DE1565865C2

DE1565865C2 - Beam welding process

Info

Publication number: DE1565865C2
Application number: DE19661565865
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.h.c 8000 München Steigerwald
Original assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Current assignee: Steigerwald Strahltecknik GmbH
Priority date: 1966-05-14
Filing date: 1966-05-14
Publication date: 1976-04-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahl-Schweißverfahren, insbesondere Elektronenstrahl-Schweiß verfahren, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a beam welding method, in particular electron beam welding method, according to Preamble of claim 1.

Es ist bekannt, mit Energiestrahlen, insbesondere Ladungsträgerstrahlen wie z. B. Elektronenstrahlen, Werkstücke zu bearbeiten, beispielsweise zu schneiden, zu schweißen, zu bohren, zu fräsen usw. Dabei ist es beim Schweißen metallischer Werkstücke von verhältnismäßig großer Dicke schwierig, eine ausreichende Eindringtiefe des bearbeitenden Energie-Strahles zu erzielen. Zur Behebung dieser Schwierigkeit ist es bekannt, einen scharf gebündelten Elektronenstrahl zu verwenden und dessen Leistungsdichte so hoch zu wählen, daß der Strahl an der Auftreffstelle unter Aufschmelzen und Verdampfen des Werkstoffes eine Bohrung im Werkstück erzeugt, durch welche die Strahlenergie tief in das Werkstück eindringt. Die Anwendung dieser Technik bei Elektronenstrahl-Schweißen ist als Strahl-Tiefschweißung bekanntgeworden (DT-AS 10 27 295, IEEE Spectrum Juli 1964, pp. S. 66 bis 80). Bei einer ganzen Reihe von Werkstoffen ist es mit dieser Technik möglich geworden, besonders schmale Schweißnähte zu erzeugen, deren technische Eigenschaften besser sind als bei Schweißnähten, die mit anderen bekannten Schweißverfahren erzeugt werden. Dies beruht im wesentlichen darauf, daß beim Strahl-Tiefschweißen der Energiebedarf pro verschweißte Flächeneinheit geringer ist als bei den herkömmlichen Schweißverfahren. Die bei jedem Schweißverfahren auftretenden Reaktionen von Werkstoff und Werkstück, insbesondere Verzug, Schrumpfung, Ausquellen und Verspritzen von Schmelze aus der Schweißnaht, mechanische Spannungen, thermisch bedingte Änderungen der Werkstoff struktur und -zusammensetzung usw. sind infolgedessen bei Anwendung des Strahl-Tiefschweißens erheblich geringer als bei anderen bekannten Schweißverfahren.It is known to use energy beams, in particular charge carrier beams such as. B. electron beams, To process workpieces, for example to cut, weld, drill, mill, etc. Thereby it is difficult when welding metal workpieces of relatively large thickness to achieve a sufficient To achieve penetration depth of the processing energy beam. To resolve this difficulty it is known to use a sharply focused electron beam and its power density to be chosen so high that the beam at the point of impact with melting and evaporation of the Material creates a hole in the workpiece through which the beam energy penetrates deep into the workpiece penetrates. The application of this technique in electron beam welding is as deep beam welding became known (DT-AS 10 27 295, IEEE Spectrum July 1964, pp. pp. 66 to 80). With a whole range of materials it has become possible with this technology to produce particularly narrow weld seams, whose technical properties are better than welds that are known with others Welding process are generated. This is essentially due to the fact that deep jet welding the energy requirement per unit welded area is lower than with conventional welding processes. The reactions between the material and the workpiece, in particular, that occur in every welding process Warpage, shrinkage, swelling and splashing of melt from the weld seam, mechanical Stresses, thermally induced changes in the material structure and composition etc. are consequently considerably less when using deep jet welding than with others known welding process.

Beim Strahltiefschweißen der bekannten Form ist jedoch in vielen Fällen eine technisch einwandfreie und reproduzierbare Ausführung der Schweißung schwierig oder sogar unmöglich. So besteht eine grundsätzlich nicht vermeidbare Eigenart des bekannten Strahltiefschweißens darin, daß das Material an der Auftreffstelle weit über seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzt werden muß, um einen für das Öffnen und Offenhalten des Eindringkanals ausreichenden Dampfdruck zu erhalten. Dieser Dampfdruck muß um so größer sein, je geringer der Strahldurchmesser und je größer die Eindringtiefe ist, da er der Oberflächenspannung der den Eindringkanal umgebenden Schmelze und dem Druck ihrer Flüssigkeitssäule entgegenwirken muß. Deshalb ist es in den meisten technisch interessanten Fällen erforderlich, Strahlleistungsdichten zu wählen, die den zu schweißenden Werkstoff auf Temperaturen weit über den Schmelzpunkt und die an sich für die Herstellung der Schweißverbindung ausreichenden und erwünschten Werte hinaus überhitzen. Diese Überhitzungserscheinungen sind im allgemeinen im oberen Bereich der Schweißnaht am stärksten, so daß bei dem bekannten Strahl-Tiefschweißen vorwiegend keilförmige, in Strahlrichtung spitz auslaufende Schweißnahtquerschnitte entstehen. Will man mit dem bekannten Strahl-Tiefschweißverfahren annähernd rechteckige oder nur schwach keilförmige Schweißnahtquerschnitte erzielen, so muß man mit noch weiter gesteigertem Leistungsüberschüß die gesamte Werkstückdicke durchschweißen und einen überschüssigen Strahlanteil auf der der Strahlquelle abgewandteri Seite des Werkstücks austreten lassen. Dabei tritt ein hoher Materialverlust auf, und besonders in den unteren Bereichen der Schweißnaht können unkontrollierbare Spalte entstehen. In the case of deep-penetration welding of the known form, however, in many cases a technically flawless one and reproducible execution of the weld difficult or even impossible. So there is one fundamentally unavoidable peculiarity of the known deep beam welding is that the material at the point of impact must be heated well above its melting point in order for one to open and maintaining the penetration channel open to obtain sufficient vapor pressure. This vapor pressure must the larger the smaller the beam diameter and the greater the penetration depth, since it affects the surface tension the melt surrounding the penetration channel and the pressure of its liquid column must counteract. Therefore, in most technically interesting cases, it is necessary to determine beam power densities to choose the material to be welded to temperatures well above the melting point and those which are sufficient and desirable per se for the production of the welded joint Overheat values. These overheating phenomena are generally in the upper range of the Weld seam strongest, so that in the known deep beam welding mainly wedge-shaped, in Welding seam cross-sections that taper to a point are created in the direction of the beam. If you want to go with the familiar Beam deep penetration welding process with approximately rectangular or only slightly wedge-shaped weld seam cross-sections achieve, then one has to use the entire thickness of the workpiece with an even greater excess of power weld through and place an excess portion of the beam on the one facing away from the beam source Let the side of the workpiece come out. There is a high loss of material, especially in the Uncontrollable gaps can arise in the lower areas of the weld seam.

Die bei dem bekannten Verfahren der Strahl-Tiefschweißung grundsätzlich erforderliche Überhitzung des Materials bedingt einen trotz der gegenüber anderen bekannten Schweißverfahren bereits verringerten Energiezufuhr noch unnötig hohen Energieaufwand. Noch wesentlich unangenehmer sind jedoch die infolge des Eindringmechanismus beim Einbohren des Strahls auftretenden Begleiterscheinungen, insbesondere die erforderlichen Werkstoffbewegungen aus der Schweißzone heraus und innerhalb der Schweißzone sowie die Folgen der Werkstoffüberhitzung und Verdampfung.The overheating that is fundamentally required in the known process of jet deep welding of the material results in a reduction in the welding process compared to other known welding processes Energy supply still unnecessarily high energy expenditure. However, they are even more uncomfortable side effects occurring as a result of the penetration mechanism when drilling the jet, in particular the required material movements out of the welding zone and within the Welding zone and the consequences of material overheating and evaporation.

Der Werkstoff wird beim Eindringen des Strahls geschmolzen und, solange der Strahl das Werkstück nicht durchdrungen hat, nach oben als Wulst aus der Eindringzone herausgedrückt. Wenn der Strahl das Werkstück durchdringt, beginnt eine entsprechende Werkstoffbewegung im Bereich der Strahlaustrittsstelle in Strahlrichtung, die nicht nur zum Herausquellen des Werkstoffs führt, sondern auch zum Herausschleudern von Schmelze aus der Schweißnaht. Das Herausschleudern findet unter der Einwirkung des hohen Dampfdrucks vorwiegend in Strahlrichtung, aber im oberen Schweißnahtbereich auch gegen die Strahlrichtung statt.The material is melted when the beam penetrates and for as long as the beam hits the workpiece has not penetrated, pushed upwards as a bead out of the penetration zone. If the beam that If the workpiece penetrates, a corresponding movement of the material begins in the area of the beam exit point in the direction of the jet, which not only leads to the material swelling out, but also to it being thrown out of melt from the weld seam. The ejection takes place under the influence of the high vapor pressure mainly in the direction of the jet, but also against it in the upper weld seam area the beam direction instead.

Es tritt also ein Werkstoffverlust auf, der zu Schrumpfungen des Werkstücks führt oder, wenn das Werkstück nicht ausreichend nachgeben kann, die Ausbildung von Hohlräumen und besonders an der Wurzel der Schweißnaht gefährliche Kerben verursacht. Dieser Vorgang wird im allgemeinen noch wesentlich durch den Umstand gefördert, daß der aus dem Nahtbereich herausgequollene Werkstoff zu schnell erstarrt, um bei dem mit der Relativbewegung zwischen Strahl und Werkstück einhergehenden Mitwandern der Bohrung in den offenen Nahtbereich zurückfließen zu können. Dadurch ist es erklärlich, daß die Herstellung fehlerfreier Schweißverbindungen nach der bekannten Methode des Strahltiefschweißens keineswegs ausreichend sicher ist. Diese Methode führt nur nach einem empirisch gefundenen Kompromiß aller Schweißparameter in einem begrenzten Gebiet von Anwendungsfällen zum gewünschten Erfolg und ist auch hier noch empfindlich von geringen Abweichungen der Schweißbedingungen abhängig. Dabei erfordern die einzuhaltenden Bedingungen oft Maßnahmen, die kostspielig oder in anderem Sinne unpraktisch sind.So there is a loss of material that leads to shrinkage of the workpiece or, if that The workpiece can not yield sufficiently, the formation of cavities and especially at the The root of the weld causes dangerous nicks. This process is generally still going on significantly promoted by the fact that the material swollen out of the seam area to quickly solidified in order to wander along with the relative movement between the beam and the workpiece to be able to flow back through the hole into the open seam area. This explains why that the production of flawless welded joints according to the known method of deep beam welding is by no means sufficiently secure. This method only leads to an empirically found compromise of all welding parameters in a limited area of applications to the desired success and here too it is still sensitive to slight deviations in the welding conditions. The conditions to be complied with often require measures that are costly or otherwise are impractical.

