WO2015189019A1 - Method and apparatus for laser-welding two components by forming two partial weld seams; corresponding composite component having a particular thickness - Google Patents

Method and apparatus for laser-welding two components by forming two partial weld seams; corresponding composite component having a particular thickness Download PDF

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WO2015189019A1
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Definitions

  • the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention and a composite component, which was prepared by a method according to the invention.
  • a method according to the preamble of claim 1 is already known from practice and is used to produce a weld between two components.
  • the material of the two components in the region of the weld seam to be formed is melted from one side of the two components.
  • the known method is applicable in practice only for components which have a certain minimum thickness in the region of the weld.
  • made of metal components meant here are, for example, films, tapes, sheets, pipes, etc.
  • components which have a thickness of between 0.05 mm and 2 mm in the area of the butt weld are not optimally suited to the known method. In particular, it comes in its application
  • the invention has the object, a method for welding two components according to the preamble of claim 1 such that high quality
  • Weld seams between the components can be achieved.
  • the method should also serve to be able to weld together relatively thin components in the area of the weld, without, for example, requiring elaborate reworking in the area of the weld seam, such as, for example, welding seams. Rollers are required.
  • Material of the two components is melted only over a portion of the height or thickness of the two components, can be achieved that either (eg when using a laser beam device) is a relatively low energy input from the respective side of the components forth, which is a complete Melting of the two components prevents, or that For example (also when using a laser beam), the exposure time of the energy to the respective component side is relatively low.
  • the two partial welds in which the material of the components is melted, have approximately the same weld depth. As a result, for example, delays in the component assembly produced from the two components can be avoided or minimized after the weld has solidified.
  • Part welds together corresponds at least to the thickness of the two components in the region of the end faces. This ensures that the material of the two components is melted over its entire height or thickness or that the weld is formed over the entire height of the component. This makes it possible to produce particularly strong connections between the two components.
  • Partial welds temporally and / or locally separated takes place, such that the material of a first part of the weld is solidified before the
  • the preferred use of laser beams has the
  • the energy input of laser beams in the surfaces of the components can be controlled very precisely or monitored process technically. This is particularly useful or necessary in connection with relatively thin components.
  • the method according to the invention should not be limited to the use of laser beams for melting the material of the components. Rather, others can Welding techniques (such as MIG, TIG, plasma, electron welding, etc.) are used.
  • the melting of the material of the components preferably takes place in that the at least one laser beam is moved along the components on the upper side and / or the lower side in the region of the end sides of the components.
  • the at least one laser beam or its focal point in a stationary manner, and to move the two components relative to the focal point of the at least one laser beam.
  • this is so far more complicated than when using relatively thin materials, a relative movement of the two components in the region of the weld seam to be formed must be avoided, so that relatively complex clamping and feed devices for the components would be required in the rule.
  • the region of the butt weld or seam is rolled to form a flat surface.
  • the invention also includes a component composite, which after a
  • the two components of the component composite have a thickness of between 0.05 mm and 2 mm in the region of the two end faces or the weld seam.
  • Such component assemblies are used for example in components of the
  • the device comprises a laser beam device which generates two laser beams, wherein a first laser beam on the upper side and a second laser beam on the underside of the components causes, and wherein the Foci of the two laser beams with respect to a feed direction between the components and the laser beams are offset from one another.
  • a laser beam device which generates two laser beams, wherein a first laser beam on the upper side and a second laser beam on the underside of the components causes, and wherein the Foci of the two laser beams with respect to a feed direction between the components and the laser beams are offset from one another.
  • Laser beams is chosen so large that a solidification of a previously melted by a first laser beam material is allowed before the second laser beam enters the region of the previously molten material.
  • FIG. 2 shows the area of the weld seam according to FIG. 1 in an enlarged view.
  • Fig. 5 shows a portion of the two components during the production of the weld by a method according to the invention, in
  • FIGS. 1 and 2 two components 1, 2 are shown, which by means of a
  • Weld 5 in the region of two preferably immediately adjacent end faces 3, 4 of the components 1, 2 are interconnected.
  • the two components 1, 2 are, in particular, metallic components in the form of thin foils or strips, the thickness d of the components 1, 2 being in the region of
  • Weld 5 is preferably between 0.05mm and 2mm.
