WO2014131491A1

WO2014131491A1 - Verfahren zum aneinanderfügen von mit einer metallischen beschichtung versehenen platinen oder bändern aus stahl durch laserstrahlschweissen

Info

Publication number: WO2014131491A1
Application number: PCT/EP2014/000357
Authority: WO
Inventors: Gerhard Alber; Kai Leibold
Original assignee: Wisco Lasertechnik Gmbh
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-09-04
Also published as: EP2961560A1; DE102013101953A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aneinanderfügen von mit einer metallischen Beschichtung, beispielsweise Al- oder AL-Si-Beschichtung versehenen Platinen oder Bändern (1, 2; 2') aus Stahl durch Laserstrahlschweißen, bei dem die Platinen oder Bänder (1, 2; 2') ohne vorheriges Entfernen der metallischen Beschichtung aus dem Schweißnahtbereich miteinander verschweißt werden. Um ohne vorheriges Entfernen der metallischen Beschichtung im Schweißnahtbereich kostengünstig qualitativ einwandfreie Schweißverbindungen herzustellen, die insbesondere für nachfolgende Warmumform- und Presshärtungsprozesse geeignet sind, wird der Laserstrahl (6) erfindungsgemäß derart fokussiert, dass er mit länglichem Fokus (6') auf den Schweißnahtbereich auftrifft, wobei sich der längliche Fokus (6') im Wesentlichen fluchtend zur Schweißnaht (11) erstreckt und eine Länge aufweist, die mindestens das 1,5-fache seiner Breite beträgt. Hierdurch kann die schmelzflüssige Phase länger aufrecht erhalten und damit die Ausgasungszeit für festigkeitsmindernde Beschichtungsbestandteile der Platinen oder Bänder (1, 2; 2'), insbesondere Aluminium erhöht werden.

Description

Verfahren zum Aneinanderfügen von mit einer metallischen Beschichtung versehenen Platinen oder Bändern aus Stahl durch

Laserstrahlschweißen

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

metallischen Beschichtung aus dem Schweißnahtbereich

miteinander verschweißt werden. Die metallische Beschichtung der Platinen oder Bänder basiert vorzugsweise auf Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Maßgeschneiderte Platinen aus Stahlblech (sogenannte Tailored Blanks) werden im Automobilbau verwendet, um hohe

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.

BESTÄTIGUNGS DPfß In den letzten Jahren wurden borlegierte Stähle, insbesondere Mangan-Bor-Stähle entwickelt, die beim Warmumformen mit rascher Abkühlung hohe Festigkeiten, beispielsweise

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

Austenitisierungstemperatur und anschließendes rasches

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.

Die für das Warmumformen und Presshärten vorgesehenen Stahl- bänder oder für das Umformwerkzeug passend zugeschnittenen

Stahlplatinen sind in der Regel mit einem metallischen Überzug als Korrosionsschutzschicht beschichtet, um eine

Verzunderung des Werkstücks im warmen Zustand vor der

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,

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.

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

hergestellten Bauteile erheblich.

Des Weiteren ist es im Stand der Technik bekannt, der

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.

Ferner ist aus der DE 10 2011 017 144 AI ein Verfahren zum Laserstrahlschweißen bekannt, bei dem ein mit einem

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

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

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

insbesondere für nachfolgende Warmumform- und Presshärtungs- prozesse geeignet sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen

Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Aluminiumgehalt im Bereich von ca. 2 bis 10 Gew.-% ist

Aluminium im Eisen löslich und man spricht von einem a-Eisen- Mischkristall . Bei höheren Aluminiumgehalten bilden sich intermetallische Phasen.

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

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.

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

rechteckigen oder ovalen Querschnittsprofil (Fokusprofil) .

Durch Kombination eines Lichtleitkabels mit geeignetem

Lichtleiter- bzw. Faserdurchmesser und einer entsprechenden Linienfokus.sieroptik können geeignete Laserstrahllinien bzw. rechteckförmige oder ovale Foki erzeugt werden. Der im

Wesentlichen rechteckförmige Laserstrahlfokus kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise folgende

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.

Versuche seitens der Erfinder haben ergeben, dass sich durch den Einsatz des länglichen Laserstrahlfokus bzw. Linienfokus eine deutliche Reduzierung des Aluminiumgehalts in der

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

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

Beispiel einer Flächensteigerung um den Faktor 5,76.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Verfahrens ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus im Schweißnahtbereich eine Fokusfläche im Bereich von 1,2 mm² bis 3,0 mm² aufweist.