Die Überhitzung des Werkstoffs erzeugt naturgemäß Neigung zu Hohlraum- und Porenbildung. Sie beeinflußt aber darüber hinaus die metallurgischen Vorgänge in äußerst schädlicher Weise. Insbesondere begünstigt sie eine starke Veränderung der Werkstoffzusammensetzung und -struktur. Entlang des im Werkstück verlaufenden Strahls tritt dabei eine weitgehend unkontrollierbare Temperaturverteilung auf, die im allgemeinen nicht dem im schweißtechnischen Sinne gewünschten Verlauf entspricht. Die Temperaturverteilung ist vorwiegend vom Bohrvorgang und der dabei in den verschiedenen Bohrtiefen erfolgenden Energieabsorption aus dem Strahl abhängig. Durch Vorgabe einer bestimmten EnergieverteilungOverheating of the material naturally creates a tendency to form cavities and pores. she but also influences the metallurgical processes in an extremely harmful way. In particular it favors a strong change in the material composition and structure. Along the im When the beam passes through the workpiece, a largely uncontrollable temperature distribution occurs, which generally does not correspond to the course desired in terms of welding technology. The temperature distribution is mainly from the drilling process and that which takes place at the various drilling depths Energy absorption from the beam is dependent. By specifying a specific energy distribution

5 65 6

im Strahl läßt sich hierauf nur begrenzt Einfluß neh- kommenden Werkstücke sind die in der TechnikIn the beam, this can only be influenced to a limited extent by the workpieces used in technology

men. bekannten Elektronenstrahlerzeuger mit Strahl-men. known electron gun with beam

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das leistungen bis zu einigen Kilowatt ausreichend, z. B;The invention is based on the task of providing sufficient power up to a few kilowatts, for. B;

Strahlschweißyerfahren der eingangs angegebenen Strahlerzeuger mit 150 kV BeschleunigungsspannungBeam welding process of the beam generator specified at the beginning with 150 kV acceleration voltage

Art dahingehend zu verbessern, daß bei gegebener 5 und 1OmA Strahlstrom. Die bekannten TechnikenKind to the effect that with a given 5 and 10 mA beam current. The known techniques

Leistung dickere Materialstücke mit geringerer ther- der Impulssteuerung können selbstverständlich auchThicker pieces of material with lower thermal impulse control can of course also be used

mischer Belastung geschweißt werden können. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendetmixer load can be welded. used in the method according to the invention

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 ge- werden. _: ■·■·'..·.This task is accomplished by the one in claim 1. _: ■ · ■ · '.. ·.

kennzeichneten Merkmale gelöst. _: .. _; Im folgenden werden Ausführungsbeispiele desmarked features solved. _: .. _; In the following embodiments of the

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- io erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mitEmbodiments of the invention are in the sub-io method according to the invention in connection with

ansprächen gekennzeichnet. _:. den Zeichnungen näher beschrieben.addresses marked. _: . the drawings described in more detail.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat der in F i g. 1 erläutert in einer schematischen Schnittdie. Öffnung eingeführte Strahl sogleich Zugang zu ansicht das bekannte Verfahren der Strahl-Tiefden in der Tiefe der Bearbeitungsbahn liegenden schweißung; . · .
Stellen und braucht nicht erst mit Hilfe eines Dampf- 15 F i g. 2 erläutert in einer schematischen Schnittdruckes einen Eindringkanal zu schaffen und diesen ansicht eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch ständige Aufrechterhaltung des Dampfdrucks erfolgende Schweißung;
während des Schweißvorganges freizuhalten. F i g. 3, 3 a, 3 b, 3 c und 3 d erläutern in schema-In the method according to the invention, the one shown in FIG. 1 explains in a schematic section. Opening of the introduced beam immediately access to view the known method of beam deep welding lying in the depth of the machining path; . ·.
Set and does not need to be done with the help of a steam 15 F i g. 2 explains, in a schematic sectional pressure, how to create a penetration channel and this view shows a weld that takes place according to the method according to the invention by constantly maintaining the vapor pressure;
to be kept clear during the welding process. F i g. 3, 3 a, 3 b, 3 c and 3 d explain in schematic

Für die Einleitung des gewünschten Bearbeitungs- tischen Draufsichten das Verschweißen zweier Werkvorganges braucht deshalb nur so viel Energie mittels 20 stücke nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
des Strahls zugeführt zu werden, daß die Wandungen Fig. 4 entspricht Fig. 3, erläutert jedoch eine der öffnung schmelzen. Es hat sich gezeigt, daß dann abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäbeim Weiterbewegen des Strahls die Schmelzzone ßen Verfahrens;For the initiation of the desired machining table plan views, the welding of two work processes therefore only requires as much energy by means of 20 pieces according to the method according to the invention;
of the beam to be supplied that the walls Fig. 4 corresponds to Fig. 3, but explains one of the opening melt. It has been shown that then a modified embodiment of the method according to the invention, when the beam is moved further, the melting zone;

unter Beibehaltung ihrer Form mit dem Strahl weiter- F i g. 5 erläutert in einer schematischen Schnittwandert. Dies kann in folgender Weise erklärt wer- 25 ansicht die Bearbeitung von Werkstücken mit unden: Wenn beispielsweise die öffnung eine in der Be- gleichmäßiger Dicke nach dem erfindungsgemäßen arbeitüngsbahn mechanisch hergestellte Bohrung ist, Verfahren;while maintaining their shape with the beam continue- F i g. 5 explains in a schematic sectional hike. This can be explained in the following way: The machining of workpieces with others: If, for example, the opening has a uniform thickness according to the invention work path is mechanically produced bore, process;

wird durch die Einführung des entsprechend ein- F i g. 6 und 6 a erläutern in einer schematischenis made possible by the introduction of the corresponding one-F i g. 6 and 6 a explain in a schematic

gestellten Strahls das in den Wandbereichen der Boh- Draufsicht erfindungsgemäße Möglichkeiten der Aus-provided beam that in the wall areas of the Boh plan view possibilities according to the invention of the training

rung liegende Werkstückmaterial geschmolzen und 30 führung einer in sich geschlossenen Bearbeitungs-workpiece material lying on the ground is melted and a self-contained machining

bildet eine flüssige Schicht auf den nicht geschmol- naht;forms a liquid layer on the not melted seam;

zenen, einen größeren Abstand von der Bohrung auf- Fig. 7 erläutert in einer schematischen Schnittweisenden Materialbereichen. Diese flüssige Schicht ansicht eine Ausführungsmöglichkeit des erfindungsbehält durch ihre Adhäsion an den nicht geschmol- gemäßen Verfahrens;zenen, a greater distance from the bore - Fig. 7 explains in a schematic section Material areas. This liquid layer view a possible embodiment of the container of the invention by their adhesion to the non-molten process;

zenen Materialbereichen im wesentlichen ihre Form. 35 F i g. 8 erläutert in einer schematischen Draufsichtzenen material areas essentially their shape. 35 Fig. 8 explains in a schematic plan view

Wenn nun der Strahl in der vorgesehenen Bearbei- eine weitere Ausführungsmöglichkeit des erfindungs-If the beam is now in the intended machining, a further embodiment of the invention

tungsbahn weitergeführt wird, tritt eine bevorzugte gemäßen Verfahrens;processing path is continued, a preferred method according to the invention occurs;

Erhitzung des in der Wanderungsrichtung des Strahls Fig. 9 erläutert in einer schematischen Seitenliegenden Wandbereichs der Öffnung ein, die zu einer ansicht eine weitere Ausführungsmöglichkeit des Verdickung der hier geschmolzenen Materialschicht 4° erfindungsgemäßen Verfahrens;
im Vergleich zu den übrigen Wandbereichen führt. Fig. 10 erläutert in einer quer zu einer Bearbei-Dieser Vorgang bewirkt vorwiegend eine Veränderung tungsnaht genommenen schematischen Schnittansicht des Kräftegleichgewichts, das durch die in Schnitt- eine weitere Ausführungsmöglichkeit des erfindungsebenen senkrecht zur Öffnungsachse vorhandene gemäßen Verfahrens; ;
Symmetrie der Oberflächenspannung der die Loch- 45 Fig. 11 erläutert in einer der Fig. 10 entsprechenwände bedeckenden Schmelze bedingt ist. Die dabei den Darstellung eine weitere Ausführungsmöglichkeit frei werdenden Kräfte treiben die Schmelze in zwei des erfindungsgemäßen Verfahrens;
symmetrisch zur Fläche der Strahlwanderung in ent- Fig. 12 erläutert in einer schematischen Seitengegengesetzter Richtung verlaufenden Strömungen ansicht eine weitere Ausführungsform des erfindungsum den Strahl herum zu den dünneren Schmelz- so gemäßen Verfahrens;Heating of the in the direction of travel of the beam;
compared to the other wall areas. 10 explains in a diagrammatic sectional view of the equilibrium of forces, taken transversely to a machining process, which predominantly causes a change in the processing seam, which is made possible by the method according to the present invention, perpendicular to the axis of the opening, in a sectional view; ;
The symmetry of the surface tension is caused by the melt that covers the hole 45 Fig. 11 explained in a corresponding to FIG. 10 walls. The forces released in the illustration, another possible embodiment, drive the melt in two of the method according to the invention;
symmetrically to the surface of the beam migration in FIG. 12 explains in a schematic side-opposite direction of flowing flows a further embodiment of the invention around the beam for the thinner melting method according to this;

schichten hin, um so die Gleichheit der die Öffmings- Fig. 13 bis 18 erläutern in schematischen Drauf-layers out, so as to explain the equality of the opening Fig. 13 to 18 in a schematic plan

wände benetzenden Dicken der Schmelzschichten sichten weitere Ausführungsmöglichkeiten des erfin-wall-wetting thicknesses of the enamel layers view other possible embodiments of the

und damit das Kräftegleichgewicht wiederherzustel- dungsgemäßen Verfahrens;and thus the equilibrium of forces according to the method to be restored;

