DE10260061A1

DE10260061A1 - Lasergeschweißte Antriebswelle und Verfahren ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10260061A1
Application number: DE10260061A
Authority: DE
Inventors: Suresh Raghavan; Mark L Berns; Robert Dines; Divid M Douglass
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2003-09-04
Also published as: GB2383550B; US20030125118A1; FR2834230A1; GB0226965D0; GB2383550A

Abstract

Ein Verfahren zum Laserschweißen eines Übergangsbereichs (63, 73) einer Antriebswelle (10), das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: Zur Verfügungstellen eines Rohrstücks (13) mit offenen Enden und eines Anschlußstücks (31, 32) mit einen Ansatzkragen (36, 37) für dieses Rohrstück (13) einer Antriebswelle (10). Einfügen des Ansatzstücks (31, 32) durch das offene Ende (23, 25), um das Ansatzstück (31, 32) in das Rohrstück (13) einzufügen unter Ausbilden eines Übergangsbereichs (63, 73) zwischen Rohrstück (13) und Anschlußstück (31, 32) und Laserschweißen des Anschlußstücks (31, 32) und des Rohrstücks (13) im Übergangsbereich (63, 73), sodass eine Schweißverbindung ausgebildet und eine Antriebswelle (10) erstellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lasergeschweißte Antriebswelle und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Antriebswelle.
Verschiedene Schweißverfahren sind bekannt und umfangreich im Einsatz in unterschiedlichen Industrien, beispielsweise auch in der Automobilindustrie. Unterschiedliche Automobilteile werden durch Schweißverfahren hergestellt, beispielsweise durch Lichtbogenschutzgasschweißen, im folgenden GMA genannt. So können beispielsweise Antriebswellen für Automobile durch GMA-Schweißverfahren gefertigt werden, um eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug zu erhalten. Derartige Antriebswellen von Automobilen haben Antriebswellenteile, die das Drehmoment vom Getriebe zu einem Differential für hinterradangetriebene Fahrzeuge übertragen.
Derzeitige Verfahren zur Herstellung von Antriebswellen für Automobile sind grundsätzlich gut, können aber verbessert werden. In dem Verfahren von GMA-Schweißen wird eine spürbare Menge an Wärme benutzt, um ein Joch bzw. einen Kragen an das Rohr einer Antriebswelle anzuschweißen. In einigen Situationen bewirkt die durch die zu verschweißenden Teile aufgenommene Menge an Wärme eine Verformung zwischen Rohr und Kragen. Die Verformung kann zu einem nicht mehr tolerierbaren Drehverhalten der Welle oder einer Unausgewogenheit führen, welche ein Verfahren des Streckens in die Axiale und ein Auswuchten der Welle über Gewichtsveränderung erfordert. Ein Übermaß an Unrundheit oder Ungleichgewicht führt zu einem nicht akzeptablen Geräuschverhalten, zu Vibrationen und zur Härte beim Kraftfahrzeug, in dem die Antriebswelle benutzt wird. Im Hinblick auf die immer steigenden Anforderungen hinsichtlich reduzierter Verformung und geringerer Schweißzeit pro Arbeitszyklus, suchen die Fahrzeughersteller nach neuen Wegen, um den Wirkungsgrad beim Schweißen von Antriebswellen zu erhöhen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Schweißen einer Verbindung einer Antriebswelle anzugeben, welches Verfahren in einer verringerten zugefügten Menge an Wärme und zu einer geringeren Arbeitszeit pro Herstellungstakt führt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Schweißverfahren für eine Antriebswelle anzugeben, wobei Geräusch, Vibration und Härte (NVH), Verformung, Unrundheit und Ungleichgewicht reduziert sind für eine vorgegebene Motorleistung und Geschwindigkeit. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine lasergeschweißte Antriebswelle und ein Verfahren zum Laserschweißen der Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges. Der lasergeschweißte Antriebsstrang der vorliegenden Erfindung ist mittels eines Laserschweißverfahrens hergestellt, das NVH, Verformung, Unrundheit und Ungleichgewicht unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Laserleistung und Laserarbeitsgeschwindigkeit verringert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein verbessertes Verfahren zum Schweißen der Antriebswelle, die steifer ist als derzeitige Antriebswellen, die nach anderen Verfahren mit vorgegebenen Laserleistungen und Laserarbeitsgeschwindigkeiten hergestellt werden. Das Verfahren benutzt einen Neodym : Yttrium-Aluminiumgarnat-(Nd : YAG)-Laser.