EP2961560A1 - Method for joining steel plates or strips provided with a metal coating to one another by means of laser-beam welding - Google Patents
Method for joining steel plates or strips provided with a metal coating to one another by means of laser-beam weldingInfo
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- EP2961560A1 EP2961560A1 EP14704284.0A EP14704284A EP2961560A1 EP 2961560 A1 EP2961560 A1 EP 2961560A1 EP 14704284 A EP14704284 A EP 14704284A EP 2961560 A1 EP2961560 A1 EP 2961560A1
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- welding
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- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
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- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
Definitions
- the invention relates to a method for joining together provided with a metallic coating blanks or strips of steel by laser beam welding, in which the blanks or strips without prior removal of the
- the metallic coating of the sinkers or tapes is preferably based on aluminum or an aluminum alloy.
- Tailored blanks made of sheet steel are used in the automotive industry to produce high
- manganese-boron steels typically have a ferritic-pearlitic structure and have strengths of about 600 MPa.
- a martensitic microstructure can be set in the molding press, so that the steels treated in this way can reach tensile strengths in the range from 1500 to 2000 MPa.
- Steel blanks are usually coated with a metallic coating as a corrosion protection coating to a
- the coating material used is usually a zinc or aluminum alloy, preferably an aluminum-silicon alloy. When welding such coated sheets, however, the problem arises that coating components,
- JP 07041841 A discloses a laser welding method for joining butt jointed steel sheets, in which fine melted carbon powder is supplied to the weld melt in order to achieve a carbon-rich weld melt and thus a harder weld seam.
- melt-bath dynamics of the weld metal are influenced by the use of special protective gas, so that the alloying elements of the metallic coating undergo intensive mixing with the weld metal in such a way that they become conductive
- the present invention has the object to provide a further method of the type mentioned, can be produced with the cost of qualitatively flawless welds, the
- the method according to the invention is characterized in that the laser beam used for joining the metallically coated blanks or strips is focused such that it strikes the weld seam area with an oblong focus, wherein the oblong focus extends substantially in line with the weld seam and has a length which is at least 1.5 times, preferably at least 1.8 times, more preferably at least 2 times its width.
- the laser beam used for joining the metallically coated blanks or strips is focused such that it strikes the weld seam area with an oblong focus, wherein the oblong focus extends substantially in line with the weld seam and has a length which is at least 1.5 times, preferably at least 1.8 times, more preferably at least 2 times its width.
- steel blanks provided with an aluminum-containing metallic coating the following can be observed. Up to about 2 wt .-% aluminum is soluble in ⁇ -iron. This means that up to this aluminum content, the steel alloy remains curable.
- Aluminum content in the range of about 2 to 10 wt .-% is
- Aluminum is soluble in the iron and is called an a-iron mixed crystal. At higher aluminum contents, intermetallic phases form.
- the aluminum content in the weld is too high, namely greater than 2% by weight, then there is a considerable or undesirable drop in hardness in the weld seam. In such cases, this is also referred to as a "hardening bag" in the weld seam, and aluminum nests and / or aluminum lancets are usually found in the weld seam
- the aluminum content in the weld should therefore preferably be less than 1.8% by weight.
- aluminum nests and / or aluminum lancets in the weld should be prevented.
- a laser optics is used in laser welding, which focuses the laser beam so that it impinges on the weld seam area with a substantially circular focus.
- the focus diameter in the weld region is usually in the range of 0.4 to 1.0 mm.
- welding takes place with an oblong, preferably line-shaped, focus.
- the focus or line preferably corresponds to one substantially
- Essentially rectangular laser beam focus can be used in the method according to the invention, for example as follows
- Method is accordingly characterized in that the elongated focus in the weld area has a focus area in the range of 1.2 mm 2 to 3.0 mm 2 .
- the inventive method is characterized by a significantly improved productivity.
- the welding speed can be greater than or equal to 5 m / min in the inventive method.
- the welding speed in the method according to the invention is in the range of 6 to 10 m / min.
- a further preferred embodiment of the method according to the invention provides that the elongated focus in the weld region has a length-width ratio in the range of 2 to 4.
- the filler material can be added to the molten bath (weld pool) in the form of a powder or wire.
- a further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the weldability generated by the laser beam and the hardenability and / or extensibility of the
- this filler material can be so composed or supplied to the weld pool so that it causes a better mixing of the weld pool.
- the filler material may contain at least one alloying element of a group comprising manganese, chromium, molybdenum, silicon and / or nickel.
- the powdered or wire-shaped filler material has the following composition: 0.05-0.15% by weight of C
- the weld pool (molten bath) is applied during the laser welding with inert gas (inert gas).
- inert gas inert gas
- Pure argon, helium, nitrogen or their mixture or a mixture of argon, helium, nitrogen, carbon dioxide and / or oxygen is particularly preferably used as protective gas.
- Fig. 1 is a perspective view of parts of a
- Fig. 2 is a perspective view of parts of a
- FIG. 1 shows a device with which a laser welding method according to the invention can be carried out.
- the device comprises a base (not shown) on which two bands or sinkers 1, 2 of steel of the same or different material quality butt along the
- one workpiece 1 or 2 has a relatively soft deep-drawing quality, while the other workpiece 2 or 1 consists of a high-strength steel sheet.
- At least one of the workpieces 1, 2 is made of press-hardenable steel, for example of manganese-boron steel.
- the workpieces 1, 2 and 2 ' are provided with a metallic coating, preferably an Al coating or Al-Si coating. In the embodiment sketched in FIG. 1, the workpieces 1, 2 have substantially the same sheet thickness.
- Focusing lens 5 is provided for the laser beam 6. Furthermore, a line 7 for supplying protective gas is arranged on the laser welding head 4. The mouth of the protective gas line 7 is essentially at the focus area of the laser beam 6 or generated with the laser beam 6
- the protective gas used is preferably pure argon or, for example, a mixture of argon, helium and / or carbon dioxide.
- the laser welding head 4 can be assigned a filler material supply device (9) (not shown in FIG. 1), by means of which the welding pool 8 is provided with a special additive.
- Material 10 is supplied in the form of a powder or wire, which is also melted by the laser beam 6 (see Fig. 2).
- the laser beam 6 is focused in such a way that it strikes the weld seam area with an elongated focus 6 ', the elongate focus 6' extending substantially flush or parallel to the weld seam 11 or to the butt joint 3.
- the laser welding head 4 is provided with a corresponding line focusing optics, for example a corresponding focusing lens 5.
- the elongated focus 6 ' may also be referred to as a line focus.