len. Auf diese Weise wandert die Bohrung mit dem Fig. 19 erläutert in einer entlang der Bearbeitungs-Strahl in gleicher Richtung und Geschwindigkeit 55 strecke genommenen schematischen Schnittansicht durch das Werkstück. eine weitere Ausführungsweise des erfindungsgemä-len. In this way, the bore illustrated in FIG. 19 migrates in a along the machining beam schematic sectional view taken in the same direction and speed 55 route through the workpiece. another embodiment of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit ßen Verfahrens;The inventive method can be with SEN method;

verschiedenen Arten von Energiestrahlen ausführen, F i g. 20 erläutert an Hand einer entlang der Bebeispielsweise Lichtstrahlen, Laserstrahlen, Elek- arbeitungsstrecke genommenen schematischen Schnitttronenstrahlen usw. In der Praxis haben sich ins- 60 ansicht und einem Schaltschema eine weitere Ausbesondere Elektronenstrahlen bewährt, da sie be- führungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens,
quem und nahezu trägheitslos steuerbar sind und Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch hohe Leistungstransporte ermöglichen. Die jeweils eine Schweißnaht 1 während ihrer Herstellung nach anzuwendenden Strahlleistungen hängen natürlich dem bekannten Strahl-Tiefschweißverfahren. Der von von der Art und Dicke des zu bearbeitenden Werk- 65 oben in die Schweißzone eindringende Strahl 3 überstoffs, der gewünschten Bearbeitungsgeschwindigkeit hitzt den zentralen Querschnittsbereich 2 so stark, und anderen von Fall zu Fall verschiedenen Daten daß das Material dort verdampft und eine im dargeab. Für die normalerweise im Maschinenbau vor- stellten Fall durchgehende Bohrung schafft. Derexecute different types of energy beams, FIG. 20 explains on the basis of a schematic cut electron beam taken along the example of light beams, laser beams, electrical work path, etc.
are quem and almost inertia-free controllable and Fig. 1 shows schematically a cross section through high power transports. The one weld seam 1 in each case during their production according to the beam powers to be used naturally depend on the known deep beam welding process. The beam 3 penetrating from the top of the welding zone, depending on the type and thickness of the workpiece to be processed, the desired processing speed heats the central cross-sectional area 2 so much, and other data, which vary from case to case, that the material evaporates there, and one in the shown . Creates a through hole for the case normally presented in mechanical engineering. the

Verfahren ein Klotz 31 angesetzt, der die gleiche Strahlparametern durchlaufen, und der Strahl wird Dicke hat wie der linke Endabschnitt 38 des Werk- durch den angesetzten Klotz 37 aus dem Bereich der Stücks und mit einer öffnung 32 für den Eintritt des Werkstücke 30 herausgeführt. Der Klotz 37 hat also Strahls versehen ist. Die Schweißung wird dann in die gleiche Funktion wie der Klotz 24 in den Fig. 3 der gleichen Weise wie in Fig. 3 von dieser öffnung 5 und 4.Method a block 31 is set, which go through the same beam parameters, and the beam is The thickness of the left end section 38 of the work is due to the attached block 37 from the area of Piece and led out with an opening 32 for the entry of the work piece 30. So the block 37 has Beam is provided. The weld then has the same function as the block 24 in FIG. 3 in the same way as in FIG. 3 from this opening 5 and 4.

aus in die eigentliche Schweißnaht weitergeführt. Um Schrumpfungen oder Dickenzunahmen zucontinued from into the actual weld seam. To reduce shrinkage or increase in thickness

Dabei wandert die öffnung 32 mit dem Strahl aus kompensieren, kann man auch zunächst mit einer dem Klotz 31 in die Werkstücke 30 weiter. Sobald öffnung von relativ großem Durchmesser beginnen der Strahl und die mit ihm wandernde öffnung an und dann beim Fortschreiten des Scbweißvorganges den linksseitigen Anfang des dickeren Werkstück- io die auftretende Verkleinerung des öffhungsdurchabschnittes 39 gelangen, reicht die für die Dicke des messers in Kauf nehmen. Dabei werden Strahlleistung linken Anfangsabschnittes 38 bemessene Strahl- und Strahldurchmesser an den jeweils vorhandenen leistung normalerweise nicht mehr aus, um auch im Öffnungsdurchmesser so angepaßt, daß die pro Flädickeren Abschnitt 39 die Wand der öffnung flüssig cheneinheit der in der öffnung bestrahlten Flächen zu halten. Es muß deshalb beim Eintritt des Strahls 15 abgegebene Strahlleistung annähernd konstant bleibt, in den dickeren Abschnitt 39 dafür gesorgt werden, F i g. 6 erläutert die Verschweißung zweier Werk-In doing so, the opening 32 migrates with the beam, it can also initially be compensated with a the block 31 into the workpieces 30 further. As soon as opening of a relatively large diameter begin the beam and the opening that moves with it, and then as the welding process progresses the left-hand beginning of the thicker workpiece- io the occurring reduction of the opening through section 39 reach is enough for the thickness of the knife. Thereby are beam power left starting section 38 measured beam and beam diameter to the existing performance normally no longer sufficient to adapt the opening diameter so that the pro flädickeren Section 39, the wall of the opening liquid unit of the areas irradiated in the opening to keep. The beam power emitted when beam 15 enters must therefore remain approximately constant, in the thicker section 39 it is ensured that F i g. 6 explains the welding of two work-

daß die pro Flächeneinheit der öffnung zur Ver- stücke 43 und 44 entlang einer in sich geschlossenen fügung stehende Strahlleistung wenigstens annähernd Linie 45. In diesem Fall kann, wenn in der Linie 45 konstant bleibt. Dies kann beispielsweise bei unver- selbst keine öffnung verbleiben darf, die öffnung, in ändert bleibendem Öffnungsdurchmesser durch eine ao der der Strahl seine Arbeit verrichtet, nach dem entsprechende Erhöhung der Strahlleistung oder bei Durchwandern der Linie 45 an eine außerhalb der unverändert bleibender Strahlleistung durch eine ent- Linie liegende Stelle geführt werden. Das Ende der sprechende Verkleinerung des Bohrungsquerschnittes gesamten Bearbeitungsbahn kann dabei natürlich erreicht werden; selbstverständlich können auch so- auch in einem angesetzten Klotz nach dem Vorbild wohl der Lochdurchmesser als auch die Strahlleistung 25 der F i g. 3 und 4 liegen. In F i g. 6 ist ein solcher verändert werden, und zwar in dem Sinne, daß der Klotz 46 angedeutet, und die Linie 47 deutet an, wie pro Flächeneinheit der Wandfläche des Loches zur der Strahl zusammen mit der mitgeführten Bohrung Verfügung stehende Anteil der Strahlleistung im 48 aus der geschlossenen Linie 45 herausgeführt werwesentlichen unverändert bleibt. Um zu vermeiden, den kann. Natürlich kann auch der Anfang der daß am linken Ende des verdickten Abschnitts eine 30 Schweißbahn in einem solchen angesetzten Klotz öffnung hergestellt werden muß, kann an den An- liegen, und es kann sogar ein und derselbe Klotz fangsquerschnitt des verdickten Bereichs 39 gemäß für den Anfang und das Ende der Schweißbahn verder F i g. 5 ein Klotz 33 mit einer der Dickenzunahme wendet werden. In manchen Fällen kann es stören, des Werkstückes gleichen Dicke angesetzt werden, wenn die Ein- bzw. Ausführbahn 47 nicht symmeder in einer den F i g. 3 und 4 entsprechenden Weise 35 trisch im Werkstück liegt. Beispielsweise kann es mit einer öffnung 34 versehen ist. Der Strahl wird wünschenswert sein, die in der Ein- bzw. Ausfühim Werkstückabschnitt 38 bis in den Bereich der rungsbahn 47 vom Durchgang des Strahls hervor-Bohrung 34 des Klotzes 33 geführt und dann, falls gerufenen thermisch-mechanischen Spannungen symerforderlich, an die Gesamt-Lochtiefe des verdickten metrisch zur Werkstückachse zu machen. In solchen Bereichs 39 angepaßt, beispielsweise durch Erhöhen 40 Fällen kann man auch mehrere Ein- bzw. Ausfühseiner Intensität, seiner Impulsdauer (bei impuls- rungsbahnen symmetrisch verteilt vorsehen, beispielsgesteuerten Strahlen), seines Fokussierungszustandes weise in dem in Fi g. 6 a dargestellten Fall zwei radial usw., so daß die Wände der Bohrung 34 und der aufeinander ausgerichtete gegenüberliegende Eindarüberstehenden (nicht dargestellten) Strahlbohrung bzw. Ausführbahnen 47 a, 47 b. Der Strahl wird dann in der gewünschten Weise vom Strahl erhitzt und 45 zuerst mit der öffnung 48 a in der Bahn 47 α, 45 α, verflüssigt werden. Sodann wird der Strahl in der 47 b zum Klotz 466 und danach vom Klotz 466 in Bearbeitungsbahn weitergeführt (im Sinne der Fig. 5 der Bahn 476, 456, 47a zurück in den Klotz 46a nach rechts) und beim Erreichen der Werkstückzone geführt.that the beam power standing per unit area of the opening for pieces 43 and 44 along a self-contained joining is at least approximately line 45. In this case, if the line 45 remains constant. This can, for example, remain in the absence of an opening, the opening, in a constant opening diameter due to an ao that the beam does its work, after the corresponding increase in the beam power or when passing through the line 45 to an outside of the unchanged beam power through a out of the line lying point. The end of the speaking reduction of the bore cross-section as a whole machining path can of course be reached; of course, the hole diameter and the beam power 25 of FIG. 3 and 4 lie. In Fig. 6 is such a change, in the sense that the block 46 is indicated, and the line 47 indicates how per unit area of the wall surface of the hole to the beam together with the carried bore available portion of the beam power in 48 from the closed line 45 which remains essentially unchanged. To avoid that can. Of course, the beginning of the fact that at the left end of the thickened section a welding path has to be made in such an attached block can be due to the abutment, and even one and the same block can catch cross-section of the thickened area 39 according to the beginning and the end of the welding path verder F i g. 5 a block 33 can be turned with one of the increase in thickness. In some cases it can be annoying to set the workpiece with the same thickness if the entry or exit path 47 is not symmetrical in one of the FIGS. 3 and 4 corresponding way 35 is trisch in the workpiece. For example, it can be provided with an opening 34. The jet will be desirable, which is guided in the entry or exit in the workpiece section 38 into the area of the approximate path 47 from the passage of the jet out-bore 34 of the block 33 and then, if called thermal-mechanical stresses are required, to the overall Make the hole depth of the thickened metric to the workpiece axis. Adapted in such a region 39, for example by increasing 40 cases, one can also several inputs and outputs of its intensity, its pulse duration (in the case of pulse paths, symmetrically distributed, e.g. 6 a illustrated case two radially, etc., so that the walls of the bore 34 and the aligned opposite and protruding (not shown) jet bore or discharge paths 47 a, 47 b. The jet is then heated by the jet in the desired manner and 45 is first liquefied with the opening 48 a in the path 47 α, 45 α. The beam is then continued in 47b to block 466 and then from block 466 in the machining path (in the sense of FIG. 5 of path 476, 456, 47a back into block 46a to the right) and is guided when it reaches the workpiece zone.

