DE10327462B4

DE10327462B4 - Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff beim Laserstrahlschweißen oder -löten

Info

Publication number: DE10327462B4
Application number: DE2003127462
Authority: DE
Inventors: Stephan Helten; Ralf Schäfer
Original assignee: Audi AG; Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Audi AG; Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2023-06-19
Also published as: DE10327462A1

Abstract

Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff beim Laserstrahlschweißen oder -löten mit einem zugeordneten Kanal, über den des weiteren Prozessgas in den Fügebereich geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerhalb eines Führungsrohres (2) verläufende, den Zusatzwerkstoff (1) umgebende Seele (6) im Durchtrittsbereich des Zusatzwerkstoffes (1) durch eine die Seele (6) umgebende Drahtdüse (12) mit einem Einsatz (17) versehen ist, dessen vorderes Ende (19) in einer eine konzentrische Positionierung des Einsatzes (17) innerhalb der Drahtdüse (12) sicherstellenden Weise mit einer Anlagefläche (20) der Drahtdüse (12) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff beim Laserstrahlschweißen oder -löten mit einem zugeordneten Kanal, über den des weiteren Prozessgas in den Fügebereich geleitet wird.

Eine gattungsgemäße Einrichtung ist beispielsweise durch die DE 44 15 035 C2 bekannt geworden. Dort wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Blechverbindungen mittels Laserstrahlschweißen beschrieben, wobei unmittelbar angrenzend an die Schweißstelle dem Laserstrahl ein auf eines der Bleche einwirkendes Andrückelement zugeordnet ist. Dieses ist als stiftförmiger Niederhalter ausgebildet, der gleichzeitig auch der Zufuhr von Prozessgas dient. In den stiftförmigen Niederhalter mündet darüber hinaus ein langgestreckter Kanal mit endseitigem Mundstück zur Bereitstellung eines drahtförmigen Zusatzwerkstoffes.

Anderweitige Patentliteratur beschäftigt sich mit verschiedenartigen Ausgestaltungen bezüglich der Zufuhr des Zusatzwerkstoffes und damit einher gehenden Problemen.

In der DE 196 04 205 A1 ist angesprochen, dass das Zusatzmaterial, wenn es in Form von Endlosmaterial zugeführt wird, sich häufig nicht genau positionieren lässt. Dies kann unter anderem dazu führen, dass Laserstrahl und Zusatzwerkstoff nicht optimal zueinander positioniert sind. Dabei kann es zu Nahtfehlern (Poren oder Einfallstellen) oder zu einem Festbrennen des Zusatzwerkstoffes kommen.

Aus der japanischen Patentanmeldung JP 59 070 487 A ist eine Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff für das Laserstrahlschweißen bekannt geworden, die einen Kanal für Prozessgas sowie einen Einsatz aufweist, der in einer eine konzentrische Positionierung sicherstellenden Weise mit einer Anlagefläche eines Düsenkörpers zusammen wirkt. Die DE 39 28 092 A1 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von Bauteiloberflächen mit Laserstrahlen, wobei ein Düsenhalter mit Kontaktierung und Isolationsrohr zum Einsatz kommt, unter anderem bestehend aus einer von einem Mantel umgebenen Seele, an die sich jeweils konzentrisch ein Kontaktrohr sowie ein bis zur Düsenspitze reichendes Isolationsrohr anschließen, wobei letzteres über Justierschrauben im Bereich der Düsenspitze einstellbar ist.

Die DE 101 26 032 C1 beschreibt eine handführbahre Vorrichtung zum Laserschweißen eines Werkstückes, die zum Ziel hat, die Zufuhr von Zusatzwerkstoff zu vereinfachen. Dabei sollen insbesondere auch hohe Qualitätsanforderungen an die Schweißverbindung erfüllt werden. Zu diesem Zweck weist die Zufuhreinrichtung eine Führung auf, durch die der Zusatzwerkstoff kraftschlüssig gegen das Werkstück anlegbar ist.