  • the invention or the inventive method should not be limited to such thin components 1, 2, but can also be applied to components 1, 2, which have a greater thickness d in the region of the weld 5.
  • the weld seam 5 is formed by two partial welds 6, 7, each emanating from the top 8 and the bottom 9 of the composite component 10 formed from the two components 1, 2, wherein the Width b of each
  • Components 1, 2 decreases.
  • FIG. 5 From the representation of FIG. 5
  • Fig. 3 is a first means 100 for performing the
  • the device 100 has a laser beam device 101 (not shown in detail) for generating a (single) laser beam 102.
  • the laser beam 102 is by means of an optical device 105, for example, a collimating lens 106 and optical
  • the laser beam 102 is split into two laser beams 102a, 102b, which are focused on the upper side 8 and the lower side 9 of the two components 1, 2 via a focusing lens 1 1 1, 1 in a focal point 1 13, 1 14 act.
  • the power of the laser beams 102a, 102b is so large that a
  • the two partial welds 6, 7 are formed as a result of the offset a between the two focal points 13, 14, the two partial welds 6, 7 each still being a molten melt pool 15. 1 16 and an already solidified area 1 17, 1 18 have.
  • the size of the offset a between the two focal points 1 13, 1 14 and the height of the relative velocity of the two foci 1 13, 1 14 to the components 1, 2 that, for example, on the bottom 9 of the two components 1, 2 acting laser beam 102b acts on the components 1, 2, that by the
  • Laser beam 102b formed partial weld seam 7 at the said point is already solidified before the other laser beam 102a, the (upper) partial weld 6 is formed.
  • FIG. 4 shows a modified device 100a, which differs from the device 100 according to FIG. 3 substantially in that two separate laser beam devices 120, 121 are provided for generating a separate laser beam 122, 123 in each case.
  • the two laser beams 122, 123 are performed in analogy to the device 100 with an offset a on the top 8 and the bottom 9 of the two components 1, 2 in the region of the weld seam 5 to be formed (perpendicular to the component surface).
  • the method according to the invention or the devices 100, 100a described so far can be modified or modified in many ways without deviating from the idea of the invention.
  • a single Laser beam to be used which is first performed, for example, on the top 8, and then on the bottom 9 of the two components 1, 2 and the respective partial weld 6, 7 forms.

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Abstract

The invention relates to a method for welding two components (1, 2), in which the two parts (1, 2) are positioned with the end faces of the tow parts opposite each other, the material of the two components (1, 2) being melted in the region of the two end faces, to form a weld seam (5). The material of the two components (1, 2) is melted from the top side (8) and from the underside (9) of the components (1, 2) over a part-region of the thickness (d) of the two components (1, 2) to form two partial weld seams (6, 7).

Description

Beschreibung  description
Verfahren und Einrichtung zum Verschweißen zweier Bauteile sowie Method and device for welding two components as well
Bauteileverbund  components composite
Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile nach demPRIOR ART The invention relates to a method for welding two components after the
Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einen Bauteileverbund, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt und dient zum Herstellen einer Schweißnaht zwischen zwei Bauteilen. Dabei wird beim Stand der Technik das Material der beiden Bauteile im Bereich der auszubildenden Schweißnaht von einer Seite der beiden Bauteile her aufgeschmolzen. Das bekannte Verfahren ist in der Praxis nur bei Bauteilen anwendbar, die im Bereich der Schweißnaht eine bestimmte Mindestdicke aufweisen. Insbesondere beim Ausbilden von Schweißnähten bei relativ dünnen, aus Metall bestehenden Bauteilen, gemeint sind hier beispielsweise Folien, Bänder, Bleche, Rohre o.ä. Bauteile, die im Bereich der Stumpfnaht eine Dicke zwischen 0,05mm und 2mm aufweisen, ist das bekannte Verfahren jedoch nicht optimal geeignet. Insbesondere kommt es bei dessen Anwendung Preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention and a composite component, which was prepared by a method according to the invention. A method according to the preamble of claim 1 is already known from practice and is used to produce a weld between two components. In this case, in the prior art, the material of the two components in the region of the weld seam to be formed is melted from one side of the two components. The known method is applicable in practice only for components which have a certain minimum thickness in the region of the weld. In particular, when forming welds in relatively thin, made of metal components, meant here are, for example, films, tapes, sheets, pipes, etc. However, components which have a thickness of between 0.05 mm and 2 mm in the area of the butt weld are not optimally suited to the known method. In particular, it comes in its application
typischerweise zu qualitätsreduzierenden Fehlern, die sich beispielsweise in Löchern in der Schweißnaht aufgrund eines relativ hohen Energieeintrags, Einschnürungen an den Bauteilekanten bei passendem Energieeintrag oder keiner Verbindung der beiden Bauteile über die gesamte Dicke der Bauteile bei zu geringem Energieeintrag äußern. typically to quality-reducing errors that manifest themselves, for example, in holes in the weld due to a relatively high energy input, constrictions on the component edges at the appropriate energy input or no connection of the two components over the entire thickness of the components at low energy input.
