DE19618256C2

DE19618256C2 - Vorrichtung zur Herstellung eines Überzugs

Info

Publication number: DE19618256C2
Application number: DE19618256A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Funk; Ruth Soodt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: DE19618256A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des 1. An spruchs angegebenen Art.

Es ist allgemein bekannt, daß unter Produktionsbedingungen bei Laserschweiß nähten am Beginn und Ende der Schweißnaht Fehler in Form von kleinen Löchern entstehen können. Auch kann es immer wieder vorkommen, daß Fehler in Form von Kratern im Verlauf der Schweißnaht auftreten.

Solange diese Fehler die Festigkeit der Schweißnaht nicht direkt beeinflussen, ist es üblich, diese Fehler durch Schließen der Löcher/Krater manuell nachzuarbeiten, damit keine langfristige Schädigung durch Korrosionsangriff stattfinden kann.

Allgemein ist es in der Automobilindustrie bekannt, Schweißnähte gegen Korrosion durch Beschichten mit Lot, dem sogenannten Aufzinnen, zu schützen. Auch dies wird manuell in einem separaten Arbeitsgang durchgeführt, nachdem zuvor ein Werker die Schweißnaht visuell überprüft hat.

Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE-A 196 43 434 ist es bereits bekannt, die bisher angewendeten separaten Nacharbeitsgänge zum Aufbringen eines Be schichtungsmaterials bzw. zum Verschließen von kleinen Löchern vollautomatisch durchzuführen, indem auf die noch Restwärme enthaltende Schweißnaht ein Über zug durch eine Zufuhreinrichtung aufgebracht wird. Hierbei ist der Austrittsquer schnitt des Überzugsmaterials parallel zur Vorschubrichtung angeordnet.

Diese bekannte Anordnung eignet sich nur für Überzugsmaterial, das in Pulverform zugeführt wird. Es hat jedoch den Nachteil, daß aufgrund dieser Zufuhrart eine exakte Dosierung des Pulvers nur sehr schlecht möglich ist, da entweder zu wenig oder zuviel Pulver zugeführt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine automatisch arbeitende Vorrich tung zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials bzw. zum Verschließen von kleinen Löchern bereitzustellen, die mit unterschiedlichen Überzugsmaterialien arbeitet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des 1. Anspruchs. Durch den in Abhängigkeit des Überzugsmaterials eingestellten Neigungswinkel des Material austrittsbereiches wird sichergestellt, daß sich das aufzubringende Überzugs material genau dosieren läßt, so daß es mit gleichmäßiger Stärke aufgetragen wird. Damit entsteht eine gleichmäßige Überzugsschicht.

Selbstverständlich gelangt nur solches Beschichtungsmaterial zur Anwendung, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als die Temperatur in der Schweißnaht un mittelbar nach dem Schweißen bzw. in dem unmittelbar angrenzenden Blechberei chen und die hoch genug ist, um die folgenden Nachbehandlungen der Schweiß verbindung, beispielsweise im Automobilbau die Einbrenntemperatur der verschie denen Öfen, schadlos zu überstehen.

Die Unteransprüche 2 bis 8 beschreiben bevorzugte Ausführungsbeispiele der Er findung. Zu erwähnen bleibt noch, daß bei der Anordnung gemäß Anspruch 3 es keine Rolle spielt, daß beim Laserschweißen mit Schutzgas gearbeitet wird. Somit läßt sich auch ein pulverförmiges Überzugsmaterial auftragen, ohne daß das Pul ver weggeblasen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eine ausgewählten Beispiels näher erläu tert. Es stellen dar:

Fig. 1 einen schematisierten Querschnitt durch eine Schweißnaht mit Hartlot als Beschichtungsmittel;

Fig. 2 eine analoge Anordnung zu Fig. 1 mit einer Pulverzuführvorrich tung;

Fig. 3a eine Alternative zu Fig. 1 für Weichlot;

Fig. 3b eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 3a.

Die Abbildungen zeigen schematisiert Anordnungen zur Durchführung des Verfah rens.

Allen Beispielen gemeinsam ist ein schematisiert gezeigtes Laserschweißgerät 1, das einen Laserstrahl 2 auf zwei zu verschweißende Bleche 3 und 4 aussendet. Weiterhin wird über eine geeignete Schutzgasdüse 5 Schutzgas zur Schweißstelle zugeführt.

In Fig. 1 ist eine Materialzuführeinrichtung 6 gezeigt. Als Material wird ein Hartlot 7 verwendet, welches in Form eines endlosen Drahtes zugeführt wird. Die Ma terialzuführdüse 6 ist in der Ebene der Schweißnaht angeordnet und entgegen gesetzt geneigt zur Vorschubrichtung 8. Versuche haben ergeben, daß die Zufuhr eines Flußmittels zum Lot die Ergebnisse verbessert.

