambient air is in addition to the aggressive components moisture contained in the air, as this causes the formation of quality-reducing pores favored. It is therefore important that the process gas is free of contaminants is. There are also advantageous interactions between process gases and solder or base material. The process gas flow increases the fluidity of the solder and the wettability of the base material. The even and speedy Run the solder in the to be joined Gap is crucial for the formation of a non-porous solder seam. Since the solder is only under the Exposure to the laser beam is liquid, it is important that the process gas is also at the solder joint acts. It is also crucial that the laser beam in the surface causes small cracks in the base material, into which the liquid solder penetrates. The small cracks make the brazing of the solder seam significantly increased and also the diffusion processes, which are necessary for the integral connection worries are supported. The processes described are extremely effective from the process gas stream of the method according to the invention supported.

Mit besonderen Vorteilen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren flussmittelfrei gelötet. Dies ist möglich, da die Aufgaben des Flussmittels vollständig von dem Prozessgasstrom übernommen werden. Durch Einwirken auf die Benetzbarkeit des Grundwerkstoffs und die Oberflächenspannung des Lots beeinflusst das Flussmittel das Verlaufen des Lots auf der Oberfläche des Grundwerkstoffs. Diese Eigenschaft wird nun erfindungsgemäß durch den den Laserstahl ummantelnden Prozessgasstrom erfüllt. Möglich wird dies durch die Tatsache, dass der Prozessgasstrom zusammen mit dem Laser auf Lot und Grundwerkstoff gerichtet wird. Auch die Zusammensetzung des Prozessgases spielt dabei eine Rolle. Wenn flussmittelfrei hartgelötet wird, entfällt das arbeitsintensive Nacharbeiten der Lotnaht zum Entfernen von Flussmittelresten. Weiterhin ist es von Vorteil, das diese umweltschädlichen und giftigen Substanzen nicht mehr verwendet werden müssen. Auch nachträgliche Veränderungen der Lötverbindung aufgrund des Einwirken des Flussmittels auf Lot und/oder Grundwerkstoff entfallen.With special advantages at the inventive method soldered without flux. This is possible, since the tasks of the flux are completely taken over by the process gas stream. By influencing the wettability of the base material and the surface tension of the solder affects the flux of the solder the surface of the base material. This property is now achieved according to the invention fulfills the process gas stream encasing the laser steel. Becomes possible this is due to the fact that the process gas flow along with the Laser is aimed at solder and base material. Even the composition of the process gas plays a role here. If flux-free brazing is used, deleted the labor-intensive reworking of the solder seam to remove Flux residues. It is also advantageous that these are environmentally harmful and toxic substances no longer need to be used. Also subsequent changes the solder joint due to the action of the flux on solder and / or base material omitted.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird dass der Lötstelle drahtförmiges Lot zugeführt wird. Drahtförmiges Lot wird direkt und kontinuierlich in die Lotstelle geführt. Diese geschieht gleichzeitig zum Löten; ein dem Lötprozess vorgelagerter Arbeitsschritt zum Aufbringen des Lots entfällt daher. Aufgrund der kontinuierlichen Lotzugabe eignet sich drahtförmiges Lot besonders zum automatisierten Laserstrahlhartlöten. Dies ist deshalb von Bedeutung, da Laseranlagen aufgrund ihrer hohen Investitionskosten v.a. bei automatisierten Fertigungen eingesetzt werden.In an advantageous embodiment of the Invention becomes that of the solder joint wire form Lot is fed. wire-shaped Solder is fed directly and continuously into the soldering point. This happens at the same time as soldering; a the soldering process upstream work step for applying the solder is therefore omitted. by virtue of Continuous solder addition is suitable for wire-shaped solder especially for automated laser beam brazing. So this is important because laser systems due to their high investment costs at automated manufacturing.