Daher wird in der Praxis bei den angesprochenen, eine relativ geringe Dicke im Bereich der Schweißnaht aufweisenden Bauteile üblicherweise eine I- Schweißnaht an einem Überlappungsstoß zwischen den beiden Bauteilen erzeugt. Jedoch kann es auch hierbei zu qualitätsmindernden Effekten kommen.Therefore, in practice, in the case of the aforementioned components, which have a relatively small thickness in the region of the weld seam, an I-weld is usually produced at an overlap joint between the two components. However, this can also lead to quality-reducing effects.
Darüber hinaus muss ein derartiger Bauteileverbund, wenn dieser insgesamt gesehen eine bestimmte Höchstdicke im Bereich der Schweißnaht nicht überschreiten darf, ggf. aufwendig (mechanisch) nachbearbeitet werden, beispielsweise durch Walzen oder ähnliche Prozesse. In addition, such a composite component, if this total Seen a certain maximum thickness in the region of the weld may not exceed, if necessary, consuming (mechanically) be post-processed, for example, by rolling or similar processes.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass qualitativ hochwertigeBased on the illustrated prior art, the invention has the object, a method for welding two components according to the preamble of claim 1 such that high quality
Schweißnähte zwischen den Bauteilen erzielt werden können. Insbesondere soll das Verfahren auch dazu dienen, im Bereich der Schweißnaht relativ dünn ausgebildete Bauteile miteinander verschweißen zu können, ohne dass beispielsweise aufwendige Nachbearbeitungen im Bereich der Schweißnaht, wie z.B. Walzen, erforderlich sind. Weld seams between the components can be achieved. In particular, the method should also serve to be able to weld together relatively thin components in the area of the weld, without, for example, requiring elaborate reworking in the area of the weld seam, such as, for example, welding seams. Rollers are required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Material der beiden Bauteile zur Ausbildung zweier Teilschweißnähte über einen Teilbereich der Dicke der beiden Bauteile von der Oberseite und derThis object is achieved in a method for welding two components with the features of claim 1, characterized in that the material of the two components to form two partial welds over a portion of the thickness of the two components from the top and the
Unterseite der Bauteile her aufgeschmolzen wird. Dies hat zur Folge, dass insbesondere die qualitätsmindernden Effekte, die zum Beispiel bei einem relativ hohen Energieeintrag in die Bauteile entstehen, wenn das Material der beiden Bauteile vollständig durch beispielsweise einen Laserstrahl aufgeschmolzen wird, vermieden werden. Dieser positive erfindungsgemäße Effekt lässt sich dadurch erklären, dass sozusagen zwei voneinander getrennte Schweißnähte von beiden Bauteilseiten her ausgebildet werden, wobei die beiden Schweißnähte jeweils nur über einen Teilbereich in der Höhe bzw. Dicke der beiden Bauteile reichen. Somit wird ein vollständiges Aufschmelzen des Materials der beiden Bauteile während eines einzigen Prozessschrittes vermieden. Der Effekt, dass dasBottom of the components is melted ago. This has the consequence that, in particular, the quality-reducing effects that arise, for example, at a relatively high energy input into the components, when the material of the two components is completely melted by, for example, a laser beam can be avoided. This positive effect according to the invention can be explained by the fact that, as it were, two separate weld seams are formed from both sides of the component, wherein the two weld seams each extend only over a partial region in the height or thickness of the two components. Thus, a complete melting of the material of the two components is avoided during a single process step. The effect that that