- the line-shaped focus 6 ' has a substantially rectangular shape
- the length of the rectangular focus 6 ' is in the weld area, for example, about 1.5 mm to 3.0 mm, while its width there is about 0.6 mm to 1.2 mm.
- the length-width ratio of the focus 6 ' is in the range of 1.5 to 4, preferably in the range of 1.8 to 4, particularly preferably in the range of 2 to 4.
- the molten phase can be maintained longer and thus the outgassing time for strength-reducing coating constituents of the workpieces 1, 2, in particular aluminum can be increased.
- the laser focus 6 ' is guided along the joint 3 at a welding speed of, for example, about 6 to 7 m / min.
- the embodiment shown in Fig. 2 differs from the embodiment of FIG. 1, characterized in that the workpieces 1, 2 'are different in thickness, so that at the butt joint 3 is a thickness jump d exists.
- one workpiece 2 ' has a sheet thickness in the range of 0.5 mm to 1.2 mm, while the other workpiece 1 has a sheet thickness in the range of 1.6 mm to 2.5 mm.
- those in the butt joint 3 may intercommunicate
- the thicker board 1 may be made of higher strength steel sheet, whereas the thinner steel board 2 'may have a relatively soft deep-drawing quality.
- Composition include:
- Residual Fe and unavoidable impurities As delivered, i. before a heat treatment and
- these steel blanks After hot forming, ie austenitizing at about 900 to 920 ° C. and subsequent rapid cooling, these steel blanks have a yield strength Re of about 1100 MPa, a tensile strength Rm of about 1,500 to 2,000 MPa and an ultimate elongation Aeo of about 5 , 0% up.
- the used powder or wire-shaped filler material 10 has, for example, the following chemical composition:
- the manganese content of the filler material 10 is preferably higher than the manganese content of the press-hardenable workpieces 1, 2 or 2 '.
- the manganese content of the filler material 10 is preferably higher than the manganese content of the press-hardenable workpieces 1, 2 or 2 '.
- Additional material 10 by about 0.2 wt .-% higher than the manganese content of the press-hardened workpieces 1, 2 or 2 '. Furthermore, it is favorable if the content of chromium and molybdenum of the filler material 10 is higher than in the press-hardenable workpieces 1, 2 or 2 '. Preferably, the combined chromium-molybdenum content of the filler material 10 is about 0.2 wt .-% higher than the combined chromium-molybdenum content of the press-hardenable workpieces 1, 2 and 2 '.
- the nickel content of the filler material 10 is preferably in the range of 1 to 4 wt .-%.
- the filler material 10 preferably a lower carbon content than the press-hardenable steel of the workpieces 1, 2 and 2 '.
- Laser beam are also focused so that the elongated focus 6 'in the weld area has a substantially oval or polygonal cross-sectional profile (focus profile).
Landscapes
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Abstract
The invention relates to a method for joining steel plates or strips (1, 2; 2') provided with a metal coating, such as an Al or Al-Si coating, to on another by means of laser-beam welding, wherein the plates or strips (1, 2; 2') are welded to one another without prior removal of the metal coating from the weld region. According to the invention, in order to economically produce welded joints of flawless quality without prior removal of the metal coating in the weld region, said welded joints being suitable in particular for subsequent hot-forming processes and press-hardening processes, the laser beam (6) is focussed in such a way that the laser beam strikes the weld region with an elongated focus (6'), wherein the elongated focus (6') extends substantially in alignment with the weld (11) and has a length that is at least 1.5 times the width of the weld. The molten phase thereby can be maintained longer, and thus the outgassing time for strength-reducing coating constituents of the plates or strips (1, 2; 2'), particularly aluminium, can be increased.
Description
Verfahren zum Aneinanderfügen von mit einer metallischen Beschichtung versehenen Platinen oder Bändern aus Stahl durch A method of joining steel circuit boards or strips provided with a metallic coating
Laserstrahlschweißen laser welding
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aneinanderfügen von mit einer metallischen Beschichtung versehenen Platinen oder Bändern aus Stahl durch Laserstrahlschweißen, bei dem die Platinen oder Bänder ohne vorheriges Entfernen der The invention relates to a method for joining together provided with a metallic coating blanks or strips of steel by laser beam welding, in which the blanks or strips without prior removal of the
metallischen Beschichtung aus dem Schweißnahtbereich metallic coating from the weld area
miteinander verschweißt werden. Die metallische Beschichtung der Platinen oder Bänder basiert vorzugsweise auf Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. be welded together. The metallic coating of the sinkers or tapes is preferably based on aluminum or an aluminum alloy.
Maßgeschneiderte Platinen aus Stahlblech (sogenannte Tailored Blanks) werden im Automobilbau verwendet, um hohe Tailored blanks made of sheet steel (so-called tailored blanks) are used in the automotive industry to produce high
Anforderungen an die Crashsicherheit bei möglichst geringem Karosseriegewicht zu erfüllen. Hierzu werden Platinen oder Bänder unterschiedlicher Werkstoffgüte und/oder Blechdicke im Stumpfstoß durch Laserschweißen zusammengefügt. Auf diese Weise können verschiedene Stellen des Karosseriebauteils an unterschiedliche Belastungen angepasst werden. So können an Stellen mit hoher Belastung dickeres oder auch höherfestes Stahlblech und an den übrigen Stellen dünnere Bleche oder auch Bleche aus relativ weichen Tiefziehgüten eingesetzt werden. Durch solche maßgeschneiderten Blechplatinen werden zusätzliche Verstärkungsteile an der Karosserie überflüssig. Das spart Material und ermöglicht, das Gesamtgewicht der Karosserie zu reduzieren. To meet requirements for crash safety with the lowest possible body weight. For this purpose, blanks or strips of different material quality and / or sheet thickness are joined together in the butt joint by laser welding. In this way, different locations of the body component can be adapted to different loads. So thicker or higher-strength steel sheet can be used in places with high load and thinner sheets or sheets of relatively soft thermoforming grades at the other locations. Such customized sheet metal blanks eliminate the need for additional reinforcing parts on the bodywork. This saves material and allows to reduce the overall weight of the body.