40, in der die Werkstücksdicke kontinuierlich ab- Der Effekt, daß sich bei einer Zunahme der Werknimmt, kontinuierlich an die abnehmende Dicke des 5° stückdicke die öffnung oder Bohrung, in der sich Werkstücks angepaßt, bis er an der Stelle 41 wieder der Strahl bewegt, auf kleinere Durchmesser zuetwa die gleichen Daten aufweist wie im Anfangs- sammenzieht, kann in solchen Fällen ausgenutzt abschnitt 38. Danach nimmt im Abschnitt 42 die werden, bei denen die Bohrung innerhalb des Werk-Dicke des dargestellten Werkstücks wieder zu, aber Stückes verschwinden soll. Wie in Fig. 7 dargestellt, allmählich, so daß die Anwendung eines Klotzes 55 kann in einem solchen Fall durch das Auflegen von nach Art der Klötze 23 und 31 auf Schwierigkeiten keilförmigen Klötzen 49 und 50 eine allmähliche stößt. In diesem Fall hilft man sich dadurch, daß Steigerung der Werkstückdichte vorgetäuscht werden, man die Strahldaten der entsprechend der Weiter- so daß die aus dem Anfangsklotz 51 in der unter bewegung des Strahls zunehmenden Werkstückdicke Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschriebenen anpaßt und durch zusätzlich angebrachte Löcher, wie 60 Weise in das Werkstück 52 hereingeführte Bohrung z. B. die dargestellten Löcher 35 und 36, der Strahl- im Bereich 53 der keilförmigen Klötze 49 und 50 bohrung hin und wieder neue Volumenelemente zu- einen so kleinen Durchmesser annimmt, daß sie sich führt, so daß der Durchmesser der Strahlbohrung schließt. Dabei kann es beim Eintritt des Strahls in nicht unter einen Mindestwert absinkt. Die Löcher den Bereich 53 zweckmäßig sein, die Strahlleistung 35 und 36 haben also im wesentlichen die gleiche 65 entsprechend der Zunahme der Materialdicke zu erAufgabe zu erfüllen wie die zusätzlichen öffnungen höhen, und/oder den Strahldurchmesser zu verklei-26 und 27 in F i g. 4. Schließlich wird der Endab- nern, um die Wand der Bohrung über ihre ganze schnitt 30 des Werkstücks mit konstant bleibenden Länge auf der gewünschten Temperatur zu halten.40, in which the workpiece thickness continuously decreases - The effect that increases with an increase in the continuously to the decreasing thickness of the 5 ° piece thickness the opening or hole in which it is located Workpiece adjusted until it moves the beam again at point 41, to about smaller diameter shows the same data as in the initial consolidation, can be used in such cases section 38. After that, section 42 takes place where the bore is within the work thickness of the workpiece shown closes again, but the piece should disappear. As shown in Fig. 7, gradually, so that the application of a block 55 can in such a case by the hanging of in the manner of blocks 23 and 31, if there are difficulties, wedge-shaped blocks 49 and 50 are gradual bumps. In this case one helps oneself by simulating an increase in the workpiece density, the beam data of the corresponding to the continuation so that the from the starting block 51 in the below movement of the beam increasing workpiece thickness with reference to FIGS. 3 and 4 described adapts and through additional holes, such as 60 way in the workpiece 52 introduced bore z. B. the holes 35 and 36 shown, the beam in the area 53 of the wedge-shaped blocks 49 and 50 bore every now and then new volume elements to a diameter so small that they become leads so that the diameter of the jet bore closes. When the beam enters does not fall below a minimum value. The holes the area 53 be appropriate to the beam power 35 and 36 therefore have essentially the same task 65 in accordance with the increase in material thickness to meet the height of the additional openings and / or to cover the beam diameter and 27 in FIG. 4. Finally, the end cutter is used to cut the wall of the hole over its entire length Cut 30 of the workpiece with a constant length to keep it at the desired temperature.

7 87 8

überhitzte Bereich erstreckt sich dabei über den ge- Ähnliches gilt für die Bewegung des Strahls relativ samten zentralen Querschnittsbereich und hat eine zum Werkstück. Auch hier ist nach dem in Fig. 1 nach unten abnehmende Breite, so daß der Bereich 2 gezeigten bekannten Verfahren ein wesentlich grönach unten keilförmig spitz zuläuft. Je nach, der ßerer Energieaufwand erforderlich als bei dem in Höhe des angewandten Leistungsüberschusses und 5 F i g. 2 dargestellten Verfahren. -. ,
dem entsprechenden Strahlverlauf ist der Bereich2 Fig. 3 zeigt in Draufsicht zwei Stahlplatten 20 mehr oder weniger keilförmig. Solange der Strahl 3 und 21, die sich entlang der Trennlinie 22 stumpf das Werkstück noch nicht durchbohrt hat, wird das berühren und dort in ihrer ganzen Länge zusammengeschmolzene Material nach oben als Wulst 4 aus geschweißt werden sollen. Um zu vermeiden, daß der Eindringzone herausgedrückt' und unter dem io durch die am Anfang der Schweißnaht erforderliche Einfluß des hohen Dampfdruckes auch nach oben Eintrittsöffnung und die am Ende der Naht stehenherausgeschleudert; Sobald der Strahl 3 das Werk- bleibende Öffnung Ungleichmäßigkeiten in der stück durchdrungen hat, setzt auch eine Bewegung Schweißnaht auftreten, werden am Anfang und Ende von geschmolzenem Material nach unten ein, die der Trennlinie 22 zwei Klötze 23 und 24 von gleicher nicht nur zum Herausquellen 5 des Werkstoffes, son- 15 Dicke wie die an der Trennlinie 22 vorhandene dem auch zum Herausschleudern von Schmelze 6 Werkstückdicke dicht angelegt. Im Klotz 23 ist die aus der Schweißnaht führt. Der auf diese Weise auf- Eintrittsöffnung in Form der Bohrung 25 vorgesehen, tretende Werkstoffverlust kann zu Schrumpfungen Diese Bohrung 25 dient nun als Ausgangspunkt der und zur Ausbildung von Hohlräumen oder Kerben Schweißung, die bis in den Klotz 24 durchgeführt führen. Die starke Überhitzung des Materials erzeugt 20 wird. Die Klötze 23 und 24 werden anschließend ebenfalls eine Neigung zur Porenbildung und beein- entfernt.The overheated area extends over the entire central cross-sectional area, which is similar to the movement of the jet, and has a cross-sectional area relative to the workpiece. Here, too, according to the downwardly decreasing width, so that the known method shown in FIG. Depending on, the ßerer energy expenditure required than in the amount of the applied power surplus and 5 F i g. 2 illustrated procedure. -. ,
the corresponding beam path is the area 2 Fig. 3 shows two steel plates 20 more or less wedge-shaped in plan view. As long as the beam 3 and 21, which has not yet pierced the workpiece along the dividing line 22 butt, will touch and be welded upwards as a bead 4 from the material melted together over its entire length. In order to avoid that the penetration zone is pushed out and thrown out under the io by the influence of the high steam pressure required at the beginning of the weld seam and also upwards the inlet opening and those at the end of the seam; As soon as the beam 3 has penetrated the remaining opening unevenness in the piece, a movement of the weld seam also occurs, at the beginning and end of molten material downwards, the dividing line 22 two blocks 23 and 24 of the same not only to swell out 5 of the material, but also the thickness of the workpiece, which is present at the dividing line 22, is tightly applied to the throwing out of melt 6. In the block 23 which leads out of the weld seam. The material loss occurring in this way on the inlet opening in the form of the bore 25 can lead to shrinkage. The strong overheating of the material is generated. The blocks 23 and 24 then also have a tendency to form pores and are removed.

flußt überdies die metallurgischen Eigenschaften des Grundsätzlich kann natürlich die EintrittsöffnungIn addition, the metallurgical properties of the Basically can of course, the inlet opening

Materials in äußerst schädlicher Weise. auch an einer in der vorgesehenen Schweißnaht 22Materials in an extremely harmful way. also at a weld seam 22 provided in the

In F i g. 2 ist ein der F i g. 1 entsprechendes Bei- liegenden Stelle vorgesehen werden. Die F i g. 3 a bisIn Fig. 2 is one of the F i g. 1 corresponding enclosed point should be provided. The F i g. 3 a to

spiel für die sich nach dem vorliegenden Verfahren 25 3 d deuten einige weitere Möglichkeiten an, die Ein-game for which according to the present procedure 25 3 d suggest some further possibilities, the one

am Werkstück einstellende Situation gezeigt. Das trittsöffnung unmittelbar an den Anfang der Trenn-the setting on the workpiece is shown. The opening directly at the beginning of the separating

Werkstück 10 ist mit einer in der Zeichnung über- linie 22 zu legen. Der Klotz 23 ist jeweils verschiedenWorkpiece 10 is to be laid with a line 22 in the drawing. The block 23 is different in each case

trieben breit gezeichneten zylindrischen Bohrung 11 ausgebildet.drove wide drawn cylindrical bore 11 formed.

