WO2015104107A1 - Anpassung der parameter beim schweissverfahren am ende einer schweissnaht - Google Patents

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WO2015104107A1
WO2015104107A1 PCT/EP2014/076733 EP2014076733W WO2015104107A1 WO 2015104107 A1 WO2015104107 A1 WO 2015104107A1 EP 2014076733 W EP2014076733 W EP 2014076733W WO 2015104107 A1 WO2015104107 A1 WO 2015104107A1
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Nikolai Arjakine
Bernd Burbaum
Sergej Gook
Andrey Gumenyuk
Andreas Kreutzer
Michael Rethmeier
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Siemens Aktiengesellschaft
Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/28—Seam welding of curved planar seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/18—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using absorbing layers on the workpiece, e.g. for marking or protecting purposes

Definitions

  • the invention relates to a welding method in which at least one parameter is adapted at the end of the welding process.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • a possibly existing cavity is preferably filled with a ceramic powder and preferably also a forming gas (forming gas Ar + 18% CO 2 ). This will be during the
  • Welding prevents sagging of the weld.
  • the ceramic powder obtained by radiating laser radiation is additionally absorbed and is a rear wall of the hollow space ⁇ protected.
  • the figure shows a component 1, which consists of an outer component 11, on or in which a cover 21 is to be welded as a further component in the form of a ring.
  • the welding line and thus the subsequent weld seam are here marked with 4.
  • laser beam welding is used, however, any other plasma jet or welding beam may be used.
  • the laser beam is previously defocused and preferably at the same time the scan speed is reduced.
  • scanning speed the relative speed Zvi ⁇ rule welding beam is meant to be welded part 7 and 11, 21st
  • 21st For the laser radiation 7 to turn off the Sch diepro- process is transferred by a particular linear defocusing from the low ⁇ weld in the heat conduction welding, and in particular in time takes place also a defocus of at least 50mm.
  • the velocity is currency ⁇ rend of defocusing reduced so that the ratio of the beam diameter and scanning speed remains constant.

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Durch die Defokussierung und Verminderung der Geschwindigkeit zwischen Substrat und Schweißstrahl werden Risse am Ende einer Schweißnaht vermieden.