BESTÄTIGUNGS DPfß
In den letzten Jahren wurden borlegierte Stähle, insbesondere Mangan-Bor-Stähle entwickelt, die beim Warmumformen mit rascher Abkühlung hohe Festigkeiten, beispielsweise CONFIRMATION DPfs In recent years, boron-alloyed steels, in particular manganese-boron steels, have been developed which, during hot forming with rapid cooling, have high strengths, for example
Zugfestigkeiten im Bereich von 1500 bis 2000 MPa erreichen. Im Ausgangszustand haben Mangan-Bor-Stähle typischerweise ein ferritisch-perlitisches Gefüge und besitzen Festigkeiten von ca. 600 MPa. Durch Presshärten, d.h. durch Erwärmen auf Achieve tensile strengths in the range of 1500 to 2000 MPa. In the initial state, manganese-boron steels typically have a ferritic-pearlitic structure and have strengths of about 600 MPa. By press hardening, i. by heating up
Austenitisierungstemperatur und anschließendes rasches Austenitizing temperature and then rapid
Abkühlen in der Formpresse kann jedoch ein martensitisches Gefüge eingestellt werden, so dass die so behandelten Stähle Zugfestigkeiten im Bereich von 1500 bis 2000 MPa erreichen können. However, a martensitic microstructure can be set in the molding press, so that the steels treated in this way can reach tensile strengths in the range from 1500 to 2000 MPa.
Die für das Warmumformen und Presshärten vorgesehenen Stahl- bänder oder für das Umformwerkzeug passend zugeschnittenenThe steel strips intended for hot forming and press hardening or tailor-made for the forming tool
Stahlplatinen sind in der Regel mit einem metallischen Überzug als Korrosionsschutzschicht beschichtet, um eine Steel blanks are usually coated with a metallic coating as a corrosion protection coating to a
Verzunderung des Werkstücks im warmen Zustand vor der Scaling of the workpiece in the warm state before the
Warmumformung zu verhindern. Als Beschichtungsmaterial wird dabei üblicherweise eine Zink- oder Aluminiumlegierung, vorzugsweise eine Aluminium-Silizium-Legierung verwendet. Beim Verschweißen solcher beschichteter Bleche tritt jedoch das Problem auf, dass Beschichtungsbestandteile, Prevent hot forming. The coating material used is usually a zinc or aluminum alloy, preferably an aluminum-silicon alloy. When welding such coated sheets, however, the problem arises that coating components,
beispielsweise Aluminium in die Schweißschmelze gelangt und sich in der Schweißnaht mit Eisen zu Fe-Al-Verbindungen ausbildet, die eine relativ geringe Festigkeit aufweisen und zur Schwächung des Bauteils in der Schweißnaht oder sogar zu einem Bauteilversagen führen können. Bei einer Zinkbeschich- tung kann das Problem auftreten, dass sich beim Verschweißen Zink an den Korngrenzen ablagert, wodurch maximale Zug- und Druckspannungen in der Schweißnaht reduziert werden können.
Zur Lösung dieses Problems wurden bereits sogenannten Ent- schichtungsverfahren vorgeschlagen, mit denen die metallische Beschichtung an den Rändern der zu verschweißenden Blechkanten abgetragen wird (siehe z.B. DE 20 2007 018 832 Ul) . Diese Verfahren sind jedoch aufwändig und teuer. For example, aluminum enters the weld melt and forms iron in the weld with Fe-Al compounds, which have a relatively low strength and can lead to weakening of the component in the weld or even to a component failure. In the case of a zinc coating, the problem may arise that zinc deposits on the grain boundaries during welding, as a result of which maximum tensile and compressive stresses in the weld seam can be reduced. To solve this problem, so-called stripping methods have already been proposed with which the metallic coating is removed at the edges of the sheet metal edges to be welded (see eg DE 20 2007 018 832 Ul). However, these methods are complicated and expensive.
Bei einem in der DE 103 24 274 AI beschriebenen Verfahren zum Laserschweißen von mit Aluminium beschichtetem Stahlblech wird dagegen die Aluminiumbeschichtung im Schweißnahtbereich belassen; jedoch ist dabei zur Sicherstellung einer einwandfreien Schweißnahtqualität vorgesehen, dass ein Laserstrahl mehrmals über dieselbe Schweißnaht geführt wird. Ziel ist es hierbei, dass die Bestandteile der Aluminiumbeschichtung durch mehrfaches Aufschmelzen in das Schmelzgut der Schweiß- naht einlegiert und darin fein verteilt werden. Auch dieses bekannte Verfahren ist aufwändig und verteuert die so In a method described in DE 103 24 274 AI for laser welding of aluminum-coated steel sheet, however, the aluminum coating is left in the weld area; However, it is provided to ensure a perfect weld quality that a laser beam is performed several times over the same weld. The aim here is that the components of the aluminum coating are alloyed by multiple melting in the melt of the weld seam and finely distributed therein. This known method is complex and expensive so
hergestellten Bauteile erheblich. manufactured components considerably.
Des Weiteren ist es im Stand der Technik bekannt, der Furthermore, it is known in the art, the
Schweißschmelze einen Schweißzusatz zuzugeben, um die Festigkeit der Schweißnaht bzw. des hergestellten Bauteils zu verbessern. So ist beispielsweise aus der JP 07041841 A ein Laserschweißverfahren zum Fügen von im Stumpfstoß angeordneten Stahlblechen bekannt, bei dem der Schweißschmelze feines Kohlenstoffpulver zugeführt wird, um eine kohlenstoff- angereichte Schweißschmelze und damit eine härtere Schweißnaht zu erzielen. Add a welding filler to weld melt to improve the strength of the weld or the manufactured component. For example, JP 07041841 A discloses a laser welding method for joining butt jointed steel sheets, in which fine melted carbon powder is supplied to the weld melt in order to achieve a carbon-rich weld melt and thus a harder weld seam.
Ferner ist aus der DE 10 2011 017 144 AI ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen bekannt, bei dem ein mit einem Furthermore, from DE 10 2011 017 144 AI a method for laser beam welding is known in which a with a
metallischen Überzug aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung versehenes Vorprodukt aus einem warmumformbaren,
presshärtbaren Stahl unter Schutzgas geschweißt wird, wobei der metallische Überzug in die beim Schweißen gebildete metallic coating of aluminum or an aluminum alloy provided precursor of a thermoformable, press-hardenable steel is welded under inert gas, wherein the metallic coating in the formed during welding
Schweißnaht einbezogen wird. Hierzu wird die Schmelzbad- dynamik des Schweißgutes durch Verwendung von speziellem Schutzgas beeinflusst, so dass die Legierungselemente des metallischen Überzugs eine intensive Durchmischung mit dem Schweißgut in der Weise erfahren, dass diese nach der Weld is included. For this purpose, the melt-bath dynamics of the weld metal are influenced by the use of special protective gas, so that the alloying elements of the metallic coating undergo intensive mixing with the weld metal in such a way that they become conductive
Erstarrung in fein verteilter Form hierin vorliegen. Davon ausgehend lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem kostengünstig qualitativ einwandfreie Schweißverbindungen hergestellt werden können, die Solidification in finely divided form herein. Based on this, the present invention has the object to provide a further method of the type mentioned, can be produced with the cost of qualitatively flawless welds, the
insbesondere für nachfolgende Warmumform- und Presshärtungs- prozesse geeignet sind. especially suitable for subsequent hot forming and Presshärtungs- processes.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den To solve this problem, a method with the
Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Characteristics of claim 1 proposed. Further preferred and advantageous embodiments of the invention
Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. Method are specified in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der zum Aneinanderfügen der metallisch beschichteten Platinen oder Bänder verwendete Laserstrahl derart fokussiert wird, dass er mit länglichem Fokus auf den Schweißnahtbereich auftrifft, wobei sich der längliche Fokus im Wesentlichen fluchtend zur Schweißnaht erstreckt und eine Länge aufweist, die mindestens das 1,5-fache, vorzugsweise mindestens das 1,8-fache, besonders bevorzugt mindestens das 2-fache seiner Breite beträgt.