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und den dazugehörigen Ansprüchen deutlich, wobei diese alle in bezug auf die Zeichnung zu sehen und unter Bezug auf diese zu verstehen sind. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht einer lasergeschweißten Antriebswelle in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Schnittbild der lasergeschweißten Antriebswelle gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie 2-2,
Fig. 3 ein Montagebild der Antriebswelle gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Vergrößerung des Kreisinhaltes des Kreises 4 in Fig. 1,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Antriebswelle während des Laserschweißens in Übereinstimmung mit einem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung und
Fig. 6 ein Flußdiagramm für ein Verfahren zur Laserschweißung einer Antriebswelle in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine lasergeschweißte Antriebswelle 10, sie hat ein Rohstück 13, das eine zentrale Achse A hat, und ein erstes lasergeschweißtes Anschlußstück 31 sowie ein zweites lasergeschweißtes Anschlußstück 32. Die Anschlußstücke werden auch als Joch oder Auge bezeichnet. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, hat das Rohrstück 13 eine Wand 20 der Antriebswelle 13, die sich von einem ersten offenen Ende 23 zu einem zweiten offenen Ende 25 erstreckt. Die Wand 20 der Antriebswelle hat weiterhin eine innere Oberfläche 26 und eine äußere Oberfläche 28. Wie in den Fig. 1-4 gezeigt ist, ist das erste Anschlußstück 31 lasergeschweißt auf das erste offene Ende 23 des Rohrstücks 13. Das Anschlußstück 31 hat einen Rundbereich 33 und einen Ansatzkragen 36 für das Rohrstück, welcher sich vom Rundbereich 33 aus erstreckt. Der Rundbereich 33 hat einen Kopf 40 und eine äußere Wand 43, die sich vom Kopf 40 zum Ansatzkragen 36 erstreckt.
Der Ansatzkragen 36 hat eine Ansatzwand 46, die sich von der Außenwand 43 zum Rundbereich hin erstreckt. Dabei wird eine äußere Schulter 50 gebildet, die am offenen Ende 23 des Rohrstücks 13 zur Anlage kommt. Wie dargestellt, ist die in Kontakt tretende Ansatzwand 46 radial so geformt, dass sie durch das offene Ende 23 eingeschoben werden kann und mit der inneren Oberfläche 26 der Wand 20 in Kontakt kommt. Dadurch wird ein erster Übergangsbereich 63 zwischen Rohrstück und Anschlußstück erreicht, bei dem das Anschlußstück 31 an das erste offene Ende lasergeschweißt wird, wobei eine erste Laserschweißnaht 66 der Antriebswelle erhalten wird.
Das zweite Anschlußstück 32 wird an das zweite offene Ende 25 des Rohrstücks 13 durch Laserschweißen angeschweißt. Das zweite Anschlußstück 32 hat einen Rundbereich 34 und einen Ansatzkragen 37 für die Anlage an das Rohrstück, letzterer erstreckt sich vom Rundbereich 34 aus. Der Rundbereich 34 hat einen Kopf 41 und eine äußere Wand 44, die sich vom Kopf hin zu dem Ansatzkragen 37 erstreckt. Der Ansatzkragen 37 ist im wesentlichen ebenso wie der Ansatzkragen 36 des ersten Anschlußstücks 1 ausgebildet. Beispielsweise hat der Ansatzkragen 37 eine Ansatzwand 47, die sich von der äußeren Wand 44 des Rundbereichs 37 ähnlich wie bei dem Ansatzkragen 36 erstreckt. Dadurch wird eine äußere Schulter 51 definiert, die in das offene Ende 25 paßt, ebenso wie die Schulter 50 in das offene Ende 23des Rohrstücks 13 eingefügt werden kann. Ähnlich der Ansatzwand 46 ist die Ansatzwand 47 radial so ausgebildet, dass sie durch das offene Ende 25 paßt, und in Anlage an die innere Oberfläche 26 der Wand 20 gelangt. Dadurch wird ein zweiter Übergangsbereich 73 definiert, in welchem das zweite Anschlußstück 32 lasergeschweißt ist an das offene Ende 25 unter Ausbildung einer zweiten Laserschweißnaht 76 der Antriebswelle.
Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist die Antriebswelle ein Rohrteil mit ungefähr 1,6 m (65 inch) Länge und ungefähr 10 cm (4 inch) Durchmesser. Vorzugsweise sind das Rohstück und die Ansatzstücke aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, beispielsweise 6061 Aluminiumlegierung mit T6 Spezifikation Aluminium stellt größere Anforderungen beim Schweißen als andere Metalle oder Materialien, da Aluminium eine größere Leitfähigkeit hat und mehr Wärme aufnimmt als viele andere, durch Schweißen verarbeitbare Materialien, wie beispielsweise Stahl. Weiterhin hat das Anschlußstück vorzugsweise denselben Außendurchmesser wie das Rohrstück.
Wie in den Fig. 4-5 gezeigt ist, sind bzw. werden in diesem Ausführungsbeispiel die Anschlußstücke 31, 32 jeweils an die offenen Enden 23, 25 durch Laserschweißen angeschweißt. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise wird dies durch Zuführen eines Metall oder eines Metall-Legierungsdrahtes durchgeführt. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise ist dieser zugeführte Draht aus demselben Material wie die Antriebswelle hergestellt, beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Es kann jedoch jedes geeignete Metall oder jede geeignete Metall-Legierung benutzt werden, ohne aus dem Schutzbereich oder dem Geist der vorliegenden Erfindung herauszugelangen. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist die lasergeschweißte Antriebswelle 10 ausgewuchtet mit etwa 14,5 gcm 0,2 Inch(Unzen) oder weniger. Die Antriebswelle 10 hat weiterhin vorzugsweise einen Durchmesser größer als ungefähr 76 mm (3 inch) und hat eine Wanddicke von vorzugsweise 0,76 und 5 mm (0,03-0,20 inch). Natürlich sind andere Bereiche einsetzbar, ohne dass man aus dem Schutzbereich und dem Geist der vorliegenden Erfindung herausgelangt.
Fig. 6 zeigt ein Verfahren 110 zum Laserschweißen der Verbindung einer Antriebswelle eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 110 benutzt eine typische Drehvorrichtung, wie sie beim Verbinden von Teilen durch Schweißen in einer Box 113 bekannt ist. Die verwendete Maschine oder Vorrichtung ist so ausgelegt, dass sie das Rohrstück und das Ansatzstück (wie oben erwähnt) aufnehmen und halten kann, sodass der in das Rohrstück eingreifende Ansatzkragen des Anschlußstücks durch das offene Ende des Rohrstücks eingebracht werden kann und reibschlüssig in dem Rohrstück fest liegt. Die benutzte Vorrichtung ist vorzugsweise auch so ausgelegt, dass das Rohrstück um seine Achse gedreht werden kann, wenn das Anschlußstück an das Rohrstück angeschweißt wird. Derartige Vorrichtungen können auch eine Vorrichtung zur Angabe der jeweiligen Winkelposition aufweisen, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Es können jedoch auch andere geeignete Vorrichtungen eingesetzt werden, um das Rohrstück zu drehen, ohne dass man aus dem Schutzbereich und dem Geist der vorliegenden Erfindung herausgelangt.