Auch der reine Längenvergleich zeigt eine deutliche

Steigerung hinsichtlich der Erstarrungs- bzw. Ausgasungszeit ; nämlich in Bezug auf das vorgenannte Beispiel:

2,4 mm - 0,8 mm = 1,6 mm.

Dies entspricht einer Längensteigerung um den Faktor 3.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Verfahrens ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus im Schweißnahtbereich eine Länge im

Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm aufweist.

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

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.

Hinsichtlich eines möglichst geringen Energieverbrauchs für das Verschweißen der aneinanderzufügen Stahlplatinen oder

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.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass dem mit dem

Laserstrahl erzeugten Schweißbad ein eine Durchmischung des Schweißbades bewirkender Zusatzwerkstoff zugegeben wird.

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.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass dem mit dem Laserstrahl erzeugten Schweißbad ein die Härtbarkeit und/oder Dehnbarkeit der

Schweißnaht erhöhender Zusatzwerkstoff zugegeben wird.

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

0,5 - 2,0 Gew.-% Si,

1,0 - 2,5 Gew.-% Mn,

0,5 - 2,0 Gew.-% Cr + Mo, und

1,0 - 4,0 Gew. -% Ni,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

Um eine Versprödung der Schweißnaht zu verhindern, sieht eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

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 . ·

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere

Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer

Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Laserschweißverfahrens, wobei zwei im Wesentlichen gleiche dicke, presshärtbare Stahlplatinen im

Stumpfstoß miteinander verschweißt werden; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer

Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Laserschweißverfahrens, wobei hier zwei

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

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.

Oberhalb der Werkstücke 1, 2 ist ein Abschnitt eines Laserschweißkopfes 4 skizziert, der mit einer Optik (nicht

gezeigt) zur Zuführung eines Laserstrahls sowie einer

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

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.

In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel hat der linienförmig ausgebildete Fokus 6' ein im Wesentlichen rechteckiges

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.

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.

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

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

miteinander im Stumpfstoß 3 zu verbindenden Werkstücke 1, 2 bzw. 2' besteht, kann beispielsweise folgende chemische

Zusammensetzung aufweisen:

max. 0,45 Gew.-% C,

max. 0,40 Gew.-% Si,

max. 2,0 Gew.-% Mn,

max. 0,025 Gew.-% P,

max. 0,010 Gew.-% S,

max. 0,8 Gew.-% Cr + Mo,

max. 0,05 Gew.-% Ti,

max. 0,0050 Gew.-% B, und

min. 0,010 Gew.-% AI,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Im Lieferzustand, d.h. vor einer Wärmebehandlung und

schnellen Abkühlung, beträgt die Streckgrenze Re der

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.

Der verwendete pulver- oder drahtförmige Zusatzwerkstoff 10 weist beispielsweise folgende chemische Zusammensetzung auf:

0, 1 Gew. -% C,

0,8 Gew.-% Si,

1,8 Gew.-% Mn,

0,35 Gew.-% Cr,

0., 6 Gew.-% Mo, und

2,25 Gew.-% Ni,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

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

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' .

Die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele

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

Laserstrahl auch derart fokussiert werden, dass der längliche Fokus 6' im Schweißnahtbereich ein im Wesentlichen ovales oder polygonales Querschnittsprofil (Fokusprofil) aufweist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü 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

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

Wesentlichen fluchtend zur Schweißnaht (11) erstreckt und eine Länge aufweist, die mindestens das 1,5-fache seiner Breite beträgt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (6) derart fokussiert wird, dass der längliche Fokus (6')im Schweißnahtbereich ein im

Wesentlichen rechteckiges, ovales oder polygonales

Fokusprofil aufweist.

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

aufweist .

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 .

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Fokus (6') im

Schweißnahtbereich eine Fokusfläche im Bereich von

1,2 mm² bis 3,0 mm² aufweist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserfokus (6') mit einer

Schweißgeschwindigkeit im Bereich von 5 bis 10 m/min entlang des Fügestoßes (3) geführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit dem Laserstrahl (6)

erzeugten Schweißbad ein eine Durchmischung des

Schweißbades (8) bewirkender Zusatzwerkstoff (10) zugegeben wird.

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.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Beschichtung der miteinander zu verschweißenden Stahlplatinen oder

Stahlbänder (1, 2; 2') eine Aluminium oder eine

Aluminiumlegierung enthaltende metallische Beschichtung ist.

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 .

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch

gekennzeichnet, dass das Schweißbad (8) während des

Laserschweißens mit Schutzgas beaufschlagt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzgas reines Argon oder ein Gemisch aus Argon und Kohlendioxid verwendet wird.