In Bezug auf Stahlplatinen, die mit einer Aluminium enthaltenden metallischen Beschichtung versehen sind, lässt sich folgendes feststellen. Bis zu ca. 2 Gew.-% ist Aluminium im γ-Eisen löslich. Das bedeutet, bis zu diesem Aluminium- gehalt bleibt die Stahllegierung härtbar. Bei einem The method according to the invention is characterized in that the laser beam used for joining the metallically coated blanks or strips is focused such that it strikes the weld seam area with an oblong focus, wherein the oblong focus extends substantially in line with the weld seam and has a length which is at least 1.5 times, preferably at least 1.8 times, more preferably at least 2 times its width. With regard to steel blanks provided with an aluminum-containing metallic coating, the following can be observed. Up to about 2 wt .-% aluminum is soluble in γ-iron. This means that up to this aluminum content, the steel alloy remains curable. At a
Aluminiumgehalt im Bereich von ca. 2 bis 10 Gew.-% ist Aluminum content in the range of about 2 to 10 wt .-% is
Aluminium im Eisen löslich und man spricht von einem a-Eisen- Mischkristall . Bei höheren Aluminiumgehalten bilden sich intermetallische Phasen. Aluminum is soluble in the iron and is called an a-iron mixed crystal. At higher aluminum contents, intermetallic phases form.
Ist der Aluminiumanteil in der Schweißnaht zu hoch, nämlich größer als 2 Gew.-%, so kommt es zu einem erheblichen bzw. ungewünschten Härteabfall in der Schweißnaht. Man spricht in solchen Fällen auch von einem „Härtesack" in der Schweißnaht. Meist sind dann Aluminium-Nester und/oder Aluminium-Lanzetten in der Schweißnaht zu finden, die auf eine schlechte If the aluminum content in the weld is too high, namely greater than 2% by weight, then there is a considerable or undesirable drop in hardness in the weld seam. In such cases, this is also referred to as a "hardening bag" in the weld seam, and aluminum nests and / or aluminum lancets are usually found in the weld seam
Homogenisierung und einen hohen Aluminiumanteil schließen lassen . Um die Warmumformbarkeit bzw. Härtbarkeit der Schweißnaht zu gewährleisten, sollte der Aluminiumanteil in der Schweißnaht daher vorzugsweise unter 1,8 Gew.-% betragen. Zudem sollten Aluminium-Nester und/oder Aluminium-Lanzetten in der Schweißnaht verhindert werden. Homogenization and a high aluminum content close. In order to ensure the hot workability or hardenability of the weld, the aluminum content in the weld should therefore preferably be less than 1.8% by weight. In addition, aluminum nests and / or aluminum lancets in the weld should be prevented.
Üblicherweise wird beim Laserschweißen eine Laseroptik verwendet, die den Laserstrahl derart fokussiert, dass dieser mit im Wesentlichen kreisrundem Fokus auf den Schweißnahtbereich auftrifft. Der Fokusdurchmesser im Schweißnahtbereich liegt dabei üblicherweise im Bereich von 0,4 bis 1,0 mm.
Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Laserschweißverfahren mit einem länglichen, vorzugsweise linien- förmig ausgebildeten Fokus geschweißt. Der Fokus bzw. die Linie entspricht vorzugsweise einem im Wesentlichen Typically, a laser optics is used in laser welding, which focuses the laser beam so that it impinges on the weld seam area with a substantially circular focus. The focus diameter in the weld region is usually in the range of 0.4 to 1.0 mm. In contrast, in the case of the laser welding method according to the invention, welding takes place with an oblong, preferably line-shaped, focus. The focus or line preferably corresponds to one substantially
rechteckigen oder ovalen Querschnittsprofil (Fokusprofil) . rectangular or oval cross section profile (focus profile).
Durch Kombination eines Lichtleitkabels mit geeignetem By combining a fiber optic cable with suitable
Lichtleiter- bzw. Faserdurchmesser und einer entsprechenden Linienfokus.sieroptik können geeignete Laserstrahllinien bzw. rechteckförmige oder ovale Foki erzeugt werden. Der im Fiber optic or fiber diameter and a corresponding Linienfokus.sieroptik appropriate laser beam lines or rectangular or oval foci can be generated. The im
Wesentlichen rechteckförmige Laserstrahlfokus kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise folgende Essentially rectangular laser beam focus can be used in the method according to the invention, for example as follows
Abmessungen aufweisen: 0,6 mm x 2,1 mm, 0,8 mm x 2,2 mm, 1,0 mm x 2,3 mm oder 1,2 mm x 2,4 mm. Dimensions: 0.6 mm x 2.1 mm, 0.8 mm x 2.2 mm, 1.0 mm x 2.3 mm or 1.2 mm x 2.4 mm.