Description

Anpassung der Parameter beim Schweißverfahren am Ende einer
Schweißnaht
Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren, bei dem zumindest ein Parameter am Ende des Schweißverfahrens angepasst wird .
Beim Laserstrahlschweißen von Brennerkomponenten, insbeson- dere mit Kavitäten, wobei ein Deckel auf eine Kavität ge¬ schweißt wird, durch die flüssiger oder gasförmiger Brennstoff geführt wird, dürfen durch den Schweißprozess keine Wurzeldurchhänge nach dem Schweißen verbleiben. An diesen Wurzeldurchhängen könnten durch den Brennstoff Korrosionsvor- gänge ausgelöst werden, die zum Versagen der Brennerkompo¬ nente führen könnten. Speziell beim Ausschalten der Laserstrahlung darf sich kein kritischer Wurzeldurchhang bilden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem oben genannte Probleme gelöst werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
Um diesen Wurzeldurchhang zu vermeiden wurde eine Strategie entwickelt, den Laserschweißprozess vom Tiefschweißen in den Wärmeleitungsschweißprozess zu überführen.
Dies geschieht durch Defokussierung der Schweißstrahlung oder Laserstrahlung insbesondere bei konstanter Laserleistung. Da- durch wird die Intensitätsverteilung der Laserstrahlung an der Werkstückoberfläche so verkleinert, dass ein Übergang vom Tiefschweißen in das Wärmeleitungsschweißen stattfindet.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen. Der Vorteil des Verfahrens liegt in der Vermeidung von Durchhängen und bietet die Möglichkeit, Kavitäten insbesondere mit einem Deckel miteinander zu verschweißen. Die Figur zeigt schematisch eine Anordnung.
Die Figur und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Vorgeschlagen wird das Schweißen mit veränderten Parametern am Ende des Verfahrens, insbesondere beim Laserstrahlschwei¬ ßen von zwei Komponenten oder Subtraten 11, 21 nach dem Schemabild der Figur.
Ein ggf. vorhandener Hohlraum wird vorzugsweise mit einem Keramikpulver und vorzugsweise auch einem Formiergas (Formiergas Ar + 18% CO2) gefüllt. Dadurch wird während des
Schweißens ein Durchhang der Schweißnaht verhindert. Durch das Keramikpulver wird zusätzlich die durchstrahlende Laserstrahlung absorbiert und damit wird eine Rückwand des Hohl¬ raums geschützt.
Die Figur zeigt ein Bauteil 1, das aus einer äußeren Kompo- nente 11 besteht, auf bzw. in das ein Deckel 21 als weitere Komponente in Form eines Rings angeschweißt werden soll. Die Schweißlinie und damit die spätere Schweißnaht sind hier mit 4 gekennzeichnet. Bevorzugt wird ein Laserstrahlschweißen verwendet, jedoch kann jeder andere Plasmastrahl oder Schweißstrahl verwendet werden .
Vor dem Ende des Schweißverfahrens an dem Punkt 10, bei dem die Schweißnaht 4 endet oder hier in diesem Fall schließt, wird der Laserstrahl vorher defokussiert und vorzugsweise gleichzeitig die Scangeschwindigkeit reduziert. Als Scangeschwindigkeit ist die relative Geschwindigkeit zwi¬ schen Schweißstrahl 7 und zu schweißendem Teil 11, 21 gemeint . Für das Ausschalten der Laserstrahlung 7 wird der Schweißpro- zess durch eine insbesondere lineare Defokussierung vom Tief¬ schweißen in das Wärmeleitungsschweißen überführt, wobei insbesondere in der Zeit dann auch eine Defokussierung von zumindest 50mm stattfindet.
Vorzugsweise zusätzlich wird die Verfahrgeschwindigkeit wäh¬ rend des Defokussierens so verkleinert, dass der Quotient von Strahldurchmesser und Scangeschwindigkeit konstant bleibt.
Für den Schweißprozess bedeutet das, dass der Übergang Tief- schweißen/Wärmeleitungsschweißen mit Hilfe einer angepassten, Energieführung, insbesondere verkleinerten Leistungsdichte des Laserstrahls von vorzugsweise 3, 6*106W/cm auf
0, 3*106W/cm homogener bzw. moderater überführt wird. Dabei werden kleinere Wärmegradienten erzeugt, was die Ausbildung einer endkraterfreien Nahtwurzel am Ende der Schweißnaht be¬ günstigt .
Für den Schweißprozess bedeutet das, dass der Übergang Tief¬ schweißen/Wärmeleitungsschweißen mit Hilfe einer angepassten, insbesondere verkleinerten Geschwindigkeit von vorzugsweise v=2000mm/min auf v=500mm/min homogener bzw. moderater überführt wird, weil kleinere Wärmegradienten erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schweißen,
insbesondere entlang einer geschlossenen Linie (4), bei dem am Ende (10) der Schweißnaht (4) der Schweißstrahl (7) bezüglich der Linie (4) defokussiert wird,
insbesondere linear defokussiert wird und
dann auch optional die relative Geschwindigkeit zwischen Schweißstrahl (7) und zu schweißendem Substrat (11, 21) verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem ein Laserstrahlverfahren verwendet wird.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, bei dem eine geschlossen verlaufende Schweißnaht (4) herge- stellt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3,
bei dem eine Umschmelzung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3,
bei dem zwei Komponenten (11, 21) miteinander verbunden werden .
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2,
3, 4 oder 5,
bei dem der Abstand von Schweißgerät,
insbesondere vom Laser,
insbesondere beim Laser die Fokuslage,
und Oberfläche des Substrat (11, 21) zum Ende (10) der Schweißnaht (4) hin vergrößert wird,
insbesondere kontinuierlich vergrößert wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruch 1, 2, 3,
4, 5 oder 6,
bei dem ein Keramikpulver und
optional ein Formiergas
in einen Hohlraum der Substrate (11, 21) eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7,
bei dem der Quotient von Strahldurchmesser des Schweißstrahls,
insbesondere des Laserstrahls (7),
und relativer Geschwindigkeit konstant ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
bei dem die Leistungsdichte des Schweißstrahls (7)
insbesondere des Laserstrahls,
am Ende (10) der Schweißnaht (4)
auf 0,3*106W/cm reduziert wird,
insbesondere von 3, 6*106W/cm beginnend.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
bei dem die relative Geschwindigkeit zwischen Schweißstrah¬ lung (7),
insbesondere von Laserstrahl,
und Substraten (11, 21) auf 500mm/min reduziert wird, insbesondere von 2000mm/min beginnend.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 10,
bei dem der Fokus am Ende (10) der Schweißnaht (4) um 50mm verschoben ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004004958A2 (de) * 2002-07-03 2004-01-15 Winter Pipeline Gmbh Verfahren für fehlerfreies laserschweissen im start/stop-bereich
US20040182836A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-23 Wolfgang Becker Process for laser beam welding with reduced formation of end craters
US20040188394A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-30 Wolfgang Becker Process for laser welding with pre- and/or post-heating in the area of the weld seam
US20070175872A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Rhoades Lawrence J Laser back wall protection by particulate shading
JP2009523629A (ja) * 2006-01-19 2009-06-25 サブコア アルファ オーワイ レーザー溶接方法
US20100230390A1 (en) * 2007-04-16 2010-09-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laser-welding method for stacked workpieces
US20120211474A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Suzuki Motor Corporation Laser lap welding method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10342101B4 (de) * 2003-09-10 2010-08-19 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg Verfahren und Vorrichtung zum stoffschlüssigen Verbinden von dynamisch beanspruchten Fahrzeugkomponenten durch thermisches Schweißen, insbesondere Laserschweißen
DE10346072A1 (de) * 2003-09-26 2005-04-21 Erlas Erlanger Lasertechnik Gm Schweißverfahren, zusammengesetzter Körper und Verwendung einer Laseranlage zur Herstellung des zusammengesetzten Körpers
JP5114874B2 (ja) * 2005-09-30 2013-01-09 日産自動車株式会社 レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
JP4945362B2 (ja) * 2007-07-30 2012-06-06 本田技研工業株式会社 穿孔加工方法及びその装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004004958A2 (de) * 2002-07-03 2004-01-15 Winter Pipeline Gmbh Verfahren für fehlerfreies laserschweissen im start/stop-bereich
US20040182836A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-23 Wolfgang Becker Process for laser beam welding with reduced formation of end craters
US20040188394A1 (en) * 2003-02-28 2004-09-30 Wolfgang Becker Process for laser welding with pre- and/or post-heating in the area of the weld seam
JP2009523629A (ja) * 2006-01-19 2009-06-25 サブコア アルファ オーワイ レーザー溶接方法
US20070175872A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Rhoades Lawrence J Laser back wall protection by particulate shading
US20100230390A1 (en) * 2007-04-16 2010-09-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laser-welding method for stacked workpieces
US20120211474A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Suzuki Motor Corporation Laser lap welding method

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