Mit besonderem Vorteil enthält der Prozessgasstrom Argon, Helium und/oder Stickstoff. Argon schützt die Lötstelle vor schädlichen Einflüssen aus der Umgebung und wirkt auf die Benetzbarkeit der Oberfläche des Grundwerkstoffs ein und unterstützt das Verlaufen des Lots. Helium unterstützt ebenfalls das Verlaufen des Lots und konzentriert dabei aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit den Wärmeintrag in die Lötstelle, so dass das Lot sehr rasch schmilzt. Stickstoff schützt die Lötstelle und unterstützt die Rissbildung durch den Laserstrahl. Neben den reinen Gasen und den binären Mischungen zeigt auch die ternäre Mischung die Vorteile der Erfindung. Auch mit anderen Gasen, wie beispielsweise mit Kohlendioxid, stellen sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ein.The process gas stream contains with particular advantage Argon, helium and / or nitrogen. Argon protects the solder joint from harmful influences from the environment and affects the wettability of the surface of the Base material and supports that Course of the solder. Helium also supports bleeding of the solder and concentrates due to its high thermal conductivity the heat input into the solder joint, so that the solder melts very quickly. Nitrogen protects the soldered point and supports the cracking by the laser beam. In addition to the pure gases and the binary Mixtures also shows the ternary Blend the benefits of the invention. Also with other gases, like for example with carbon dioxide, the advantages of the method according to the invention arise on.

Vorteilhafterweise ist im Prozessgasstrom entweder Helium und Argon oder Helium und Stickstoff enthalten. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich insbesondere, wenn binäre Gasmischungen verwendet werden, welche Helium enthalten.Advantageously, either in the process gas stream Contain helium and argon or helium and nitrogen. The advantages The invention is particularly evident when binary gas mixtures are used which contain helium.

Der Prozessgasstrom enthält dabei vorteilhafterweise 1 Vol.-% bis 60 Vol.-% Helium, vorzugsweise 5 Vol.-% bis 40 Vol.-% Helium, besonders bevorzugt 10 Vol.-% bis 20 Vol.-% Helium.The process gas stream contains advantageously 1% by volume to 60% by volume of helium, preferably 5 Vol .-% to 40 vol .-% helium, particularly preferably 10 vol .-% to 20 Vol .-% helium.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Prozessgases dadurch gelöst, dass das Prozessgas Argon, Helium und/oder Stickstoff enthält. Diese Gase und Gasmischungen zeigen die genannten Vorteile.The task is with regard to Process gas solved by that the process gas contains argon, helium and / or nitrogen. This Gases and gas mixtures show the advantages mentioned.

Mit besonderen Vorteilen enthält das Prozessgas entweder Helium und Argon oder Helium und Stickstoff.The process gas contains special advantages either helium and argon or helium and nitrogen.

Das Prozessgas enthält vorteilhafterweise 1 Vol.-% bis 60 Vol.-% Helium, vorzugsweise 5 Vol.-% bis 40 Vol.-% Helium, besonders bevorzugt 10 Vol.-% bis 20 Vol.-% Helium.The process gas advantageously contains 1 vol.% To 60 vol.% Helium, preferably 5 vol.% To 40 vol.% Helium, particularly preferably 10% by volume to 20% by volume of helium.

Das erfindungsgemäße Prozessgas eignet sich mit besonderen Vorteilen zum Fügen von Aluminium und Aluminiumlegierungen. Des Weiteren eignet sich das erfindungsgemäße Prozessgas auch für beschichtete Werkstoffe, insbesondere für verzinkte Stähle.The process gas according to the invention is also suitable special advantages for joining of aluminum and aluminum alloys. It is also suitable the process gas according to the invention also for coated Materials, especially for galvanized steels.