Versuche seitens der Erfinder haben ergeben, dass sich durch den Einsatz des länglichen Laserstrahlfokus bzw. Linienfokus eine deutliche Reduzierung des Aluminiumgehalts in der Experiments by the inventors have shown that the use of the elongated laser beam focus or line focus a significant reduction of the aluminum content in the
Schweißnaht erreichen lässt. Die Ursache für diese deutliche Reduzierung des Aluminiumgehalts wird seitens der Erfinder in der deutlich größeren Schweißbadfläche gesehen. Durch die größere Schweißbadfläche steht bei einer typischen Schweißgeschwindigkeit deutlich mehr Zeit für ein Ausgasen des Achieve weld. The cause of this significant reduction in the aluminum content is seen by the inventors in the much larger Schweißbadfläche. Due to the larger area of the weld pool, significantly more time is available for outgassing at a typical welding speed
Aluminiums bis zur Erstarrung der Schweißnaht zur Verfügung. Darüber hinaus haben seitens der Erfinder durchgeführte Versuche ergeben, dass bei Einsatz des länglichen Laserstrahlfokus bzw. Linienfokus das in die Schweißnaht eingeflossene, verbleibende Aluminium in der Schweißnaht sehr homogen verteilt wird. Aluminium-Nester und Aluminium-Lanzetten werden dadurch vermieden oder jedenfalls wesentlich reduziert.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen kreisrunden Laserfokus mit einem Durchmesser von 0,8 mm bzw. einer Fokusfläche von ca. 0,50 mm2 weist ein erfindungsgemäß angewandter Linienfokus mit Abmessungen von beispielsweise 2,4 mm x 1,2 mm eine Fokusfläche von 2,88 mm2 auf. Dies entspricht in diesem Aluminum until the solidification of the weld available. In addition, experiments carried out by the inventor have shown that when using the elongated laser beam focus or line focus, the remaining aluminum that has flowed into the weld seam is distributed very homogeneously in the weld seam. Aluminum nests and aluminum lancets are thereby avoided or at least substantially reduced. In comparison with a conventional circular laser focus with a diameter of 0.8 mm or a focus surface of about 0.50 mm 2 , a line focus applied according to the invention with dimensions of, for example, 2.4 mm × 1.2 mm has a focal area of 2, 88 mm 2 on. This corresponds to this
Beispiel einer Flächensteigerung um den Faktor 5,76. Example of an increase in area by a factor of 5.76.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen A preferred embodiment of the invention
Verfahrens ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus im Schweißnahtbereich eine Fokusfläche im Bereich von 1,2 mm2 bis 3,0 mm2 aufweist. Method is accordingly characterized in that the elongated focus in the weld area has a focus area in the range of 1.2 mm 2 to 3.0 mm 2 .
Auch der reine Längenvergleich zeigt eine deutliche Even the pure length comparison shows a clear
Steigerung hinsichtlich der Erstarrungs- bzw. Ausgasungszeit ; nämlich in Bezug auf das vorgenannte Beispiel: Increase in the time of solidification or outgassing; namely in relation to the above example:
2,4 mm - 0,8 mm = 1,6 mm. 2.4 mm - 0.8 mm = 1.6 mm.
Dies entspricht einer Längensteigerung um den Faktor 3. This corresponds to a length increase by a factor of 3.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen A preferred embodiment of the invention
Verfahrens ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus im Schweißnahtbereich eine Länge im The method is accordingly characterized in that the elongated focus in the weld region has a length in the
Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm aufweist. Range of 1.5 mm to 3.0 mm.
Im Vergleich zu anderen denkbaren Verfahren zur Verlängerung der Ausgasungszeit, wie etwa das in der DE 103 24 274 AI beschriebene Verfahren, bei dem der Laserstrahl mehrmals über dieselbe Schweißnaht geführt wird, um die Schweißnaht In comparison to other conceivable methods for extending the outgassing time, such as the method described in DE 103 24 274 A1, in which the laser beam is passed through the same weld seam several times around the weld seam
mehrmals aufzuschmelzen, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine erheblich verbesserte Produktivität aus. Die Schweißgeschwindigkeit kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren größer/gleich 5 m/min betragen. Beispielsweise
liegt die Schweißgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich von 6 bis 10 m/min. Melt several times, the inventive method is characterized by a significantly improved productivity. The welding speed can be greater than or equal to 5 m / min in the inventive method. For example the welding speed in the method according to the invention is in the range of 6 to 10 m / min.
Hinsichtlich eines möglichst geringen Energieverbrauchs für das Verschweißen der aneinanderzufügen Stahlplatinen oderWith regard to the lowest possible energy consumption for welding the joined steel blanks or
Stahlbänder bzw. hinsichtlich einer möglichst hohen Schweißgeschwindigkeit sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass der längliche Fokus im Schweißnahtbereich ein Längen-Breitenverhältnis im Bereich von 2 bis 4 aufweist. Steel strips or with regard to the highest possible welding speed, a further preferred embodiment of the method according to the invention provides that the elongated focus in the weld region has a length-width ratio in the range of 2 to 4.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass dem mit dem A further advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the with the
Laserstrahl erzeugten Schweißbad ein eine Durchmischung des Schweißbades bewirkender Zusatzwerkstoff zugegeben wird. Laser beam generated welding a mixing of the welding bath causing filler material is added.
Hierdurch kann die Homogenisierung des Schweißbades bzw. der Schweißnaht weiter verbessert werden. Der Zusatzwerkstoff kann dabei in Form eines Pulvers oder Drahtes dem Schmelzbad (Schweißbad) zugegeben werden. As a result, the homogenization of the weld pool or the weld can be further improved. The filler material can be added to the molten bath (weld pool) in the form of a powder or wire.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass dem mit dem Laserstrahl erzeugten Schweißbad ein die Härtbarkeit und/oder Dehnbarkeit der A further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the weldability generated by the laser beam and the hardenability and / or extensibility of the
Schweißnaht erhöhender Zusatzwerkstoff zugegeben wird. Welding increasing filler material is added.
Gleichzeitig kann dieser Zusatzwerkstoff so zusammengesetzt sein bzw. dem Schweißbad so zugeführt, dass er eine bessere Durchmischung des Schweißbades bewirkt. Beispielsweise kann der Zusatzwerkstoff mindestens ein Legierungselement aus einer Mangan, Chrom, Molybdän, Silizium und/oder Nickel umfassenden Gruppe enthalten. Vorzugsweise weist der pulver- oder drahtförmige Zusatzwerkstoff folgende Zusammensetzung auf :
0,05 - 0,15 Gew.-%% C At the same time, this filler material can be so composed or supplied to the weld pool so that it causes a better mixing of the weld pool. For example, the filler material may contain at least one alloying element of a group comprising manganese, chromium, molybdenum, silicon and / or nickel. Preferably, the powdered or wire-shaped filler material has the following composition: 0.05-0.15% by weight of C
0,5 - 2,0 Gew.-% Si, 0.5-2.0% by weight of Si,
1,0 - 2,5 Gew.-% Mn, 1.0-2.5% by weight of Mn,
0,5 - 2,0 Gew.-% Cr + Mo, und 0.5-2.0 wt% Cr + Mo, and
1,0 - 4,0 Gew. -% Ni, 1.0-4.0% by weight of Ni,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Residual Fe and unavoidable impurities.