als Eintrittsöffnung versehen. Ein Ladungsträger- Obwohl mit dem vorliegenden Schweißverfahren strahl 12 ist so auf die Oberfläche des Werkstückes 30 eine weitere wesentliche Reduzierung des Energie-10 fokussiert, daß er in der Bohrung divergent aus- aufwandes möglich ist, treten natürlich auch hier einanderstrebt und die Wände der Bohrung 11 be- noch in entsprechend reduzierter Weise die üblichen strahlt. Dabei werden diese erhitzt und nehmen die Begleiterscheinungen von Schweißungen auf. Ausgedurch die gestrichelte Linie 13 gekennzeichnete Form schlossen davon sind natürlich die durch die Überan. Die punktierte Linie 14 stellt die Grenze zwischen 35 hitzung des Werkstoffes beim alten Strahltief dem flüssigen und festen Werkstoff dar, die strich- schweißen auftretenden Erscheinungen, aber erne gepunktierte Linie 14 a die Wand der ursprünglichen wisse Schrumpfung ist auch bei dem vorliegenden vorgebildeten Bohrung 11. Verfahren zu verzeichnen. Hierdurch kann beimprovided as an inlet opening. A load carrier although with the present welding process Beam 12 is thus a further substantial reduction of the energy 10 on the surface of the workpiece 30 focused so that it is possible to divergent expenditure in the borehole, of course also occur here strives towards one another and the walls of the bore 11 are still the usual ones in a correspondingly reduced manner shine. These are heated and absorb the side effects of welds. Through the shape indicated by the dashed line 13 enclosed thereof are, of course, those by the overlaps. The dotted line 14 represents the limit between the heating of the material in the old beam depth liquid and solid material, the line-welding appearances, but not dotted Line 14 a the wall of the original white shrinkage is also in the present one pre-formed hole 11. Procedure to be recorded. This allows the

Die aus der Oberflächenspannung, Kohäsion und Schweißen einer längeren Schweißnaht ein ZuAdhäsion resultierenden Kräfte halten die Schmelz- 40 sammendrücken und Vermindern des ursprünglich schicht in der angegebenen Lage fest, solange sich vorhandenen Öffnungsvolumens eintreten. In diesen die Dicke der Schmelzschicht durch ständige Energie- Fällen ist es deshalb zu empfehlen, in gewissen Abzufuhr aus dem Strahl nicht unzulässig vergrößert. ständen entlang der Schweißnaht zusätzliche öffnun-Schwächt oder schaltet man den Ladungsträgerstrahl gen vorzusehen, die vor Erreichen einer unzulässig ab, so sinkt die Temperatur des erhitzten Werkstoff- 45 starken Einengung des dem Strahl zur Verfügung bereichs, und er erstarrt im wesentlichen in der ge- stehenden Raumes von dem Schweißvorgang erreicht zeigten Form. Die Schmelzschicht 13-14 zeigt also werden und dadurch die Öffnung wieder etwa auf keinerlei Tendenz, dem Ladungsträgerstrahl den ihren ursprünglichen Umfang erweitern. In Fig.4, durch die Bohrung freigemachten Weg in einer den die im übrigen der F i g. 3 entspricht, sind derartige Heizvorgang wesentlich beeinträchtigenden Weise zu 50 Öffnungen gezeigt. Die Öffnung 26 ist eine symmeverschließen. Daher benötigt man zum Offenhalten irisch zur Trennlinie angebrachte Bohrung, die aus der Bohrung 11 keine weitere Energie aus dem Strahl, zwei jeweils in die Platten 20 und 21 eingebrachten wie sie bei dem bekannten Verfahren der Strahltief- Rillen mit beliebigem Profil zusammengesetzt sein schweißung zur Verdampfung des Materials benötigt kann. Bei 27 ist eine in der Platte 20 einseitig angewird. Bewegt man den Strahl weiter, so zeigt es sich, 55 brachte Rille gezeigt, die den gewünschten Zweck daß die Öffnung mit dem Strahl wandert. ebenfalls erfüllt.The result of surface tension, cohesion and welding of a longer weld seam a ZuAdhäsion resulting forces hold the melt pressure 40 and reduce the original layer firmly in the specified position as long as the existing opening volume occurs. In these The thickness of the enamel layer due to constant energy cases it is therefore recommended in certain dissipation not unacceptably enlarged from the beam. there would be additional opening weaknesses along the weld seam or if one switches the charge carrier beam conditions which are inadmissible before reaching a the temperature of the heated material falls, and the available beam is greatly narrowed area, and it solidifies essentially in the standing space reached by the welding process showed shape. The enamel layer 13-14 shows so and thus the opening again approximately no tendency to expand the charge carrier beam to its original scope. In Fig. 4, cleared by the bore path in one of the rest of the Fig. 3 corresponds to are such Heating process shown significantly impairing manner to 50 openings. The opening 26 is a symmetrical seal. Therefore you need to keep open Irish to the dividing line drilled hole the bore 11 no further energy from the beam, two each introduced into the plates 20 and 21 as they can be composed of any profile in the known method of jet deep grooves Welding may be required to vaporize the material. At 27 one in the plate 20 is applied on one side. If one moves the beam further, it turns out, 55 brought groove shown which the desired purpose that the opening moves with the beam. also met.

Bei der bekannten Strahltief schweißung, deren Bei kontinuierlichen oder schrittweisen Dickenentsprechende Situation in F i g. 1 gezeigt ist, werden Veränderungen der Werkstücke ist es ebenfalls mögdie nach innen strebenden resultierenden Kräfte der lieh, durch eine sinngemäß angebrachte Folge von Oberflächenspannung nicht durch die Adhäsion auf- 60 Bohrungen oder Rillen entlang der Bearbeitungsbahn gehoben, da die aus dem Werkstück herausgequollene für die Aufrechterhaltung des freien Zugangs der Schmelzmasse ebenfalls vorwiegend unter dem Ein- Strahlenenergie in die Tiefe zu sorgen. Ein entsprefluß der Oberflächenspannung zurückstrebt und es chendes Beispiel zeigt F i g. 5. Diese Figur zeigt einen dadurch erforderlich macht, äquivalente Gegenkräfte Schnitt entlang der Stoßfläche zweier zu verschweizu erzeugen, die durch die erhöhte Intensität und 65 Bender Werkstücke 30 von ungleichmäßiger Dicke. Heizwirkung des Strahls geliefert werden. Dieser Wenn die Schweißung im Sinne der F i g. 5 von links Umstand bringt dann die eingangs erwähnte Über- nach rechts ausgeführt werden soll, wird zunächst hitzung und die entsprechenden Nachteile mit sich. entsprechend dem in den F i g. 3 und 4 dargestelltenIn the known deep beam welding, the situation of which is corresponding to continuous or gradual thicknesses in FIG. 1 is shown, changes to the workpieces are also possible inwardly striving resulting forces of the borrowed, by a correspondingly attached sequence of Surface tension is not created by the adhesion - 60 holes or grooves along the machining path lifted, as the oozed out of the workpiece to maintain free access to the Melting mass is also to be provided primarily under the radiation of radiation into the depths. A corresponding flow the surface tension tends to recede and F i g shows the example. 5. This figure shows one thereby making it necessary to weld equivalent counterforces cut along the abutment surface of two Produce by the increased intensity and 65 bender workpieces 30 of uneven thickness. Heating effect of the beam can be delivered. This If the weld in the sense of F i g. 5 from the left Circumstance then brings the above-mentioned over- to the right is to be carried out first heating and the associated disadvantages. corresponding to the one shown in FIGS. 3 and 4 shown

11 1211 12

F i g. 8 erläutert eine Ausführungsweise, bei der Abstandes zwischen den zu verschweißenden Flächen zwei zu verschweißende Werkstücke 54 und 55 an entlang der Bearbeitungsbahn entsprechend kleiner ihrer vorgesehenen Verbindungslinie nicht anein- werden. .·.-.·■■·<■ anderliegen, sondern durch einen Spalt 56 getrennt Fig. 12 erläutert die Möglichkeit, bei der Schweisind. Dieser Fall kann als Grenzfall des in F i g. 4 5 ßung die Schwerkraft unterstützend heranzuziehen, erläuterten Verfahrens angesehen werden; in diesem Die Bearbeitungsbahn oder beabsichtigte Schweiß-Sinne entspricht der Spalt 56 einer großen Anzahl naht 60 wird senkrecht angeordnet, und die Schweivon Zusatzbohrungen 26, 27. Die Öffnung, die mit ßung wird von unten nach oben ausgeführt, so daß dem Strahl wandert, muß in diesem Falle so groß das an der Strahlfront aufgeschmolzene Material sein, daß der in ihr um den Strahl herum ablaufende io auch von der Schwerkraft in die sich hinter dem Materialtransport des verflüssigten Materials aus- Strahl schließende Schmelzfuge getrieben wird. Die reicht, um am Ende der Schweißnaht den zum dargestellten Klötze 61 und 62 entsprechen den Klöt-Füllen des Spaltes erforderlichen Materialbedarf zen 23 und 24 der F i g. 3 und 4.
zu decken. Statt der Schwerkraft oder zusätzlich dazu könnenF i g. 8 explains an embodiment in which the distance between the surfaces to be welded, two workpieces 54 and 55 to be welded do not come together along the machining path, correspondingly smaller than their intended connecting line. . · .-. · ■■ · <■ but are separated by a gap 56. This case can be seen as a borderline case of the one shown in FIG. 4 5 ßung to use the force of gravity as a support, the explained procedure can be viewed; In this the machining path or intended welding sense, the gap 56 corresponds to a large number of seams 60 is arranged vertically, and the welding of additional bores 26, 27. The opening that is made with ßung is made from bottom to top so that the beam wanders In this case, the material melted at the jet front must be so large that the io running around the jet in it is also driven by gravity into the fused joint that closes off the jet behind the material transport of the liquefied material. This is sufficient to at the end of the weld seam the required material requirements for the blocks 61 and 62 shown correspond to the block filling of the gap zen 23 and 24 of FIG. 3 and 4.
cover up. Instead of gravity or in addition to it you can