Ausgehend vom gattungsbildenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff beim Laserstrahlschweißen oder -löten mit einem zugeordneten Kanal, über den des weiteren Prozessgas in den Fügebereich geleitet wird, bereit zu stellen, die den Fügeprozess dadurch weiter optimiert, dass sie eine hohe Standzeit aufweist und bei geringer Störanfälligkeit entsprechend geringe Ersatzteil- und Verschleißteilkosten bezüglich ihrer einzelnen Komponenten erwarten lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Mit der Erfindung gehen eine Reihe von Vorteilen einher. Durch den mit hoher Fertigungsgenauigkeit herstellbaren und auf das Seelenende aufsetzbaren Einsatz ist zum einen ein kostengünstiges Verschleißteil geschaffen und andererseits kann eine exakte Positionierung des drahtförmigen Zusatzwerkstoffes im Auslauf sichergestellt werden. Dadurch kann ein Kontakt des Zusatzwerkstoffes mit der Düse sicher vermieden werden, wodurch ein erhöhter abrasiver Verschleiß und damit eine zu geringe Standzeit der Düse verhindert wird. Dadurch, dass die Prozessgasführung nicht in die Düse integriert ist, lässt sich diese kostengünstig als einfaches Drehteil fertigen.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
1 eine teilgeschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff und
2 eine vergrößerte Teildarstellung des vorderen Endabschnittes der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Gemäß Zusammenschau der Darstellungen nach den 1 und 2 ist zum Zuführen eines drahtförmigen Zusatzwerkstoffes 1 zu einem hier im Einzelnen nicht dargestellten, von einem Laserstrahl beaufschlagten Fügebereich zweier z. B. durch Laserstrahlschweißen zu verbindender Bauteile zunächst eine gekrümmtes Führungsrohr 2 vorgesehen, welches einenends mit einem Eintrittsbereich 3 für den Zusatzwerkstoff 1 versehen ist und dort auch Eintrittsöffnungen 4 für ein geeignetes Prozessgas 14 und eine Halterung 5 aufweist, über die in hier nicht gezeigter Weise das gekrümmte Führungsrohr 2 von entsprechend dafür vorgesehenen Komponenten der Laser- Schweißvorrichtung aufgenommen wird.
Innerhalb des gekrümmten Führungsrohres 2 ist der Zusatzwerkstoff 1 von einer vorzugsweise aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff bestehenden Seele 6 umgeben, die sich in einer trichterförmigen Aufnahme 7 im Eintrittsbereich 3 abstützt, dadurch konzentrisch positioniert ist und so für eine entsprechend konzentrische Führung des innerhalb der Seele 6 geförderten Zusatzwerkstoffes 1 sorgt. Zwischen Führungsrohr 2 und Seele 6 verbleibt ein Ringkanal 21 zum Durchleiten des Prozessgases 14.
Das gegenüberliegende Ende des gekrümmten Führungsrohres 2 weist einen Gewindeabschnitt 8 auf, über den eine mit einem Innengewinde versehene hülsenförmige Gasdüse 9 mit dem an dieser Stelle mit einem entsprechenden Außengewinde versehenen Führungsrohr 2 verschraubt ist, wobei auch eine konzentrische Positionierung zu einer innerhalb der Gasdüse 9 angeordneten Drahtdüse 12 ermöglicht wird. Die Gasdüse 9 ist vorzugsweise aus Kupfer gefertigt und bildet zusammen mit weiteren in ihr enthaltenen Komponenten einen Kopf 10 der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Zusatzwerkstoff- Zufuhr.
In einer Öffnung 11 der hülsenförmigen Gasdüse 9 ist die vorzugsweise ebenfalls aus Kupfer bestehende Drahtdüse 12 aufgenommen, wobei zwischen beiden ein Ringspalt 13 zum Durchleiten des Prozessgases 14 gebildet wird. Die Drahtdüse 12 umgibt weitgehend spielfrei die Seele 6, wobei letztere endseitig mit einem Außengewinde 15 versehen ist, auf das ein mit einem entsprechenden Innengewinde 16 versehener Einsatz 17 aufgeschraubt ist. Dieser besteht vorzugsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff. Selbstverständlich sind auch andere elektrisch nicht leitende Werkstoffe, wie beispielsweise Keramik, denkbar.
Um nun zu verhindern, dass der Zusatzwerkstoff 1 beim Durchtritt durch eine Austrittsöffnung 18 der Drahtdüse 12 mit dieser in Kontakt gerät, ist ein vorderes Ende 19 des Einsatzes 17 konisch ausgebildet, welches an einer entsprechend geformten Anlagefläche 20 der Drahtdüse 12 zur Anlage kommt. Dadurch ergibt sich eine exakt konzentrische Führung des Zusatzwerkstoffes 1.

Claims

Einrichtung zum Zuführen von drahtförmigem Zusatzwerkstoff beim Laserstrahlschweißen oder -löten mit einem zugeordneten Kanal, über den des weiteren Prozessgas in den Fügebereich geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerhalb eines Führungsrohres (2) verläufende, den Zusatzwerkstoff (1) umgebende Seele (6) im Durchtrittsbereich des Zusatzwerkstoffes (1) durch eine die Seele (6) umgebende Drahtdüse (12) mit einem Einsatz (17) versehen ist, dessen vorderes Ende (19) in einer eine konzentrische Positionierung des Einsatzes (17) innerhalb der Drahtdüse (12) sicherstellenden Weise mit einer Anlagefläche (20) der Drahtdüse (12) zusammenwirkt.
Einrichtung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtdüse (12) innerhalb einer hülsenförmigen Gasdüse (9) angeordnet ist, wobei zwischen beiden ein der Durchleitung des Prozessgases (14) dienender Ringspalt (13) gebildet wird.
Einrichtung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Seele (6) endseitig mit einem Außengewinde (15) versehen ist, auf das der mit einem endsprechenden Innengewinde (16) versehene Einsatz (17) aufgeschraubt ist, während der Einsatz (17) andernends konisch ausgebildet ist und an der entsprechend geformten Anlagefläche (20) der Drahtdüse (12) zur Anlage kommt.
Einrichtung nach Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seele (6) im Eintrittsbereich (3) des Zusatzwerkstoffes (1) in das Führungsrohr (2) in einer trichterförmigen Aufnahme (7) abstützt und dass des weiteren dort Eintrittsöffnungen (4) für das Prozessgas (14) angeordnet sind, welches über einen zwischen Seele (6) und Führungsrohr (2) gebildeten Ringkanal (21) hin zu einer Öffnung (11) der Gasdüse (9) gelangt und dabei die Drahtdüse (12) umströmt.