Um eine Versprödung der Schweißnaht zu verhindern, sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen In order to prevent embrittlement of the weld seam, a further preferred embodiment of the invention provides
Verfahrens vor, dass das Schweißbad (Schmelzbad) während des Laserschweißens mit Schutzgas (Inertgas) beaufschlagt wird. Besonders bevorzugt wird dabei als Schutzgas reines Argon, Helium, Stickstoff oder deren Mischung oder ein Gemisch aus Argon, Helium, Stickstoff, Kohlendioxid und/oder Sauerstoff verwendet . · Procedure that the weld pool (molten bath) is applied during the laser welding with inert gas (inert gas). Pure argon, helium, nitrogen or their mixture or a mixture of argon, helium, nitrogen, carbon dioxide and / or oxygen is particularly preferably used as protective gas. ·
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Hereinafter, the invention will be described with reference to a plurality
Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch: Exemplary embodiments illustrative drawing explained in more detail. They show schematically:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Fig. 1 is a perspective view of parts of a
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Laserschweißverfahrens, wobei zwei im Wesentlichen gleiche dicke, presshärtbare Stahlplatinen im Apparatus for carrying out the laser welding process according to the invention, wherein two substantially identical thick, press-hardenable steel blanks in
Stumpfstoß miteinander verschweißt werden; und Butt joint are welded together; and
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Fig. 2 is a perspective view of parts of a
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Laserschweißverfahrens, wobei hier zwei Apparatus for carrying out the laser welding process according to the invention, wherein here two
unterschiedlich dicke, presshärtbare Stahlplatinen im Stumpfstoß miteinander verschweißt werden.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der ein erfindungsgemäßes Laser-Schweißverfahren durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung umfasst eine Unterlage (nicht gezeigt) , auf der zwei Bänder oder Platinen 1, 2 aus Stahl gleicher oder unterschiedlicher Werkstoffgüte stumpf entlang des different thickness, press-hardenable steel blanks are butt welded together in the butt joint. FIG. 1 shows a device with which a laser welding method according to the invention can be carried out. The device comprises a base (not shown) on which two bands or sinkers 1, 2 of steel of the same or different material quality butt along the
Fügestoßes 3 aneinanderstoßen. Beispielsweise besitzt das eine Werkstück 1 oder 2 eine relativ weiche Tiefziehgüte, während das andere Werkstück 2 bzw. 1 aus höherfestem Stahlblech besteht. Zumindest eines der Werkstücke 1, 2 ist aus presshärtbarem Stahl, beispielsweise aus Mangan-Bor-Stahl hergestellt. Die Werkstücke 1, 2 bzw. 2 ' sind mit einer metallischen Beschichtung, vorzugsweise einer Al-Beschichtung oder Al-Si-Beschichtung versehen. In dem in Fig. 1 skizzierten Ausführungsbeispiel besitzen die Werkstücke 1, 2 im Wesentlichen die gleiche Blechdicke. Joining joint 3. For example, one workpiece 1 or 2 has a relatively soft deep-drawing quality, while the other workpiece 2 or 1 consists of a high-strength steel sheet. At least one of the workpieces 1, 2 is made of press-hardenable steel, for example of manganese-boron steel. The workpieces 1, 2 and 2 'are provided with a metallic coating, preferably an Al coating or Al-Si coating. In the embodiment sketched in FIG. 1, the workpieces 1, 2 have substantially the same sheet thickness.
Oberhalb der Werkstücke 1, 2 ist ein Abschnitt eines Laserschweißkopfes 4 skizziert, der mit einer Optik (nicht Above the workpieces 1, 2 a section of a laser welding head 4 is sketched, with an optics (not
gezeigt) zur Zuführung eines Laserstrahls sowie einer shown) for supplying a laser beam and a
Fokussierlinse 5 für den Laserstrahl 6 versehen ist. Des Weiteren ist an dem Laserschweißkopf 4 eine Leitung 7 zur Zuführung von Schutzgas angeordnet. Die Mündung der Schutzgasleitung 7 ist im Wesentlichen auf den Fokusbereich des Laserstrahls 6 bzw. das mit dem Laserstrahl 6 erzeugte Focusing lens 5 is provided for the laser beam 6. Furthermore, a line 7 for supplying protective gas is arranged on the laser welding head 4. The mouth of the protective gas line 7 is essentially at the focus area of the laser beam 6 or generated with the laser beam 6
Schweißbad (Schmelzbad) 8 gerichtet. Als Schutzgas wird vorzugsweise reines Argon oder beispielsweise ein Gemisch aus Argon, Helium und/oder Kohlendioxid verwendet. Zudem kann dem Laserschweißkopf 4 eine Zusatzwerkstoff- Zuführungseinrichtung (9) zugeordnet sein (in Fig. 1 nicht gezeigt) , mittels der dem Schweißbad 8 ein spezieller Zusatz-
werkstoff 10 in Form eines Pulvers oder Drahtes zugeführt wird, das durch den Laserstrahl 6 ebenfalls aufgeschmolzen wird (vgl . Fig. 2) . Erfindungsgemäß wird der Laserstrahl 6 derart fokussiert wird, dass er mit einem länglichen Fokus 6' auf den Schweißnahtbereich auftrifft, wobei sich der längliche Fokus 6' im Wesentlichen fluchtend bzw. parallel zur Schweißnaht 11 bzw. zum Stumpfstoß 3 erstreckt. Hierzu ist der Laserschweißkopf 4 mit einer entsprechenden Linienfokussieroptik, beispielsweise einer entsprechenden Fokussierlinse 5 versehen. Der längliche Fokus 6' kann auch als Linienfokus bezeichnet werden. Welding bath (molten bath) 8 directed. The protective gas used is preferably pure argon or, for example, a mixture of argon, helium and / or carbon dioxide. In addition, the laser welding head 4 can be assigned a filler material supply device (9) (not shown in FIG. 1), by means of which the welding pool 8 is provided with a special additive. Material 10 is supplied in the form of a powder or wire, which is also melted by the laser beam 6 (see Fig. 2). According to the invention, the laser beam 6 is focused in such a way that it strikes the weld seam area with an elongated focus 6 ', the elongate focus 6' extending substantially flush or parallel to the weld seam 11 or to the butt joint 3. For this purpose, the laser welding head 4 is provided with a corresponding line focusing optics, for example a corresponding focusing lens 5. The elongated focus 6 'may also be referred to as a line focus.