Das Verfahren 110 weist weiterhin auf, dass eine Antriebsstranganordnung, also eine Antriebswelle, wie sie oben erwähnt wurde, zur Verfügung gestellt wird, dies bedeutet, dass ein Rohrstück mit offenen Enden vorhanden ist und auch Anschlußstücke vorgegeben sind, die jeweils einen Ansatzkragen für eine Anlage am Rohrstück in der Box 116 aufweisen. Das Rohrstück und die Ansatzstücke werden dann in der Drehvorrichtung festgelegt, sodass das Rohrstück und die Ansatzstücke in der Vorrichtung festliegen, während eine Drehung um die zentrale Achse erfolgt, dies bei einer Drehgeschwindigkeit von ungefähr fünf bis zwanzig Drehungen pro Minute.
Das Verfahren weist weiterhin auf, dass eine Laserschweißvorrichtung oder Lasereinrichtung in der Box 118 zur Verfügung gestellt wird, um das Anschlußstück mit dem Rohrstück durch Laserschweißen zu verbinden, wobei die Laserschweißvorrichtung einen Laserstrahl abgibt, der eine Leistung von zumindest 2,5 kW bei einer Arbeitsgeschwindigkeit im Bereich von fünf bis 20 Umdrehungen pro Minute aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Laserschweißvorrichtung eine Leistung von 4 kW und ist ein Yttrium-Aluminiumgarnat-(Nd : YAG)-Laser mit Zweispotoptik bei einer Brennweite von 160 mm und einer Zufuhr eines Drahtes aus Aluminiumlegierung. Es können natürlich andere Leistungsbereiche und Lasertypen eingesetzt werden, beispielsweise kann ein acht kW CO₂-Laser mit Einspotoptik eingesetzt werden.
Es ist jedoch in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu beachten, dass das Schweißverhalten merklich unterschiedlich ist zwischen Nd : YAG-Lasern und CO₂-Lasern, dies führt zu deutlich unterschiedlichen Schweißergebnissen, bessere Ergebnisse werden mit dem Nd : YAG-Laser erhalten. Es wurde festgestellt, dass ein vier Kilowatt (kW) Nd : YAG-Laser eine höhere Leistungsdichte und eine verringerte Wahrscheinlichkeit von Schweißdefekten, eine größere Flexibilität im Verfahren des Laserstrahls und einen Laserstrahl zur Verfügung stellt, der besser absorbiert wird von den Metallen als andere Laser, die in der Industrie eingesetzt werden, wie beispielsweise CO₂-Laser. Beispielsweise ist die Wellenlänge eines Nd : YAG- Lasers (1,06 Mikrometer) kürzer als die Wellenlänge eines CO₂-Lasers (10,6 Mikrometer). Kürzere Wellenlängen bedeuten höhere Absorptionen und geringere Abmessungen des Brennpunktes, dies führt zu höheren Leistungsdichten. Dadurch sind für dieselbe Leistung die Strahlqualität und die Optiken sowie die Leistungsdichte höher für Nd : YAG-Laser als für COa-Laser. Für eine vorgegebene Schweißung bedeutet dies, dass eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit vorliegt als bei einem CO₂-Laser. Weiterhin führt dies für dieselbe Arbeitsgeschwindigkeit des Lasers und dieselbe Leistung, wie sie in einem CO₂-Laser eingesetzt wird, zu einer höheren Eindringtiefe der Schweißverbindung.
Weiterhin wechselwirken kürzere Wellenlängen des Lasers weniger mit laserinduzierten Plasmas, also ionisiertem Metall und ionisiertem Schutzgas. Als Beispiel kann man als Schutzgas Argon einsetzen, dann sind die gasförmigen Plasmen aus Argongas. Dies führt zu stabileren Plasmen und zu einer stabileren Durchlaßstrecke oder Dampf bzw. Gassäule, was zu einer relativ beständigen Leistung am Schweißpunkt selber führt, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass Schweißfehler auftreten, verringert wird. Es wird auch vorgezogen, einen Nd : YAG-Laser zu benutzen, da Nd : YAG-Laser Argon als Schutzgas benutzen können, während CO₂-Laser Helium als Schutzgas erfordern. Argon ist nicht so teuer wie andere Gase, die beim Schweißen verwendet werden, und wird häufiger in der Industrie eingesetzt. Zudem werden Laser mit kürzeren Wellenlängen besser absorbiert von Metallen als Laser mit längeren Wellenlängen.