Der idealisierte Auftreffpunkt des Lotes auf der Schweißnaht hat von der Achse des Laserstrahls 2 einen Abstand a. Die Größe dieses Abstandes ist abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit, der Nahtform und dem Lotmaterial.

Mit der in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung wurden Versuche durchgeführt. Hier bei wurde ein Hartlot L-Ag55Sn verwendet. Als Flußmittel wurde pastöse Silberlot paste SFP 89 Typ F-SH1 benutzt. Der Neigungswinkel der Materialzuführdüse 6 zur Horizontalen betrug 45°.

Geschweißt wurde mit einem Laser der Brennweite f = 250 mm und einer Leistung am Werkstück von 5 kW. Der Rohstrahldurchmesser betrug 44 mm. Die Vor schubgeschwindigkeit des Werkstückes war auf 5 m/min. eingestellt.

Als Schutzgas wurde Helium verwendet. Zugeführt wurden 12 l/min. Die Schutz gasdüse 5 war unter einem Winkel von 45° zur Horizontalen geneigt. Der Abstand von der Strahlachse betrug 2-3 mm.

Der Abstand a des Lotauftreffpunktes auf die Schweißnaht von der Strahlachse des Laserstrahles 2 wurde im Bereich zwischen 2 und 9 mm variiert.

Abstände zwischen 4 und 8 mm erbrachten brauchbare Ergebnisse. Es wurde eine geschlossene Beschichtung erzielt, die auch bei einer im Automobilbereich übli chen Weiterverarbeitung einschließlich Lackieren keine Probleme aufwiesen.

Im Unterschied zu Fig. 1 ist in Fig. 2 eine Pulverzuführeinrichtung 9 dargestellt. Sie dient dazu, Pulverlacke in pulverisierter Form zuzuführen. Neben Pulverlacken können auch geeignete Kunststoffe, bevorzugt in Pulverform, zugeführt werden.

Bei unveränderten Schweißbedingungen mußte jedoch der Abstand a auf 45 bis 60 mm erhöht werden, um sehr gute Ergebnisse zu erzielen. Abstände von 35 bis 45 mm bzw. zwischen 60 und 90 mm sind nur bedingt geeignet. Abstände außer halb dieses Bereiches haben sich als unbrauchbar erwiesen.

Der Neigungswinkel der Pulverzuführdüse 9 zur Nahtoberfläche wurde auf deutlich größere Winkel wie in Figur eingestellt. Gute Ergebnisse ließen sich im Bereich zwischen 85 und 105° erzielen. Pulver wurde entweder über eine Pulver-Gas-Düse oder eine Zyklonendüse zugeführt.

In dem Beispiel nach Fig. 3 wurde im Gegensatz zu Fig. 1 Weichlot zugeführt. Hierbei ergab sich die in Fig. 3a und b dargestellte Anordnung, nämlich daß das Weichlot in Richtung auf die Vorschubgeschwindigkeit zugeführt wird. Allerdings war es günstig, hier die Zuführdüse 10 aus der Schweißnahtebene um einen Win kel β_D von 30°. Der Neigungswinkel α_D der Zuführdüse 10 betrug rund 30°.

Als Weichlot wurde das Lot L-SnAg5 mit einer Flußmittelseele verwandt. Zusätzlich wurden externe Flußmittel zugeführt - wie in Fig. 1.

Bei sonst gleichen Schweißbedingungen wie in Fig. 1 wurde der Abstand a des Lotauftreffpunktes auf der Schweißnaht von der Achse des Laserstrahles 2 im Be reich zwischen 12 und 25 mm variiert. Gute Ergebnisse wurden im Bereich zwi schen 15 und 19 mm erzielt.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Überzuges auf einer mit einem Laser er zeugten Schweißnaht mit einer Zufuhreinrichtung für das den Überzug bil denden Material, das unmittelbar nach Herstellung der Schweißnaht auf die noch Restwärme enthaltende Schweißnaht und/oder benachbarten Blech bereiche aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Materialaustrittsbereich der Zufuhreinrich tung (6, 9,10) einen in Abhängigkeit von der Art des Überzugsmaterials einstellbaren Neigungswinkel (λ_D) zur Schweißvorschubrichtung (8) auf weist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem pulverförmigen Überzugsmaterial der Neigungswinkel (λ_D) zwischen 85° und 105° beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialaustrittsbereich der Zufuhreinrich tung (6, 9, 10) entgegengesetzt geneigt zur Vorschubrichtung der zu ver schweißenden Bleche ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial eine gallertartige Masse ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial ein Lot ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Lot ein Flußmittel aufge bracht wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Hartlot der Neigungs winkel (λ_D) 45° beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Weichlot als Überzugs material der Neigungswinkel (λ_D) 30° beträgt.