In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel hat der linienförmig ausgebildete Fokus 6' ein im Wesentlichen rechteckiges In the example illustrated in FIG. 1, the line-shaped focus 6 'has a substantially rectangular shape
Querschnittsprofil. Die Länge des rechteckförmigen Fokus 6' beträgt im Schweißnahtbereich beispielsweise ca. 1,5 mm bis 3,0 mm, während seine Breite dort ca. 0,6 mm bis 1,2 mm beträgt. Das Längen-Breiten-Verhältnis des Fokus 6' liegt dabei im Bereich von 1,5 bis 4, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 4, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 4. Section profile. The length of the rectangular focus 6 'is in the weld area, for example, about 1.5 mm to 3.0 mm, while its width there is about 0.6 mm to 1.2 mm. The length-width ratio of the focus 6 'is in the range of 1.5 to 4, preferably in the range of 1.8 to 4, particularly preferably in the range of 2 to 4.
Durch den Linienfokus 6' kann die schmelzflüssige Phase länger aufrecht erhalten und damit die Ausgasungszeit für festigkeitsmindernde Beschichtungsbestandteile der Werkstücke 1, 2, insbesondere Aluminium erhöht werden. Due to the line focus 6 ', the molten phase can be maintained longer and thus the outgassing time for strength-reducing coating constituents of the workpieces 1, 2, in particular aluminum can be increased.
Der Laserfokus 6' wird mit einer Schweißgeschwindigkeit von beispielsweise ca. 6 bis 7 m/min entlang des Fügestoßes 3 geführt.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dadurch, dass die Werkstücke 1, 2' verschieden dick sind, so dass an dem Stumpfstoß 3 ein Dickensprung d vorliegt. Beispielsweise besitzt das eine Werkstück 2' eine Blechdicke im Bereich von 0,5 mm bis 1,2 mm, während das andere Werkstück 1 eine Blechdicke im Bereich von 1,6 mm bis 2,5 mm aufweist. Darüber hinaus können sich die im Stumpfstoß 3 miteinander zu The laser focus 6 'is guided along the joint 3 at a welding speed of, for example, about 6 to 7 m / min. The embodiment shown in Fig. 2 differs from the embodiment of FIG. 1, characterized in that the workpieces 1, 2 'are different in thickness, so that at the butt joint 3 is a thickness jump d exists. For example, one workpiece 2 'has a sheet thickness in the range of 0.5 mm to 1.2 mm, while the other workpiece 1 has a sheet thickness in the range of 1.6 mm to 2.5 mm. In addition, those in the butt joint 3 may intercommunicate
verbindenden Werkstücke 1, 2' auch in ihrer Werkstoffgüte voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die dickere Platine 1 aus höherfestem Stahlblech hergestellt sein, wohingegen die dünnere Stahlplatine 2' eine relativ weiche Tiefziehgüte besitzen kann. Der presshärtbare Stahl, aus dem zumindest eines der connecting workpieces 1, 2 'differ in their material quality from each other. For example, the thicker board 1 may be made of higher strength steel sheet, whereas the thinner steel board 2 'may have a relatively soft deep-drawing quality. The press-hardenable steel from which at least one of the
miteinander im Stumpfstoß 3 zu verbindenden Werkstücke 1, 2 bzw. 2' besteht, kann beispielsweise folgende chemische each other in the butt joint 3 to be joined workpieces 1, 2 and 2 ', for example, the following chemical
Zusammensetzung aufweisen: Composition include:
max. 0,45 Gew.-% C, Max. 0.45% by weight of C,
max. 0,40 Gew.-% Si, Max. 0.40% by weight of Si,
max. 2,0 Gew.-% Mn, Max. 2.0% by weight of Mn,
max. 0,025 Gew.-% P, Max. 0.025% by weight P,
max. 0,010 Gew.-% S, Max. 0.010% by weight of S,
max. 0,8 Gew.-% Cr + Mo, Max. 0.8% by weight Cr + Mo,
max. 0,05 Gew.-% Ti, Max. 0.05% by weight of Ti,
max. 0,0050 Gew.-% B, und Max. 0.0050 wt .-% B, and
min. 0,010 Gew.-% AI, minute 0.010% by weight of Al,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Im Lieferzustand, d.h. vor einer Wärmebehandlung und Residual Fe and unavoidable impurities. As delivered, i. before a heat treatment and
schnellen Abkühlung, beträgt die Streckgrenze Re der rapid cooling, the yield strength is Re
presshärtbaren Stahlplatinen 1, 2 und/oder 2' vorzugsweise
mindestens 300 MPa; ihre Zugfestigkeit Rm beträgt mindestens 480 MPa, und ihre Bruchdehnung Aeo liegt bei mindestens 10%. Nach dem Warmumformen, d.h. einem Austenitisieren bei ca. 900 bis 920 °C und anschließendem schnellen Abkühlen, weisen diese Stahlplatinen eine Streckgrenze Re von ca. 1.100 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von ca. 1.500 bis 2000 MPa und eine Bruchdehnung Aeo von ca. 5,0% auf. press-hardenable steel plates 1, 2 and / or 2 'preferably at least 300 MPa; its tensile strength Rm is at least 480 MPa, and its elongation at break Aeo is at least 10%. After hot forming, ie austenitizing at about 900 to 920 ° C. and subsequent rapid cooling, these steel blanks have a yield strength Re of about 1100 MPa, a tensile strength Rm of about 1,500 to 2,000 MPa and an ultimate elongation Aeo of about 5 , 0% up.
Der verwendete pulver- oder drahtförmige Zusatzwerkstoff 10 weist beispielsweise folgende chemische Zusammensetzung auf: The used powder or wire-shaped filler material 10 has, for example, the following chemical composition:
0, 1 Gew. -% C, 0.1% by weight of C,
0,8 Gew.-% Si, 0.8% by weight of Si,
1,8 Gew.-% Mn, 1.8% by weight of Mn,
0,35 Gew.-% Cr, 0.35% by weight Cr,
0., 6 Gew.-% Mo, und 0., 6 wt .-% Mo, and
2,25 Gew.-% Ni, 2.25% by weight of Ni,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Residual Fe and unavoidable impurities.