Zudem werden Nd : YAG-Laser bevorzugt, da Nd : YAG-Laserstrahlen durch Faseroptiken zugeführt werden können. CO₂-Laserstrahlen benötigen dagegen eine Zuleitung durch die Atmosphäre, wobei Spiegel, wie dies dem Stand der Technik entspricht, verwendet werden. Demgemäß haben Nd : YAG-Laser eine größere Flexibilität beim Verfahren des Strahls.
Es ist auch festgestellt worden, dass für das vorliegende Beispiel der Erfindung eine Laserquelle mit Zweispot-Optik bevorzugt wird gegenüber einer Laserquelle mit nur Einspot-Optik. Eine Laserquelle mit Zweispot-Optik führt zu einer Schweißung mit einem breiteren Schweißfleck als eine Laserquelle mit einer Einspot-Optik. Laserstrahlen von Hochleistungsindustrielasern haben allgemein kollimierte Laserstrahlen, deren Durchmesser angegeben wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden, um die Leistungsdichten für das Verschweißen der Verbindung der Antriebswelle zu erreichen, die Laserstrahlen fokussiert auf vorgegebene fokale Durchmesser, wie beispielsweise 0,5 mm oder weniger. Bei einem Laser mit Einspot-Optik fokussiert die Optik einen einzigen Ausgangsstrahl auf die Verbindung der Antriebswelle, dies führt zu einem einzigen Schweißfleck auf der Antriebswelle. In diesem Ausführungsbeispiel, bei dem eine Optik mit zwei Brennflecken benutzt wird, produziert die Optik zwei fokussierte Laserstrahlen auf der Antriebswelle. Die Optik mit zwei Brennflecken erzeugt zwei Laserstrahlen mit vorgegebenen Abmessungen des Fokus. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, sind die beiden Laserstrahlen in Linie mit der Richtung des Laserschweißens. Das bedeutet, dass von den Laserstrahlen einer vor dem anderen ist, während das Laserschweißen des Antriebsschaftes erfolgt.
Ein zweifokaler Laserschweißfleck ist ein größerer und breiterer Schweißfleck, er stellt mehr Zeit für die Schweißnaht zur Verfügung, sich zu schließen, im Vergleich zu einem Schweißfleck einen monofokalen Lasers. Ein Schußloch bzw. eine Durchgangsöffnung eines zweifokalen Lasers ist größer als dasjenige eines einfokalen Lasers. Allgemein hilft eine größere Durchgangsöffnung, dass das Durchschußloch nicht zusammenbricht. Dadurch hat man mehr Zeit für eingeschlossene Gase, aus dem Schweißfleck herauszugelangen. Dadurch wird eine Ausbildung von Porosität verringert, dies führt zu einer weniger porösen Schweißverbindung im Vergleich zu einer Schweißverbindung mit monofokalem Laser. Weiterhin liefert eine Schweißverbindung mit zwei Schweißpunkten eine größere Steifigkeit und Festigkeit als eine Verbindung mit einem Schweißfleck eines monofokalen Lasers.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weist auch eine Überprüfung für die Einstellung der Laserleistung und Geschwindigkeit auf, um die Parameter vorgeben und überprüfen zu können, bei welchen mit dem Laser geschweißt wird. Die Ausgangsleistung des Lasers kann mit einem typischen Leistungsmeßgerät überprüft werden, wie es dem Stand der Technik bekannt ist. Die Geschwindigkeit kann dadurch überprüft werden, dass einfach ein Techniker die vorgegebene Laserleistung an der Schweißmaschine und die Rotationsgeschwindigkeit dieser überprüft und erfaßt. Sind einmal Leistung und Geschwindigkeit bekannt, schweißt die Laserschweißvorrichtung die Ansatzstücke und das Rohrstück zusammen und erzeugt dabei die Schweißverbindung der Antriebswelle. Das Ansatzstück und das Rohrstück können aus einer wärmebehandelbaren Aluminiumlegierung erstellt sein. Wenn dies der Fall ist, kann das Laserschweißen durchgeführt werden unter Zufuhr eines Metall- oder Metalllegierungsdrahtes, wie beispielsweise eine Aluminiumlegierung. Während des Laserschweißens wird ein Schutzgas zugeführt, um den Übergangsbereich zwischen Rohrstück und Ansatzstück abzuschirmen, damit wird vermieden, das Luft in Kontakt mit dem Schweißmaterial kommen kann. Dies kann durchgeführt werden durch irgendwelche geeigneten Mittel nach dem Stand der Technik. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist das Schutzgas Argon. Während des Schweißens werden in diesem Ausführungsbeispiel das Rohrstück und die Ansatzstücke um zumindest 360° rotiert, während der Laser das Rohrstück mit einem Anschlußstück verschweißt.