Material der beiden Bauteile jeweils nur über einen Teilbereich der Höhe bzw. Dicke der beiden Bauteile aufgeschmolzen wird, lässt sich dadurch erzielen, dass entweder (z.B. bei Verwendung einer Laserstrahleinrichtung) ein relativ geringer Energieeintrag von der jeweiligen Seite der Bauteile her erfolgt, die ein vollständiges Aufschmelzen der beiden Bauteile verhindert, oder dass beispielsweise (ebenfalls bei Verwendung eines Laserstrahls) die Einwirkzeit der Energie auf die jeweilige Bauteilseite relativ gering ist. Material of the two components is melted only over a portion of the height or thickness of the two components, can be achieved that either (eg when using a laser beam device) is a relatively low energy input from the respective side of the components forth, which is a complete Melting of the two components prevents, or that For example (also when using a laser beam), the exposure time of the energy to the respective component side is relatively low.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden zweier Bauteile sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the method according to the invention for connecting two components are listed in the subclaims.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die beiden Teilschweißnähte, in denen das Material der Bauteile aufgeschmolzen wird, in etwa die gleiche Schweißnahttiefe aufweisen. Dadurch lassen sich beispielsweise Verzüge an dem aus den beiden Bauteilen hergestellten Bauteileverbund nach dem Erstarren der Schweißnaht vermeiden bzw. minimieren. It is particularly preferred if the two partial welds, in which the material of the components is melted, have approximately the same weld depth. As a result, for example, delays in the component assembly produced from the two components can be avoided or minimized after the weld has solidified.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Schweißnahttiefen der beiden It is particularly preferred if the weld depths of the two
Teilschweißnähte zusammen mindestens der Dicke der beiden Bauteile im Bereich der Stirnseiten entspricht. Dadurch ist sichergestellt, dass das Material der beiden Bauteile über deren gesamte Höhe bzw. Dicke aufgeschmolzen wird bzw. dass die Schweißnaht über die gesamte Bauteilhöhe ausgebildet wird. Dadurch lassen sich besonders feste Verbindungen zwischen den beiden Bauteilen herstellen. Part welds together corresponds at least to the thickness of the two components in the region of the end faces. This ensures that the material of the two components is melted over its entire height or thickness or that the weld is formed over the entire height of the component. This makes it possible to produce particularly strong connections between the two components.
Um zu vermeiden, dass das Material der beiden Bauteile zu einem bestimmten Zeitpunkt über deren gesamte Dicke bzw. Höhe aufgeschmolzen ist, ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Ausbilden der beiden In order to avoid that the material of the two components is melted at a certain time over its entire thickness or height, it is particularly preferred that the formation of the two
Teilschweißnähte zeitlich und/oder örtlich voneinander getrennt erfolgt, derart, dass das Material einer ersten Teilschweißnaht erstarrt ist, bevor das Partial welds temporally and / or locally separated takes place, such that the material of a first part of the weld is solidified before the
Aufschmelzen des Materials der zweiten Teilschweißnaht erfolgt.  Melting of the material of the second part of the weld takes place.
Besonders bevorzugt ist es, das Aufschmelzen des Materials der beiden Bauteile mittels wenigstens eines Laserstrahls, vorzugsweise mittels zweier Lagerstrahlen durchzuführen. Die bevorzugte Verwendung von Laserstrahlen hat den It is particularly preferred to carry out the melting of the material of the two components by means of at least one laser beam, preferably by means of two bearing jets. The preferred use of laser beams has the
Hintergrund, dass sich der Energieeintrag von Laserstrahlen in die Oberflächen der Bauteile sehr genau steuern bzw. prozesstechnisch überwachen lässt. Dies ist insbesondere im Zusammenhang bei relativ dünnen Bauteilen sinnvoll bzw. erforderlich. Ergänzend wird erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von Laserstrahlen zum Aufschmelzen des Materials der Bauteile beschränkt sein soll. Vielmehr können auch andere Schweißtechniken (wie MIG-, WIG-, Plasma-, Elektronenschweißen o.ä.) eingesetzt werden. Background, that the energy input of laser beams in the surfaces of the components can be controlled very precisely or monitored process technically. This is particularly useful or necessary in connection with relatively thin components. In addition, it is mentioned that the method according to the invention should not be limited to the use of laser beams for melting the material of the components. Rather, others can Welding techniques (such as MIG, TIG, plasma, electron welding, etc.) are used.