Der Mangan-Gehalt des Zusatzwerkstoffes 10 ist vorzugsweise höher als der Mangan-Gehalt der presshärtbaren Werkstücke 1, 2 bzw. 2' . Beispielsweise liegt der Mangan-Gehalt des The manganese content of the filler material 10 is preferably higher than the manganese content of the press-hardenable workpieces 1, 2 or 2 '. For example, the manganese content of the
Zusatzwerkstoffes 10 um ca. 0,2 Gew.-% höher als der Mangan- Gehalt der presshärtbaren Werkstücke 1, 2 bzw. 2' . Ferner ist es günstig, wenn auch der Gehalt an Chrom und Molybdän des Zusatzwerkstoffes 10 höher als in den presshärtbaren Werkstücken 1, 2 bzw. 2' ist. Vorzugsweise liegt der kombinierte Chrom-Molybdän-Gehalt des Zusatzwerkstoffes 10 um ca. 0,2 Gew.-% höher als der kombinierte Chrom-Molybdän-Gehalt der presshärtbaren Werkstücke 1, 2 bzw. 2' . Der Nickelgehalt des Zusatzwerkstoffes 10 liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 4 Gew.-%. Zudem weist der Zusatzwerkstoff 10 vorzugsweise
einen geringeren Kohlenstoffgehalt auf als der presshärtbare Stahl der Werkstücke 1, 2 bzw. 2' . Additional material 10 by about 0.2 wt .-% higher than the manganese content of the press-hardened workpieces 1, 2 or 2 '. Furthermore, it is favorable if the content of chromium and molybdenum of the filler material 10 is higher than in the press-hardenable workpieces 1, 2 or 2 '. Preferably, the combined chromium-molybdenum content of the filler material 10 is about 0.2 wt .-% higher than the combined chromium-molybdenum content of the press-hardenable workpieces 1, 2 and 2 '. The nickel content of the filler material 10 is preferably in the range of 1 to 4 wt .-%. In addition, the filler material 10 preferably a lower carbon content than the press-hardenable steel of the workpieces 1, 2 and 2 '.
Die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele The embodiment of the present invention is not limited to the embodiments illustrated in the drawings
beschränkt. Vielmehr sind weitere Varianten denkbar, die auch bei von diesen Ausführungsbeispielen abweichender Gestaltung von der in den beiliegenden Patentansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So kann beispielsweise der limited. On the contrary, further variants are conceivable which make use of the invention specified in the appended claims even in the case of designs deviating from these exemplary embodiments. For example, the
Laserstrahl auch derart fokussiert werden, dass der längliche Fokus 6' im Schweißnahtbereich ein im Wesentlichen ovales oder polygonales Querschnittsprofil (Fokusprofil) aufweist.
Laser beam are also focused so that the elongated focus 6 'in the weld area has a substantially oval or polygonal cross-sectional profile (focus profile).
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Verfahren zum Aneinanderfügen von mit einer metallischen Beschichtung versehenen Platinen oder Bändern (1, 2; 2') aus Stahl durch Laserstrahlschweißen, bei dem die A method of joining metallic coated circuit boards or strips (1, 2, 2 ') of steel by laser welding, in which the
Platinen oder Bänder (1, 2; 2' ) ohne vorheriges Entfernen der metallischen Beschichtung aus dem Schweißnahtbereich miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (6) derart fokussiert wird, dass er mit länglichem Fokus (6') auf den Schweißnahtbereich auftrifft, wobei sich der längliche Fokus (6') im Blanks (1, 2, 2 ') are welded together without prior removal of the metallic coating from the weld area, characterized in that the laser beam (6) is focused so that it impinges with oblong focus (6') on the weld area , wherein the elongated focus (6 ') in
Wesentlichen fluchtend zur Schweißnaht (11) erstreckt und eine Länge aufweist, die mindestens das 1,5-fache seiner Breite beträgt. Extends substantially in line with the weld (11) and has a length which is at least 1.5 times its width.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (6) derart fokussiert wird, dass der längliche Fokus (6')im Schweißnahtbereich ein im A method according to claim 1, characterized in that the laser beam (6) is focused such that the elongated focus (6 ') in the weld area in the
Wesentlichen rechteckiges, ovales oder polygonales Essentially rectangular, oval or polygonal
Fokusprofil aufweist. Focus profile has.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus (6' ) im Schweißnahtbereich ein Längen-Breitenverhältnis im Bereich von 1,5 bis 4 A method according to claim 1 or 2, characterized in that the elongated focus (6 ') in the weld area a length-width ratio in the range of 1.5 to 4
aufweist . having .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus (6') im Schweiß-
nahtbereich eine Länge im Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm aufweist . Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elongated focus (6 ') in the welding seam area has a length in the range of 1.5 mm to 3.0 mm.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus (6') im Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elongated focus (6 ') in
Schweißnahtbereich eine Fokusfläche im Bereich von Weld area a focus area in the range of
1,2 mm2 bis 3,0 mm2 aufweist. 1.2 mm 2 to 3.0 mm 2 .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserfokus (6') mit einer Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the laser focus (6 ') with a
Schweißgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10 m/min entlang des Fügestoßes (3) geführt wird. Welding speed in the range of 5 to 10 m / min along the joint (3) is guided.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit dem Laserstrahl (6) Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that with the laser beam (6)
erzeugten Schweißbad ein eine Durchmischung des produced a thorough mixing of the
Schweißbades (8) bewirkender Zusatzwerkstoff (10) zugegeben wird. Welding bath (8) causing additional filler (10) is added.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit dem Laserstrahl (6) erzeugte Schweißbad (8) ein die Härtbarkeit und/oder Dehnbarkeit der Schweißnaht (11) erhöhender Zusatzwerkstoff (10) zugegeben wird. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the hardening and / or extensibility of the weld (11) increasing filler material (10) is added to the welding bath (8) produced with the laser beam (6).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Beschichtung der miteinander zu verschweißenden Stahlplatinen oder Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the metallic coating of the steel plates to be welded together or
Stahlbänder (1, 2; 2') eine Aluminium oder eine Steel bands (1, 2, 2 ') an aluminum or a
Aluminiumlegierung enthaltende metallische Beschichtung ist.
Aluminum alloy-containing metallic coating is.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine/eines der aneinander zu fügenden Stahlplatinen oder Stahlbänder (1, 2; 2/) aus warmumformbarem, durch rasche Abkühlung härtbarem Stahl besteht . 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at least one / one of the steel plates to be joined or steel strips (1, 2, 2 /) consists of thermoformable, curable by rapid cooling steel.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized
gekennzeichnet, dass das Schweißbad (8) während des characterized in that the weld pool (8) during the
Laserschweißens mit Schutzgas beaufschlagt wird. Laser welding is applied with inert gas.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas reines Argon oder ein Gemisch aus Argon und Kohlendioxid verwendet wird.
12. The method according to claim 11, characterized in that as protective gas pure argon or a mixture of argon and carbon dioxide is used.
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