Wann die Verfahren gemäß den F i g. 4 und 8 15 auch andere zusätzliche Kräfte zur Unterstützung des zweckmäßig sind, hängt hauptsächlich von den Werk- gegen die Strahl-Bewegungsrichtung um den Strahl Stoffeigenschaften, insbesondere von der beim herum erfolgenden Materialtransports herangezogen Schweißen auftretenden Schrumpfung ab. In manchen werden. So erläutert Fig. 13 eine Möglichkeit, mit Fällen kann ein Spalt 56 auch deshalb zweckmäßig Hilfe eines elektrischen Stromes 63, der in der durch sein, weil er leicht so ausgeführt werden kann, daß so die Pfeile 64 angedeuteten Richtung um die jeweilige sich auch bei sehr großen Werkstückdicken eine Strahl-Auftreffstelle 65 herumfließt, eine zusätzliche, gewünschte, beispielsweise gleichmäßige Verteilung in die Strahl-Bewegungsrichtung gerichtete Kraft auf der Strahlenergie über die Tiefe der Schweißnaht er- das an der Vorderseite des Strahls aufgeschmolzene zielen läßt. Zu diesem Zweck braucht nur die Material auszuüben. Der Strahl wird in der durch den Massenverteilung im Spalt der Tiefe nach ent- 25 Pfeil 66 angegebenen Richtung bewegt. An der Stelle sprechend vorgebildet zu sein. Dies läßt sich auf 67 tritt die höchste Stromdichte des elektrischen verschiedene Weise verwirklichen. Beispielsweise Stromes 63 auf, und dort wird auf das geschmolzene kann man gemäß F i g. 9 in einen sonst gleichmäßig Material durch die Wechselwirkung seines eigenen breiten Spalt ein Netz 57 oder Stifte einlegen, wobei Magnetfeldes mit den von den Stromleiterabschnitten die Verteilung der Maschendrähte des Netzes bzw. 30 68 und 69 erzeugten Magnetfeldern eine in der Richder Stifte so getroffen ist, daß in den einzelnen Be- tung66 wirkende Kraft ausgeübt. Es ist klar, daß reichen der Spalttiefe jeweils vorbestimmte Anteile auch auf andere Weise eine elektrodynamische der Strahlleistung von den dort vorhandenen Wechselwirkung zwischen der Schmelze und einem Maschendrähten bzw. Stiften absorbiert und an die Magnetfeld hergestellt werden kann, die die geunmittelbar angrenzenden Bereiche der Spaltwände 35 wünschte Kraftwirkung auf den vor dem Strahl Heweitergegeben werden. Auf diese Weise ist es mög- genden Teil der Schmelze ausübt,
lieh, auch mit sehr schlanken Energiestrahlen eine In Fig. 14 ist durch den Doppelpfeil70 angedeugewünschte Verteilung der Strahlleistung auf die tet, daß auch durch eine in Strahl-Bewegungsrichtung Tiefenbereiche der Schweißnaht zu erzielen. erfolgende Vibration des Werkstücks zusätzlicheWhen the procedures according to FIGS. 4 and 8 15 also other additional forces to support the expedient depends mainly on the material properties of the material against the direction of movement of the beam around the beam, in particular on the shrinkage that occurs when the material is transported around the welding. In some will. 13 explains one possibility, in some cases a gap 56 can also be useful with the aid of an electric current 63 passing through, because it can easily be carried out in such a way that the arrows 64 indicate the direction around the respective direction A beam impact point 65 flows around very large workpiece thicknesses, an additional, desired, for example even distribution of force on the beam energy directed in the direction of beam movement over the depth of the weld seam allows that which has been melted on the front side of the beam to be aimed. For this purpose only need to exercise the material. The beam is moved in the direction indicated by the mass distribution in the gap in the depth according to arrow 66. To be trained to speak at the point. This can be accomplished in various ways when the highest current density of the electrical occurs. For example, stream 63, and there the molten one can be seen according to FIG. 9 insert a net 57 or pins into an otherwise uniform material through the interaction of its own wide gap, whereby the magnetic field with the magnetic fields generated by the current conductor sections the distribution of the wire mesh of the net or 30 68 and 69 is one in the direction of the pins, that in the individual prayer66 acting force exerted. It is clear that predetermined portions of the gap depth also extend in other ways an electrodynamic beam power from the interaction between the melt and a wire mesh or pins which is present there and can be produced to the magnetic field which the directly adjoining areas of the gap walls 35 Desired force effect on the one to be passed on before the ray. In this way it is possi- ble to part of the melt,
In FIG. 14, the double arrow 70 indicates the desired distribution of the beam power over the beam, even with very slender energy beams, so that depth regions of the weld seam can also be achieved by moving in the direction of beam movement. resulting vibration of the workpiece additional

Wenn beim Schweißen unter Verwendung eines 40 Kräfte auf das im Schweißbereich geschmolzene Ma-Spalts 56 die Gefahr besteht, daß durch das in den terial ausgeübt werden können. Es ist klar, daß Spalt hineinfließende Material eine Kerbe in der durch nicht sinusförmige Vibration, insbesondere in Schweißnaht entsteht (normalerweise tritt diese Ge- Verbindung mit einem in Strahl-Bewegungsrichtung fahr infolge der beim Schweißen beobachteten zusätzlich hin und her bewegten Strahl, Trägheits-Schrumpfung jedoch nicht auf), kann zusätzliches 45 kräfte im verflüssigten Material erzeugt werden kön-Material zugeführt werden, beispielsweise durch in nen, die die Bewegung des Materials zur Hinterseite den Spalt eingesetzte Keile 58 gemäß Fig. 10. des Strahls unterstützen. Auch durch eine mit derWhen welding using a 40 force on the Ma-gap melted in the welding area 56 there is a risk that this can be exercised in the material. It is clear that Material flowing into the gap creates a notch in the non-sinusoidal vibration, especially in Weld seam is created (normally this connection occurs with one in the direction of movement of the beam drive as a result of the beam, which was additionally moved back and forth during welding, inertial shrinkage but not on), additional forces can be generated in the liquefied material be fed, for example through in NEN, the movement of the material to the rear support the gap inserted wedges 58 according to FIG. 10 of the beam. Also through one with the

Eine weitere Abwandlung kann beispielsweise ge- Vibration synchrone Impulssteuerung des Strahls maß Fig. 11 darin bestehen, daß man zumindest die können derartige Effekte erzeugt oder verstärkt wereine Wand 59 des Spalts 56 nicht glatt, sondern ge- 50 den. In manchen Fällen kann auch eine Vibration wellt, geriffelt, mit Erhebungen versehen oder in quer zur Schweißbahn zweckmäßig sein,
anderer Weise konturiert ausführt. Mit solchen Fig. 15 erläutert eine Möglichkeit, die Bewegung Oberflächenformen können sogar mehrere vorteil- des verflüssigten Materials durch Zentrifugalkräfte hafte Zwecke vereinigt werden: Bei Materialien, die zu unterstützen. Die längs der Linie 71 zu bearbeibeim Schweißen zu starken Schrumpfungen neigen, 55 tenden Werkstücke 72 sind auf einem Schlitten 74 kann dem Schrumpfen entgegengewirkt werden; die angeordnet, der in einem Drehtisch 75 in Richtung Verteilung der Strahlleistung über die Tiefe des Spalts der Pfeile 73 quer zur Strahlrichtung relativ zum kann in üblicher Weise wie bei der Verwendung der Strahl 76 verschiebbar ist. Der Drehtisch wird um in F i g. 9 angedeuteten Netze oder Stifte gesteuert die Achse 77 in Drehung versetzt, etwa im Sinne werden, und bei einer gegebenen Spaltbreite (die aus 60 des Pfeiles 78, und synchron dazu wird der Strahl im strahlgeometrischen Gründen erwünscht sein kann) Kreis herumgeführt, so daß die Strahl-Auftreffstelle kann das Spaltvolumen auf einen kleineren Wert, 76 relativ zu den Werkstücken 72 nicht umläuft, der beispielsweise zur Vermeidung von eingesackten Durch die Drehung der Werkstücke wird an der Schweißnähten erwünscht sein kann, eingestellt wer- Strahl-Auftreffstelle 76 auf das dort verflüssigte Maden. Die Verwendung eines Spalts ist besonders beim 65 terial eine durch den Abstand dieser Stelle von der Verschweißen von ungenau bearbeiteten Flächen Achse 77 und durch die Drehzahl des Drehtisches 75 zweckmäßig, da durch die Hinzunahme der kon- bestimmte Zentrifugalkraft ausgeübt. Durch Verstanten Spaltbreite die relativen Änderungen des ändern des Strahl-Umlaufradius kann der AbstandA further modification can, for example, consist of a wall 59 of the gap 56 that is not smooth but rather that at least such effects can be generated or reinforced. In some cases, a vibration can be wavy, corrugated, provided with elevations or across the welding path,
in a different way. With such Fig. 15 explains a possibility, the movement surface shapes can even be combined several advantageous purposes of the liquefied material by centrifugal forces: With materials that support. The tend to shrinkage along the line 71 to be machined during welding, 55 tend workpieces 72 are on a carriage 74, the shrinkage can be counteracted; which is arranged in a turntable 75 in the direction of distribution of the beam power over the depth of the gap of the arrows 73 transversely to the beam direction relative to the can in the usual way as when using the beam 76 is displaceable. The turntable is turned around in FIG. 9 indicated nets or pins controlled the axis 77 are set in rotation, approximately in the sense, and with a given gap width (that from 60 of the arrow 78, and synchronously with this, the beam is desired for reasons of beam geometry) circle so that the At the point of jet impact, the gap volume can be set to a smaller value 76 relative to the workpieces 72, which, for example, may be desired to avoid sagging Maggots. The use of a gap is particularly useful in the case of an axis 77 due to the distance between this point and the welding of imprecisely machined surfaces and due to the speed of the turntable 75, since the addition of the con-determined centrifugal force is exerted. By altering the gap width the relative changes of the changing of the jet orbital radius can change the distance

13 1413 14

zwischen der Strahl-Auftreffstelle 76 und der Dreh- sprechenden Darstellung die Bestrahlung der Randachse 77 und damit die Zentrifugalkraft geändert bereiche einer relativ großen öffnung 81 α durch das werden. Durch Verschieben des Schlittens 74 im ringförmige Intensitätsmaximum 80 a eines Hohl-Drehtisch 75 wird die Schweißstelle 76 auf der par- Strahls.the irradiation of the edge axis between the point of incidence of the beam 76 and the rotary-speaking representation 77 and thus the centrifugal force changed areas of a relatively large opening 81 α through the will. By moving the carriage 74 in the ring-shaped maximum intensity 80 a of a hollow turntable 75 becomes the weld 76 on the par-beam.