Bei Verwendung wenigstens eines Laserstrahls erfolgt das Aufschmelzen des Materials der Bauteile bevorzugt dadurch, dass der wenigstens eine Laserstrahl entlang der Bauteile auf der Oberseite und/oder der Unterseite im Bereich der Stirnseiten der Bauteile bewegt wird. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, den wenigstens einen Laserstrahl bzw. dessen Brennpunkt ortsfest anzuordnen, und die beiden Bauteile relativ zu dem Brennpunkt des wenigstens eine Laserstrahls zu bewegen. Dies ist jedoch insofern aufwendiger, als bei Verwendung relativ dünner Materialien eine Relativbewegung der beiden Bauteile im Bereich der auszubildenden Schweißnaht vermieden werden muss, so dass in der Regel relativ aufwendige Spann- und Vorschubeinrichtungen für die Bauteile erforderlich wären. When using at least one laser beam, the melting of the material of the components preferably takes place in that the at least one laser beam is moved along the components on the upper side and / or the lower side in the region of the end sides of the components. Alternatively, however, it is also conceivable to arrange the at least one laser beam or its focal point in a stationary manner, and to move the two components relative to the focal point of the at least one laser beam. However, this is so far more complicated than when using relatively thin materials, a relative movement of the two components in the region of the weld seam to be formed must be avoided, so that relatively complex clamping and feed devices for the components would be required in the rule.
Zur weiteren Verbesserung der Oberflächenqualität der beiden Bauteile nach dem Ausbilden der Schweißnaht kann es vorgesehen sein, dass der Bereich der Stumpf- bzw. Schweißnaht zur Ausbildung einer ebenen Oberfläche gewalzt wird. To further improve the surface quality of the two components after the formation of the weld, it may be provided that the region of the butt weld or seam is rolled to form a flat surface.
Die Erfindung umfasst auch einen Bauteileverbund, der nach einem The invention also includes a component composite, which after a
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Insbesondere weisen die beiden Bauteile des Bauteileverbunds dabei im Bereich der beiden Stirnseiten bzw. der Schweißnaht eine Dicke zwischen 0,05mm und 2mm auf. Derartige Bauteileverbunde finden beispielsweise Verwendung bei Bauteilen der inventive method was prepared. In particular, the two components of the component composite have a thickness of between 0.05 mm and 2 mm in the region of the two end faces or the weld seam. Such component assemblies are used for example in components of the
Kraftstoffeinspritzung, bei Gehäuseteilen von Gebrauchsgütern, bei KFZ- Karosseriebauteilen usw. Besonders vorteilhaft ist, dass es aufgrund der Erfindung möglich ist, anstatt der üblicherweise vorgesehenen  Fuel injection, in housing parts of consumer goods, in automotive body components, etc. It is particularly advantageous that it is possible due to the invention, instead of the usual provided
Überlappungsnähte Stumpfnähte ausbilden zu können, so dass sich insgesamt eine Materialeinsparung an dem Bauteileverbund sowie ohne aufwendigesOverlap seams to be able to form butt seams, so that overall a material saving on the component assembly and without consuming
Nacharbeiten optisch hochwertige Schweißnähte erzielen lassen. Rework optically high-quality welds can be achieved.