Nach dem Laserschweißen wird die Antriebswelle auf Unrundheiten untersucht. Wie dies dem Stand der Technik bekannt ist, bedeutet die Erfassung von Unrundheiten eine Messung, die prüft, ob das Profil des Rohrs der Antriebswelle konzentrisch ist. Eine typische Messung der Unrundheit kann durchgeführt werden mit einem Feinzeiger. Der Feinzeiger kann eine Meßuhr haben, um die Abweichungen des Durchmessers an selektiven Punkten entlang der Antriebswelle anzuzeigen, beispielsweise in Nähe der ersten und zweiten Enden und in einem Bereich in der Nähe der Mitte der Antriebswelle. Der Feinzeiger erfaßt die Unrundheit der Antriebswelle, wie dies auch im Stand der Technik an sich bekannt ist.
In diesem Ausführungsbeispiel wird dann, wenn die erfaßte Unrundheit größer als ungefähr 0,5 mm (0,02 inch) ist, ein Richtprozeß der Antriebswelle durchgeführt. Dies kann durch typische bekannte Richtverfahren in bekannten Richtvorrichtungen durchgeführt werden. Die Richtvorrichtung hält das geschweißte Rohr entlang einer X-Achse durch geeignete Mittel fest, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Die Richtvorrichtung dreht die Antriebswelle um die Achse X mit einer vorgegebenen Drehzahl, beispielsweise 3000 U/min. Die Richtvorrichtung hat weiterhin obere und untere konkave Preßmittel, wobei das obere Preßmittel angehoben wird, um die Antriebswelle zu kontaktieren und zu drücken, während sie um die X-Achse rotiert. Der Kontakt zwischen dem Preßmittel und der Antriebswelle richtet die Antriebswelle und verringert Unrundheit der Antriebswelle. Dadurch verbessert sich das Profil des Rohres der Antriebswelle hinsichtlich seiner Konzentrizität.
Nach dem Richten wird die Antriebswelle hinsichtlich Unwuchtheiten erfaßt, es wird also die Verteilung der Massen ermittelt oder eine Unwuchtheit entlang des Drehteils erfaßt. Dies kann in einer Auswuchtmaschine nach dem Stand der Technik durchgeführt werden. Die Antriebswelle wird in der Auswuchtmaschine aufgenommen und dort festgelegt, sie wird mit einer vorgegebenen Drehzahl gedreht, beispielsweise 3200 U/min. Ein Sensor der Auswuchtmaschine erfaßt die Gewichtsverteilung oder Unwucht der Antriebswelle. In diesem Ausführungsbeispiel wird dann, wenn eine Unwucht größer als 0,2 Inch-Unzen (siehe oben) festgestellt wird, derjenige Ort durch die Auswuchtmaschine festgestellt, an dem eine Unwucht lokalisiert ist und es wird ein Gewichtsstück dem Anschlußstück oder einem anderen Teil der Antriebswelle zugefügt. Dadurch wird die Antriebswelle ausgewuchtet auf einen Bereich von vorzugsweise unterhalb 0,2 Inch-Unzen oder darunter.