allel zur Schlitten-Bewegungsrichtung angeordneten 5 Ein besonderer Vorteil der in Fig. 17 erläuterten Schweißbahn verschoben, wobei die ausgeübte Zen- Methode des an der Wand der öffnung entlangtrifugalkraft konstant bleibt, solange der Strahl- geführten Strahls besteht noch darin, daß man auch Umlaufradius nicht verändert wird. In Fig. 15 ist an- Öffnungen von nicht kreisförmigem Querschnitt, beigedeutet, daß zur Achse 77 hin geschweißt wird, so spielsweise Öffnungen mit elliptischem Querschnitt, daß die Zentrifugalkraft auf das verflüssigte Material io verwenden kann; denn es ist ohne weiteres möglich, eine gegen die Strahl-Bewegungsrichtung gerichtete den Strahl durch nicht kreisförmige, geschlossene Kraft ausübt, die die von der Oberflächenspannung Bahnen zu führen. Außerdem können während jedes hervorgerufene Materialbewegung unterstützt. Umlaufs des Strahls die Strahldaten in einer vorge-5 arranged allele to the direction of movement of the carriage. A particular advantage of those explained in FIG Welding path shifted, the Zen method being practiced by trifugal force along the wall of the opening remains constant as long as the beam-guided beam still consists in that one too Circumferential radius is not changed. In Fig. 15 is indicated at openings of non-circular cross-section, that the axis 77 is welded, for example openings with an elliptical cross-section, that the centrifugal force on the liquefied material can use io; because it is easily possible one directed against the direction of movement of the beam, the beam through non-circular, closed ones Exerts force that guide the pathways from the surface tension. Also, during each caused material movement supported. Around the beam, the beam data in a predefined

Fig. 16 erläutert die Möglichkeit, die Oberflächen- gebenen Weise gesteuert werden. So kann man beispannung der vom Strahl aufgeschmolzenen Material- 15 spielsweise beim Durchlaufen des in Schweißrichtung schicht herabzusetzen, und zwar dadurch, daß man vorn liegenden Teils der geschlossenen Umlaufbahn in der Schweißbahn, hier einem Schweißspalt nach die Intensität des Strahls etwas erhöhen und/oder der Art des in F i g. 8 gezeigten Spalts, ein die Ober- seine Umlaufgeschwindigkeit etwas verringern, um flächenspannung herabsetzendes Mittel 79 anordnet. an dieser Stelle eine verstärkte Aufschmelzung von Dabei wird zweckmäßigerweise dafür gesorgt, daß 20 Werkstückmaterial zu erhalten. Umgekehrt kann nadie Konzentration des Zusatzmittels nach hinten ab- türlich auch in dem in Strahlwanderungsrichtung nimmt und vorzugsweise hinter dem Strahl zu Null hinten liegenden Teil der Umlaufbahn bzw. des wird. Dieses Verhalten kann mit verdampfenden Zu- Öffnungs-Umfangs eine verstärkte Aufschmelzung ersatzmitteln ohne Schwierigkeiten erzielt werden. zielt werden. Durch eine entsprechende Steuerung der16 explains the possibility of controlling the user interfaces. So you can tension the material melted by the beam, for example, when passing through in the welding direction layer by reducing the front part of the closed orbit in the welding path, here after a welding gap, slightly increase the intensity of the beam and / or the type of in F i g. 8, a slightly lower the upper speed of its rotation surface tension reducing agent 79 is arranged. at this point an increased melting of It is expedient to ensure that 20 workpiece material is obtained. Conversely, nadie can Concentration of the additive towards the rear, of course, also in the one in the direction of jet travel takes and preferably behind the beam to zero rearward part of the orbit or of the will. This behavior can replace increased melting with the evaporation of the closed opening circumference can be achieved without difficulty. aims to be. By controlling the

Geeignete Zusatzmittel sind bekannt, beispiels- 25 Strahldaten während der Umlaufbewegung des Strahls weise Flußmittel der herkömmlichen Schweißtechnik. kann auch eine Bohrung oder öffnung, die zunächst Eine Herabsetzung der Oberflächenspannung kann einen kreisförmigen Querschnitt hat, zu einer ellipinsbesondere dann erwünscht sein, wenn man mit tischen oder anderen Querschnittsform verformt wersehr feinen öffnungen oder Bohrungen arbeitet, also den. Die elliptische Querschnittsform bietet wegen beispielsweise eine besonders schmale Schweißnaht 30 der Konzentration der Oberflächenspannungskräfte erzielen möchte. In diesem Falle kann auch die An- in zwei gegenüberliegenden Wandbereichen gewisse wendung von Zusatzkräften, etwa in der unter Be- Vorteile in bezug auf den Mechanismus der Materialzugnahme auf die Fig. 12 bis 15 beschriebenen wanderung. Noch deutlicher sind diese Vorteile aus-Weise, besonders zweckmäßig sein. Es können auch geprägt, wenn man statt des elliptischen einen etwa Zusatzstoffe auf andere Weise an die Schweißstelle 35 eiförmigen Querschnitt verwendet. Fig. 18 erläutert gebracht werden, etwa in Form eines Drahtes, durch einen solchen Fall und zeigt in Draufsicht eine Zublasen von Pulver oder Einschießen eines aus Schweißnaht 82 zwischen zwei Werkstücken 86. Die dem Zusatzmaterial bestehenden Materialstrahls. mit dem Strahl in Richtung des Pfeiles weiterwan-Suitable additives are known, for example jet data during the orbital movement of the jet wise flux of conventional welding technology. can also have a hole or opening that is initially A surface tension reduction can have a circular cross section, to an ellipin in particular be desirable when you want to deform with tables or other cross-sectional shapes fine openings or holes works, so the. The elliptical cross-sectional shape offers because of for example a particularly narrow weld seam 30 of the concentration of the surface tension forces want to achieve. In this case, the areas in two opposing wall areas can also have certain use of additional forces, for example in the under advantages with regard to the mechanism of material draw hike described in FIGS. 12 to 15. These advantages are even clearer from-way, be particularly useful. It can also be shaped if one instead of the elliptical one roughly Additives used in other ways at the weld point 35 egg-shaped cross-section. 18 explains be brought, for example in the form of a wire, through such a case and shows a plan view Blowing in powder or shooting in a weld seam 82 between two workpieces 86. The the additional material of the existing material jet. continue with the beam in the direction of the arrow

Fig. 17 erläutert eine insbesondere bei relativ dernde öffnung 83 hat infolge der gewählten Strahlgroßen öffnungen oder Bohrungen zweckmäßige 4° steuerung einen etwa eiförmigen Querschnitt. In dem Ausführungsweise. Dabei wird ein Strahl 80 ver- in Strahlwanderungsrichtung vorn liegenden Wandwendet, dessen Querschnitt erheblich kleiner ist als bereich 85 ist der Krümmungsradius größer als in der Querschnitt der öffnung 81, und der Strahl wird dem hinter dem Strahl liegenden Wandbereich 84. rasch um den Rand der öffnung herumgeführt. Auf Dies hat zur Folge, daß das im vorderen Wandbereich diese Weise wird erreicht, daß der Strahl nur auf die 45 vom Strahl neu erschmolzene Material in seiner Nei-Randbreite der öffnung 81 auftrifft und voll zum gung, zum hinteren Wandbereich 84 zu fließen, unter-Aufschmelzen dieser Randbereiche zur Wirkung stützt wird.17 explains an opening 83, which is particularly useful when the opening 83 is relatively different, has an approximately egg-shaped cross section as a result of the selected jet-sized openings or bores. By doing Execution method. In doing so, a beam 80 is turned over in the direction of beam travel in front of the wall, whose cross-section is considerably smaller than area 85, the radius of curvature is greater than in FIG the cross section of the opening 81, and the jet becomes the wall area 84 lying behind the jet. quickly around the edge of the opening. This has the consequence that the front wall area In this way it is achieved that the jet only hits the material newly melted by the jet in its Nei-edge width the opening 81 strikes and fully enough to flow to the rear wall area 84, under-melting this edge areas is supported to the effect.

kommt. Insbesondere bei den mit bekannten Hilfs- Selbstverständlich kann dieser Effekt noch dadurchcomes. In particular with the known auxiliary

mitteln leicht und praktisch trägheitslos steuerbaren unterstützt werden, daß man die im vorderen Wand-Elektronenstrahlen bietet dieses Verfahren die Mög- 50 bereich angewandte Leistungsdichte erhöht, beispielslichkeit, auch relativ große Öffnungen mit scharf ge- weise durch Verlangsamung der Strahl-Umlaufgebündelten Strahlen rationell im Sinne der vorliegen- schwindigkeit und/oder Erhöhung der Strahlleistung. den Erfindung so zu bestrahlen, daß die Wand der Jede Maßnahme, die zu einer rascheren Aufschmelöffnung in der gewünschten Weise aufgeschmolzen zung des vorderen Wandbereiches und zu einem wird. Verhältnismäßig große öffnungen können statt 55 schnelleren Transport des dort aufgeschmolzenen mit einem rotierenden Strahl auch mit einem Strahl Materials nach hinten führt, ist vorteilhaft im Sinne bestrahlt werden, dessen Intensität vorzugsweise in einer möglichen Steigerung der Schweißgeschwindigeiner Ringzone konzentriert ist. Die Erzeugung der- keit.means easily and practically inertially controllable are supported that one in the front wall electron beams this process offers the possibility of increased power density applied, for example, also relatively large openings with sharply focused ones by slowing down the circulating jet Blasting rationally in terms of the present speed and / or increasing the beam power. to irradiate the invention so that the wall of each measure, leading to a faster melting opening melted in the desired way tongue of the front wall area and to one will. Relatively large openings can instead of 55 faster transport of the melted there with a rotating beam also with a beam of material leading backwards is advantageous in the sense irradiated, the intensity of which preferably results in a possible increase in the welding speed Ring zone is concentrated. The generation of this.