Bei einer Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Laserstrahleinrichtung aufweist, die zwei Laserstrahlen erzeugt, wobei ein erster Laserstrahl auf die Oberseite und ein zweiter Laserstrahl auf die Unterseite der Bauteile bewirkt, und wobei die Brennpunkte der beiden Laserstrahlen in Bezug zu einer Vorschubrichtung zwischen den Bauteilen und den Laserstrahlen versetzt zueinander angeordnet sind. Eine derartige Ausbildung der Vorrichtung ermöglicht es, dass das Material der beiden Bauteile an einer Stelle durch die zwei Laserstrahlen nicht gleichzeitig aufgeschmolzen ist, wenn der Versatz zwischen den Brennpunkten der beidenIn a device for carrying out the method according to the invention, it is provided that the device comprises a laser beam device which generates two laser beams, wherein a first laser beam on the upper side and a second laser beam on the underside of the components causes, and wherein the Foci of the two laser beams with respect to a feed direction between the components and the laser beams are offset from one another. Such a construction of the device makes it possible that the material of the two components at one point by the two laser beams is not melted simultaneously when the offset between the focal points of the two
Laserstrahlen derart groß gewählt wird, dass ein Erstarren eines zuvor durch einen ersten Laserstrahl aufgeschmolzenen Materials ermöglicht wird, bevor der zweite Laserstrahl in den Bereich des zuvor aufgeschmolzenen Materials gelangt. Laser beams is chosen so large that a solidification of a previously melted by a first laser beam material is allowed before the second laser beam enters the region of the previously molten material.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. This shows in:
Fig. 1 zwei, mittels einer Schweißnaht nach einem erfindungsgemäßen Fig. 1 two, by means of a weld according to the invention
Verfahren verbundene Bauteile im Längsschnitt, Fig. 2 den Bereich der Schweißnaht gemäß Fig. 1 in vergrößerter  FIG. 2 shows the area of the weld seam according to FIG. 1 in an enlarged view. FIG
Darstellung,  Presentation,
Fig. 3 Fig. 3
und and
Fig. 4 jeweils eine Vorrichtung zum Durchführen des  4 each a device for performing the
erfindungsgemäßen Verfahrens in unterschiedlichen  inventive method in different
Ausführungsformen in schematischer Darstellung und  Embodiments in a schematic representation and
Fig. 5 einen Teilbereich der beiden Bauteile während der Herstellung der Schweißnaht nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, imFig. 5 shows a portion of the two components during the production of the weld by a method according to the invention, in
Längsschnitt. Longitudinal section.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. In den Fig. 1 und 2 sind zwei Bauteile 1 , 2 dargestellt, die mittels einer The same components or components with the same function are provided in the figures with the same reference numerals. In FIGS. 1 and 2, two components 1, 2 are shown, which by means of a
Schweißnaht 5 im Bereich zweier vorzugsweise unmittelbar aneinander liegender Stirnseiten 3, 4 der Bauteile 1 , 2 miteinander verbunden sind. Bei den beiden Bauteilen 1 , 2 handelt es sich insbesondere um metallische Bauteile in Form von dünnen Folien oder Bändern, wobei die Dicke d der Bauteile 1 , 2 im Bereich derWeld 5 in the region of two preferably immediately adjacent end faces 3, 4 of the components 1, 2 are interconnected. The two components 1, 2 are, in particular, metallic components in the form of thin foils or strips, the thickness d of the components 1, 2 being in the region of
Schweißnaht 5 vorzugsweise zwischen 0,05mm und 2mm beträgt. Die Erfindung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren soll jedoch nicht auf derartig dünne Bauteile 1 , 2 beschränkt sein, sondern lässt sich auch bei Bauteilen 1 , 2 anwenden, die im Bereich der Schweißnaht 5 eine größere Dicke d aufweisen. Weld 5 is preferably between 0.05mm and 2mm. However, the invention or the inventive method should not be limited to such thin components 1, 2, but can also be applied to components 1, 2, which have a greater thickness d in the region of the weld 5.