Aber auch beim Fügen von heterogen Werkstoffverbindungen zeigt das erfindungsgemäße Prozessgas seine Vorteile. Die gefügten Hartlotverbindungen zeigen trotz der unterschiedlichen Materialeigenschaften, wie unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten und verschiedene Wärmekapazitäten eine hervorragende Qualität. So wird mit dem erfindungsgemäßen Prozessgas insbesondere das Fügen von Aluminium mit Aluminiumlegierungen und von unterschiedlichen Aluminiumlegierungen miteinander ermöglicht.But also when joining heterogeneous material connections shows the process gas according to the invention its advantages. The joined Despite the different material properties, braze joints show like different thermal conduction coefficients and different heat capacities are excellent Quality. So with the process gas according to the invention especially joining of aluminum with aluminum alloys and different Allows aluminum alloys with each other.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention and further details The invention are described below with reference to the drawings illustrated embodiments explained in more detail. in this connection demonstrate:

1 das Verfahren zum Laserstrahlhartlöten mit einem mittels einer Düse auf die Bauteile gerichteten Prozessgasstrom und 1 the method for laser beam brazing with a process gas stream directed at the components by means of a nozzle and

2 das Verfahren mit drahtförmiger Lotzugabe. 2 the method with wire-shaped solder addition.

1 und 2 umfassen eine Prozessgasdüse 1, einen Laserstrahl 2, einen Lotdraht 3, eine Lotnaht 4 und zu verlötende Bauteile 5. Des Weiteren zeigt 2 eine Drahtlenkeinrichtung 6 und eine Drahtvorschubeinrichtung 7. 1 and 2 include a process gas nozzle 1 , a laser beam 2 , a solder wire 3 , a solder seam 4 and components to be soldered 5 , Furthermore shows 2 a wire steering device 6 and a wire feeder 7 ,

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird eine Fuge mit dem Laserstahl hartgelötet. Dazu sind die Bauteile 5 so angeordnet, dass sich eine V-förmige Fuge ergibt. Der Laserstahl 2 wird auf die Oberseite der Bauteil fokussiert und verflüssigt das drahtförmig zugegebene Lot 3. Sollte der Brennfleck zu klein oder die Energiedichte im Brennfleck zu hoch sein, muss ein defokussierter Laserstrahl verwendet werden. Der Fokus des Lasers liegt dann vorzugsweise oberhalb des Bauteils. Das Lot 3 verflüssigt sich an der Lötstelle durch die Energie des Laserstahls 2. Hinter der Lötstelle erstarrt das Lot und die Lotnaht 4 bildet sich aus. Vorteilhafterweise wird das Lot in einem Winkel von 15° bis 45° dem Lötprozess zugeführt. Der Prozessgasstrom wird mittels der Prozessgasdüse 1 auf die Lötstelle gelenkt. Der Prozessgasstrom ummantelt dabei den Laserstrahl. Als Quelle für den Laserstrahl dient vorzugsweise ein Diodenlaser, aber auch ein Festkörperlaser (beispielsweise ein Nd:YAG Laser) oder ein CO₂-Laser wird eingesetzt. Die Einkopplung des Laserstrahls in die Prozessgasdüse wird durch den Lasertyp bestimmt. Bei Verwendung eines Diodenlasers wird dieser vorzugsweise direkt mit der Prozessgasdüse verbunden sein. Wird hingegen eine Glasfaser für den Transport der Laserstrahlung in die Prozessgasdüse verwendet, endet die Faser vorteilhafterweise in oder nahe an der Prozessgasdüse. Die Prozessgasdüse 1 sorgt für das Strömen des Prozessgases an die Lötstelle. Als Prozessgas wird mit besonderem Vorteil eine Mischung aus 90 Vol.-% Stickstoff und 10 Vol.-% Helium verwendet. Die Komponenten des Prozessgases werden vorzugsweise als Gasmischung in die Prozessgasdüse geführt. Es ist jedoch auch möglich, die Komponenten in der Prozessgasdüse zu verwirbeln. Die Lotnähte sind frei von Spritzern und Unregelmäßigkeiten, so dass ein Nacharbeiten nicht notwendig ist.In the exemplary embodiment according to 1 a joint is brazed with the laser steel. These are the components 5 arranged so that there is a V-shaped joint. The laser steel 2 is focused on the top of the component and liquefies the solder added in wire form 3 , If the focal spot is too small or the energy density in the focal spot is too high, a defocused laser beam must be used. The focus of the laser is then preferably above the component. The Lot 3 liquefies at the soldering point through the energy of the laser steel 2 , The solder and the solder seam solidify behind the solder joint 4 is training. The solder is advantageously fed to the soldering process at an angle of 15 ° to 45 °. The process gas flow is by means of the process gas nozzle 1 directed to the solder joint. The process gas stream encases the laser beam. A diode laser is preferably used as the source for the laser beam, but a solid-state laser (for example an Nd: YAG laser) or a CO ₂ laser is also used. The coupling of the laser beam into the process gas nozzle is determined by the type of laser. If a diode laser is used, it will preferably be connected directly to the process gas nozzle. If, on the other hand, a glass fiber is used to transport the laser radiation into the process gas nozzle, the fiber advantageously ends in or near the process gas nozzle. The process gas nozzle 1 ensures the process gas flows to the solder joint. A mixture of 90% by volume nitrogen and 10% by volume helium is particularly advantageously used as the process gas. The components of the process gas are preferably fed into the process gas nozzle as a gas mixture. However, it is also possible to swirl the components in the process gas nozzle. The solder seams are free of splashes and irregularities, so that reworking is not necessary.

