DE2238070A1

DE2238070A1 - Verfahren zum verschweissen von werkstuecken

Info

Publication number: DE2238070A1
Application number: DE2238070A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Kupec
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-08-02
Filing date: 1972-08-02
Publication date: 1974-02-14
Also published as: AU5834973A; FR2194660A1; BE803150A; IT991423B; ZA734849B

Description

SIEIvIBIiS AKSIENGESELLSGHAPT München, den - ?. AUG. 1972

Wittelsbacherplatz 2

72/2077

Verfahren zum Verschweißen λ^γοώ. Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von Y/erkstücken geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere von Glasteilen. Beim Verschweißen von Glasteilen war es bisher üblich, die beiden Werkstücke mit den zu verschweißenden Flächen aufeinander zu legen und dann von Rand her mit einer Flamme oder einer anderen Energiequelle diese zu verschweißenden Flächen zu erwärmen. Die ausgestrahlte Energie wurde dabei an der Oberfläche des Glases absorbiert, und die zu verschweißenden Werkstücke konnten daher nui" durch Wärmeleitung im Glas längs der zu verschweißenden Fläche auf Schmelztemperatur gebracht werden.

Dieses bekannte Verfahren bringt erhebliche Nachteile mit sich. Einmal dauert es wegen der schlechten Wärmeleitung des Glases verhältnismäßig lange, bis die gesamten zu verschweißenden Flächen auf Schmelztemperatur gebracht sind. Zum anderen jedoch werden bei dieser langen Bestrahlung auch andere Zonen des Glaskörpers in unerwünschter ','leise erwärmt. Dies ist besonders dann gefährlich,wenn im Glas beispielsweise Metallteile, wie etwa Kontakte, eingeschlossen sind. Y/egen der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Metall entstehen dann Spannungen, und der gesamte Glaskörper kann zerspringen. Beim Verschweißen von Glaskörpern für Schutzrohrkontakte kann außerdem die zu starke Erwärmung

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des Gesamtkörpers dazu führen, daß ein im Inneren eingeschlossenes Kontaktmittel verdampft, und daß die Oberflächeneigenschaften des Schutzraume verändert werden.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Methode zu schaffen, mit welcher auch Teile mit schlechter Wärmeleitung schnell und ohne unerwünschte Nebeneffekte verschweißt werden können. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Werkstücke unter Bildung eines nach außen erweiterten Spaltes aneinander gefügt werden, und daß dann ein in diesen Spalt gerichteter Energiestralil an den zu verschweißenden Rändern entlang bewegt wird.

Durch die erfindungsgemäße Methode kann der Energiestrahl in dem vorgesehenen Spalt die gesamten Schweißflächen direkt erwärmen und zum Schmelzen bringen. Die Wärmeleitung spielt keine Rolle mehr, da nur die Oberflächenüchicht der Schweißflächen kurzzeitig angestrahlt werden muß. Infolge der Oberflächenspannung des verflüssigten Glases füllt sich der Spalt zwischen beiden Werkstücken vom Rande her auf, so daß nach dem Verschweißen lediglich eine flache Einkerbung bestehen bleibt. Zum Verschweißen der beiden Werkstücke wird auf diese Weise weniger Energie und weniger Zeit verbraucht, und gleichzeitig werden auch die übrigen Zonen der Werkstücke nich^Än Mitleidenschaft gezogen.

Die genaue Ausbildung des Spaltes zwischen beiden Werkstücken kann je nach den fertigungstechnischen Gegebenheiten unterschiedlich sein. Im allgemeinen wird man den Spalt V-föriaig ausführen, wobei es genügt, eines der beiden Werkstücke am Rande abzuschrägen. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Anwendung eines Laserstrahls als Energiequelle durchzuführen. Das parallele

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Licht dieses Laserstrahls kann beispielsweise direkt in den Spalt und damit auf die Schweißflächen gerichtet werden. Für verschiedene Anwendungsfälle erscheint es auch zweckmäßig, durch Vorschalten einer Linse das parallele Laserlicht im Spalt zu fokussieren. Der Brennpunkt der Linse kann dabei in der tiefsten Stelle des Spaltes liegen. In diesem Fall tre-ffen die Laserstrahlen nahezu parallel zu den Schweißflächen in den Spalt, und der SchmelEvorgang beginnt von der tiefsten Stelle des Spaltes her nach außen. Vielfach wird es jedoch zweckmäßig sein, den Brennpunkt so zu wählen, daß die Lichtstrahlen möglichst steil, vielleicht sogar senkrecht auf die jeweiligen Schweißflächen im Spalt äuftreffen.

Um bei der Bewegung des Energiestrahls entlang der zu \^rerschweißenden Ränder anstelle einer mehr oder weniger punktförmigen Schmelzzone eine gleichmäßigere Erwärmung und Verschweißung zu erreichen, ist es zweckmäßig, eine Linse zu verwenden, welche in zwei senkrecht aufeinanderstellenden Ebenen unterschiedlich gekrümmt ist und somit anstellte eines Brennpunktes eine Brennlinie ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich zunächst vor allem für die Verschweißung von Gasteilen an, doch ist es nicht hierauf beschränkt.Es dürfte z.B. auch mit Vorteil zum Anglasen von Metall verwendbar sein. Aber auch bei Verbindungen von anderen Stoffen ist eine durch das erfindungsgemäße Verfahren cögliche direkte Erwärmung der Schweißflächen durchaus von Vorteil.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.

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Es zeigt

Pig. 1 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verschweißen zweier Glasteile,

Fig. 2 die beiden verschweißten Glasteile nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Pig. 1 zeigt im Schnitt zwei Glasteile 1 und 2, welche in der Berührun^sebene 5 miteinander verschweißt werden sollen. Zu diesem Zweck ist das Glasteil 1 am Rande 4 abgeschrägt und bildet zusammen mit dem Rand 5 des Glasteiles 2 eine V-förmige Einkerbung 6. Ein Laserstrahl 7, dessen paralleles Licht mittels einer nicht dargestellten Linse gebündelt wird, bewegt sich in dem Spalt 6 und erwärmt gleichmäßig die Randflächen 4 und 5. Das Glas wird an diesen Flächen 4 und 5 zum Schmelzen gebracht und füllt die Einkerbung 6 infolge der Oberflächenspannung des flüssigen Glases aus. Nach dem Verschweißen der beiden Teile 1 und 2 bleibt als Schweißnaht lediglich eine flache Einbuchtung 8 übrig, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

8 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verschweißen von Werkstücken geringer

. Wärmeleitfähigkeit, insbesondere von -Glasteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (1, 2) unter Bildung eines nach außen erweiterten Spaltes (6) aneinandergefügt werden, und daß dann ein in diesen Spalt (6) gerichteter Energiestrahl (7) an den zu verschweißenden Rändern (4,5) entlang bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,· daß die Ränder der zu -verschweißenden Werkstücke (1,2) V-förmig aneinander gefügt v/erden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Spaltes (6) der Rand (4) eines oder beider Werkstücke (1) abgeschrägt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschweißen der Werkstücke (1,2) ein Laserstrahl (7) verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der laserstrahl durch eine Linse im Spalt (6) zwischen den beiden Werkstücken (1,2) fokussiert wird,

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt der Linse an.die tiefste Stelle des Spaltes (6) gelegt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt der Linse so gewählt wird, daß die Energiestrahlen auf die Ränder (4,5) des Spaltes (6) möglichst steil auftreffen. '

8. Verfahren nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß eine nach zwei Ebenen unterschiedlich gekrümmte Linse verwendet wird.

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