Es ist zu verstehen, dass, wenn auch der Nd : YAD-Laser als bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt wird, jeder andere Laser eingesetzt werden kann, beispielsweise ein CO₂-Laser.
Bei dem zweifokalen Laser sind die Leistungen der beiden Brennflecke vorzugsweise ungleich, insbesondere um mindestens drei, vorzugsweise um mindestens zehn verschieden. Es hat sich als günstig herausgestellt, dass von den beiden in Schweißrichtung hintereinander liegenden Brennflecken der vordere Brennfleck schwächer ist als der hintere. Dadurch wird zunächst ein Vorheizen und Anschmelzen durch den ersten Brennfleck durchgeführt, während der Nachfolgende, in der Leistung stärkere Brennfleck den eigentlichen Schweißvorgang bewirkt.
Die vorliegende Erfindung wurde beschrieben in Worten für die bevorzugten Ausführungsbeispiele, es ist jedoch zu verstehen, dass natürlich die Erfindung nicht auf diese Ausführungen limitiert ist, da Abweichungen und Änderungen durch Fachleute hinzugefügt werden können, insbesondere im Hinblick auf die obigen Erläuterungen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Laserschweißen eines Übergangsbereichs (63, 73) einer Antriebswelle (10), das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:

- zur Verfügungstellen eines Rohrstücks (13) mit offenen Enden und eines Anschlußstücks (31, 32) mit einem Ansatzkragen (36, 37) für dieses Rohrstück (13) einer Antriebswelle (10),

- Einfügen des Ansatzstücks (31, 32) durch das offene Ende (23, 25), um das Ansatzstück (31, 32) in das Rohrstück (13) einzufügen unter Ausbilden eines Übergangsbereichs (63, 73) zwischen Rohrstück (13) und Anschlußstück (31, 32) und

- Laserschweißen des Anschlußstücks (31, 32) und des Rohrstücks (13) im Übergangsbereich (63, 73), sodass eine Schweißverbindung ausgebildet und eine Antriebswelle (10) erstellt wird.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist:
Zurverfügungstellen einer Laserschweißvorrichtung für das Laserschweißen des Anschlußstücks (31, 32) und des Rohrstücks (13), wobei die Laserschweißvorrichtung eine Leistung von zumindest 2,5 kW aufweist und
Drehen des Rohrstücks (13) und des Anschlußstücks (31, 32) mit einer Umdrehungszahl im Bereich von 5 bis 20 U/min.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist ein Abschirmen des Übergangsbereichs (63, 73), wenn das Anschlußstück (31, 32) und das Rohrstück (13) lasergeschweißt werden.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Abschirmen des Übergangsbereichs (63, 73) mit gasförmigem Argon aufweist.

5. Das Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist, ein Drehen des Rohrstücks (13) um mindestens 360°, wenn das Anschlußstück (31, 32) und das Rohstück (13) lasergeschweißt werden.

6. Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist,
ein Messen der Unrundheit der Antriebswelle (10), nachdem die Laserschweißung im Übergangsbereich (63, 73) erfolgt ist,
ein Richten der Antriebswelle (10), wenn eine Unrundheit erfaßt wird, die größer als 0,5 mm ist,
ein Erfassen der Unwucht der Antriebswelle (10),
ein Zufügen von Ausgleichsgewichten an die Antriebswelle (10), wenn die gemessene Unwucht größer ist als 10 gcm.

7. Das Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißvorrichtung einen Nd : YAG-Laser aufweist, der eine Optik mit zwei Brennpunkten hat.

8. Das Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsleistung und die Verarbeitungsgeschwindigkeit, mit welcher die Laserschweißvorrichtung das Anschlußstück (31, 32) an das Rohrstück (13) anschweißt, erfaßt werden.