artige Hohlstrahlen ist in der einschlägigen Technik Man kann dem Strahl auch lediglich eine linearelike hollow rays is used in the relevant technology. The ray can also be just a linear one

bekannt. Beispielsweise können Hohlstrahlen, und 60 Zusatzbewegung erteilen, beispielsweise eine in Richzwar auch solche mit unsymmetrischer Intensitäts- tung des Schweiß Vorganges verlaufende Hin-und verteilung, durch bestimmte Fehler in der Optik des Herbewegung oder eine quer zur Schweißnaht aus-Strahlerzeugungssystem erzeugt werden. Insbeson- geführte Schwingungsbewegung. Auch dabei läßt sich dere können durch künstlich hervorgerufene astig- durch Steuerung der Strahlbewegung und/oder der matische oder Komafehler, die beispielsweise durch 65 Strahldaten eine jeweils gewünschte Verteilung der Kippen des Linsensystems gegen die Strahlachse her- Strahlenergie auf die Wandung der Bohrung und/ vorgerufen werden können, Hohlstrahlen erzeugt oder deren Randbereiche erzielen,
werden. Fig. 17a erläutert in einer der Fig. 17 ent- Besonders vorteilhafte Wirkungen lassen sich auchknown. For example, hollow beams 12 and 60 can provide additional movement, for example a back and forth distribution that also runs in the direction with asymmetrical intensity of the welding process, through certain errors in the optics of the movement or a beam generating system transverse to the weld seam. Particularly guided vibratory movement. Here, too, can be caused by artificially caused knotty beam energy on the wall of the bore and / or by controlling the beam movement and / or the matic or coma error, which, for example, by 65 beam data a desired distribution of the tilting of the lens system against the beam axis can be created, hollow beams or achieve their edge areas,
will. 17a explains in one of FIG. 17 particularly advantageous effects can also be achieved

dadurch hervorrufen, daß man periodisch die Fokussierung des Strahls ändert und/oder den Strahl periodisch um die Achse der öffnung kippt. Auf diese Weise kann ebenfalls die gewünschte Verteilung der Strahlleistung auf die verschiedenen Tiefenbereiche der öffnung erzielt oder unterstützt werden. Diese Maßnahmen lassen sich sowohl für sich allein als auch in Kombination mit den übrigen Möglichkeiten der Strahlsteuerung, beispielsweise der erwähnten Führung des Strahls in Kreis- oder Ellipsenbahnen, der Impulssteuerung usw. anwenden. Fig. 19 erläutert in einer schematischen Schnittansicht entlang der Schweißnaht die mögliche Schwenkbewegung oder Kippung des Strahls. Die übertrieben groß dargestellte öffnung 88 in der Schweißebene 87 wird von einem schlanken Energiestrahl bestrahlt, der um die Öffnungsachse 91 periodisch gekippt und dabei gleichzeitig rasch um diese Achse gedreht wird. Bei relativ größerem Kippwinkel 89 werden bevorzugt die oberen Wandbereiche der öffnung 88 bestrahlt, und bei kleinerem Kippwinkel 90 bevorzugt die unteren Wandbereiche. Es ist klar, daß ähnliche Wirkungen auch durch Änderungen des Fokussierungszustandes erreicht werden können.by periodically changing the focus of the beam and / or periodically changing the beam tilts around the axis of the opening. In this way, the desired distribution of Beam power can be achieved or supported on the various depth ranges of the opening. This Measures can be taken both on their own and in combination with the other options the beam control, for example the mentioned guidance of the beam in circular or elliptical paths, the impulse control etc. apply. 19 explains the possible pivoting movement or in a schematic sectional view along the weld seam Tilting the beam. The opening 88 in the welding plane 87, shown exaggeratedly large, is shown in FIG irradiated a slender energy beam, which tilted periodically about the opening axis 91 and thereby is rotated rapidly around this axis at the same time. With a relatively larger tilt angle 89 are preferred the upper wall areas of the opening 88 are irradiated, and in the case of a smaller tilt angle 90, the lower ones are preferred Wall areas. It is clear that similar effects can also be obtained from changes in the focus state can be achieved.

Fig. 20 erläutert eine Möglichkeit, den Strahl automatisch so zu steuern, daß er sich wechselnden Werkstückdicken selbsttätig anpaßt. Unterhalb der vorgesehenen Schweißbahn zweier zu verbindender Werkstücke 92 mit ungleichmäßiger Dicke ist gegenüber der Einstrahlungsstelle 93 ein Auffänger 94 angebracht, der die aus der Schweißbahn nach unten austretenden Strahlanteile erfaßt und ein Steuersignal erzeugt, das ein Maß für diesen Anteil ist. Auffängei 94 und Strahlerzeuger 95 werden gemeinsam relativ zu den Werkstücken 92 bewegt. Das Steuersignal dient über eine Steuerverbindung 96 zur Steuerung des Strahlerzeugers, normalerweise unter Zwischenschaltung eines Steuergerätes 97, das die vom Auffänger 94 gelieferten Steuersignale in Stellgrößen für den Strahlerzeuger 95 umwandelt. Vorzugsweise wird der Strahlerzeuger dabei so gesteuert, daß der vom Auffänger empfangene Anteil der Strahlenenergie nahezu konstant bleibt. Durch diese automatische Regelung des Strahlerzeugers wird beispielsweise die Strahlintensität automatisch im richtigen Ausmaß erhöht, wenn der Strahl in einem Bereich 98 wachsender Werkstückdicke weiterwandert.Fig. 20 illustrates one way of making the beam to be controlled automatically in such a way that it automatically adapts to changing workpiece thicknesses. Below the provided welding path of two workpieces 92 to be connected with uneven thickness is opposite the irradiation point 93 is attached a catcher 94, the from the welding path down detects exiting beam components and generates a control signal that is a measure of this component. Auffangi 94 and beam generator 95 are moved together relative to workpieces 92. The control signal is used via a control connection 96 to control the beam generator, normally with the interposition a control unit 97, which converts the control signals supplied by the receiver 94 into manipulated variables for the beam generator 95 converts. Preferably, the beam generator is controlled so that the from Receiver received portion of the radiation energy remains almost constant. Through this automatic Regulation of the beam generator, for example, automatically adjusts the beam intensity to the correct extent increases when the beam travels in an area 98 of increasing workpiece thickness.

ίο Man kann die in Fig. 20 erläuterte Regeleinrichtung auch dazu benutzen, um die Wanderungsgeschwindigkeit des Strahls in der Schweißrichtung so zu regeln, daß der vom Auffänger 94 empfangene Anteil der Strahlenenergie im wesentlichen konstant bleibt.ίο You can use the control device explained in FIG also use it to determine the speed of travel of the beam in the welding direction so to regulate that the portion of the radiation energy received by the collector 94 is essentially constant remains.

Ein Meßsignal, das Auskunft über den jeweiligen Zustand an der Schweißstelle gibt, kann auch mit anderen Meßfühlern erhalten werden, beispielsweise mit oberhalb und/oder unterhalb der SchweißstelleA measurement signal that provides information about the current state of the welding point can also be used with other sensors are obtained, for example with above and / or below the weld

ao angeordneten Temperatur- oder Strahlungsmeßgeräten, mechanischen Fühlern, die in Schlitzen oder Rillen parallel zur Schweißbahn oder in der Schweißbahn selbst geführt werden, oder anderen Geräten, die vorzugsweise zusammen mit dem Strahl entlangao arranged temperature or radiation measuring devices, mechanical sensors, which are in slots or grooves parallel to the welding path or in the welding path be guided by yourself, or other devices, preferably along with the beam

a5 der vorgesehenen Schweißbahn bewegt werden. Auch aus den von diesen oder anderen Meßfühlern gelieferten Meßsignalen lassen sich Steuergrößen für den Strahl, beispielsweise zur Strahlnachführung zur Intensitätssteuerung usw. oder für den Schweißvorgang ableiten, so daß auch damit eine automatische Regelung, etwa nach Art der in Fig. 20 erläuterten Regelung, erzielt werden kann. Selbstverständlich können auch mehrere Meßfühler für verschiedene Zustandsgrößen gleichzeitig verwendet werden.a5 of the intended welding path can be moved. Also from the measurement signals supplied by these or other sensors, control variables for the Beam, for example for beam tracking for intensity control etc. or for the welding process, so that an automatic control, approximately in the manner of the control explained in FIG. 20, can be achieved. Of course you can several sensors for different state variables can also be used at the same time.

Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruches, also einschließlich seiner Rückbeziehung.Patent protection is only sought for the entirety of the features of one every claim, including its back-reference.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Beam welding processes, in particular electron beam welding processes, with one that extends into deep openings in the workpiece material Beam, when moving such an opening with him in the desired welding path moves on, characterized in that the beam at the beginning of the welding process in a pre-formed entry opening through the material at the start of the welding path is introduced and adjusted according to shape and performance in such a way that the wall of the opening is only heated to or above its melting temperature to such an extent that the vapor pressure is lower than is necessary to keep the opening open.

2. The method according to claim 1, characterized in that the beginning and optionally the end of the welding line is placed in attached blocks (FIG. 3).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that additional in the welding path Openings are provided (Figs. 4 and 5).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that between A gap is provided for the surfaces to be welded of the workpieces to be connected in which an additional material is arranged in such an amount and distribution that in the various Depth areas of the gap absorbed and on predetermined proportions of the beam power the split walls are transferred.

5. The method according to claim 4, characterized in that the additional material in the form a net or grid is introduced into the gap (Fig. 9).

6. The method according to claim 4, characterized in that at least one of the gap surfaces Has wave-shaped or wart-shaped elevations (Fig. 11).

7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that one in the gap the surface tension of the molten material changing substance is provided (Fig. 16).

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that on the Material liquefied by the action of the jet exerts an additional force.

9. The method according to claim 8, characterized in that that the machining path is arranged vertically and from bottom to top from Beam is traversed (Fig. 12).

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the workpiece material offset in reciprocating vibratory movements in the direction of the machining path is that on the melted on the front side of the beam wall areas with the Beam wandering opening exerts a force of inertia directed towards the rear of the beam becomes (Fig. 14).

11. The method according to claims or 9, characterized characterized in that the workpiece material is given a vibratory movement extending in the beam direction.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized characterized in that the vibratory movement is not sinusoidal.

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the beam data be changed synchronously to the vibration in such a way that an increased melting occurs the wall areas lying in front of the beam of the opening moving with the beam.

14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that as an additional force a centrifugal force is used (Fig. 15).

15. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that the additional force due to the electrodynamic interaction of the electric current flowing through it Melt is generated with a magnetic field (Fig. 13).

16. The method according to claim 15, characterized in that that the electric current is induced in the melt by the magnetic field.

17. The method according to claim 15, characterized in that the magnetic field with the aid of through the melt conducted current is generated.

18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Beam is moved back and forth in the direction of the welding path.

19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Beam is moved back and forth perpendicular to the welding path.

20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Cross-section of the opening is larger than the beam cross-section, the beam in an orbit is guided around the edge region of the opening (FIG. 17).

21. The method according to claim 20, characterized in that the orbit is circular.

22. The method according to claim 20, characterized in that the orbit is egg-shaped, wherein the part with the smallest radius of curvature points against the direction of travel of the beam (Fig. 18).

23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Beam is tilted periodically about its axis (Fig. 19).

24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in the At least one sensor near the welding path for the measurement of the welding process or the state changes caused by it is provided and that the beam data can be set as a function of the measured values supplied by the sensor (Fig. 20).

25. The method according to claim 24, characterized in that a sensor together with the Beam is moved along the machining path.

26. The method according to claim 24, characterized in that facing away from the beam Side of the workpiece is a sensor for the beam portions that have passed through the opening is provided and that the beam is controlled so that that supplied by the sensor Signal remains essentially constant.