2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung für die Verwendung von drahtförmigen Lot. Der Lotdraht 3 wird von der Drahtvorschubeinrichtung 7 kontinuierlich gefördert und von der Drahtlenkeinrichtung 6 an die Bearbeitungsstelle geführt. Dort schmilzt der Lotdraht 3 im Laserstrahl 2 und bildet nach Erstarrung die Lotnaht 4. Das Prozessgas wird mit der Prozessgasdüse 1 an die Lötstelle geführt und wechselwirkt dort mit dem geschmolzenen Lot und dem Grundwerkstoff. Die Bauteile 5 bestehen in einer Ausgestaltung aus unterschiedlichen Materialien. Die Lotnaht 4 entsteht so beispielsweise zwischen einem Aluminium- und einem Stahlbauteil. Als Prozessgas wird vorteilhafterweise eine Mischung aus 15 Vol.-% Helium und 85 Vol.-% Argon verwendet. 2 shows an advantageous embodiment for the use of wire-shaped solder. The solder wire 3 is from the wire feeder 7 continuously promoted and by the wire steering device 6 led to the processing point. The solder wire melts there 3 in the laser beam 2 and forms the solder seam after solidification 4 , The process gas comes with the process gas nozzle 1 led to the solder joint and interacts with the molten solder and the base material. The components 5 consist of different materials in one configuration. The solder seam 4 is created, for example, between an aluminum and a steel component. A mixture of 15% by volume of helium and 85% by volume of argon is advantageously used as the process gas.

Claims

A method for laser beam brazing with a laser beam focused on a solder joint or in the vicinity of the solder joint, the solder being melted by the laser beam at the solder joint, characterized in that the laser beam is encased by a process gas stream directed at the solder joint.

A method according to claim 1, characterized in that flux-free soldered becomes.

Method according to spoke 1 or 2, characterized in that the solder joint wire form Lot supplied becomes.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the process gas stream contains argon, helium and / or nitrogen.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the process gas stream contains helium and argon / nitrogen.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the process gas stream Contains 1% by volume to 60% by volume of helium, preferably 5% by volume to 40% by volume of helium, particularly preferably 10% by volume to 20% by volume of helium.

Process gas for laser brazing characterized in that that the process gas contains argon, helium and / or nitrogen.

Process gas according to claim 7, characterized in that the Process gas contains helium and argon / nitrogen.

Process gas according to claim 7 or 8, characterized in that the process gas 1 vol .-% to 60 vol .-% helium, preferably 5 vol .-% up to 40 vol .-% helium, particularly preferably 10 vol .-% to 20 vol .-% Contains helium.

Use of a process gas according to one of claims 7 to 9 and / or application of a method according to any one of claims 1 to 6 for laser steel brazing of aluminum and aluminum alloys.

Use of a process gas according to one of claims 7 to 9 and / or application of a method according to any one of claims 1 to 6 for laser steel brazing of heterogeneous material connections.