Wie insbesondere anhand der Darstellung der Fig. 2 erkennbar ist, ist die Schweißnaht 5 durch zwei Teilschweißnähte 6, 7 ausgebildet, die jeweils von der Oberseite 8 bzw. der Unterseite 9 des aus den beiden Bauteilen 1 , 2 gebildeten Bauteileverbunds 10 ausgehen, wobei die Breite b der jeweiligen As can be seen in particular with reference to the representation of FIG. 2, the weld seam 5 is formed by two partial welds 6, 7, each emanating from the top 8 and the bottom 9 of the composite component 10 formed from the two components 1, 2, wherein the Width b of each
Teilschweißnaht 6, 7 mit zunehmender Eindringtiefe in das Material der beidenPartial weld 6, 7 with increasing penetration into the material of the two
Bauteile 1 , 2 abnimmt. Insbesondere ist aus der Darstellung der Fig. 5 Components 1, 2 decreases. In particular, from the representation of FIG. 5
erkennbar, dass die beiden Teilschweißnähte 6, 7 jeweils eine Schweißnahttiefe t-ι und t2 aufweisen, die etwas größer ist als die Hälfte der Dicke d der beiden Bauteile 1 , 2. recognizable that the two partial welds 6, 7 each have a weld depth t-ι and t 2 , which is slightly larger than half the thickness d of the two components 1, 2nd
In der Fig. 3 ist eine erste Einrichtung 100 zum Durchführen des In Fig. 3 is a first means 100 for performing the
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Einrichtung 100 weist eine im Einzelnen nicht dargestellte Laserstrahleinrichtung 101 zur Erzeugung eines (einzigen) Laserstrahls 102 auf. Der Laserstrahl 102 wird mittels einer optischen Einrichtung 105, die beispielsweise eine Kollimationslinse 106 sowie optischeinventive method shown. The device 100 has a laser beam device 101 (not shown in detail) for generating a (single) laser beam 102. The laser beam 102 is by means of an optical device 105, for example, a collimating lens 106 and optical
Spiegel 107 bis 1 10 aufweist, in Richtung der Bauteile 1 , 2 gelenkt. Mittels der optischen Einrichtung 105 wird der Laserstrahl 102 in zwei Laserstrahlen 102a, 102b aufgeteilt, die über eine Fokusierlinse 1 1 1 , 1 12 auf die Oberseite 8 bzw. der Unterseite 9 der beiden Bauteile 1 , 2 auf diese in einem Brennpunkt 1 13, 1 14 einwirken. Die Leistung der Laserstrahlen 102a, 102b ist so groß, dass einMirror 107 to 1 10, directed in the direction of the components 1, 2. By means of the optical device 105, the laser beam 102 is split into two laser beams 102a, 102b, which are focused on the upper side 8 and the lower side 9 of the two components 1, 2 via a focusing lens 1 1 1, 1 in a focal point 1 13, 1 14 act. The power of the laser beams 102a, 102b is so large that a
Aufschmelzen des Materials der beiden Bauteile 1 , 2 im Bereich der aneinander liegenden Stirnseiten 3, 4 ermöglicht wird. Wesentlich ist, dass die beiden Brennpunkte 1 13, 1 14 der beiden Laserstrahlen 102a, 102b in Bezug zu einer Vorschubrichtung 15 zwischen den beiden Laserstrahlen 102a, 102b und den Bauteilen 1 , 2 im Bereich der auszubildenden Schweißnaht 5 einen Versatz a aufweisen. Die Relativbewegung zwischen den beiden Laserstrahlen 102a, 102b zu den Bauteilen 1 , 2 findet entweder durch eine Relativbewegung der beiden Bauteile 1 , 2 zu den Brennpunkten 1 13, 1 14, oder aber durch eine Bewegung der Laserstrahlen 102a, 102b durch eine entsprechende Stelleinrichtung bzw. Melting of the material of the two components 1, 2 in the region of the abutting end faces 3, 4 is made possible. It is essential that the two foci 13, 14 of the two laser beams 102a, 102b have an offset a in relation to a feed direction 15 between the two laser beams 102a, 102b and the components 1, 2 in the region of the weld seam 5 to be formed. The relative movement between the two laser beams 102a, 102b to the components 1, 2 takes place either by a relative movement of the two components 1, 2 to the focal points 1 13, 1 14, or by a movement of the laser beams 102a, 102b by a corresponding adjusting device or
optische Einrichtung zu den ortsfest angeordneten Bauteilen 1 , 2 statt. optical device to the stationary components 1, 2 instead.
Beim Erzeugen der Schweißnaht 5 bilden sich entsprechend der Darstellung der Fig. 5 infolge des Versatzes a zwischen den beiden Brennpunkten 1 13, 1 14 die zwei Teilschweißnähte 6, 7 aus, wobei die beiden Teilschweißnähte 6, 7 jeweils ein noch flüssiges Schmelzbad 1 15, 1 16 und einen bereits erstarrten Bereich 1 17, 1 18 aufweisen. Insbesondere ist durch die Größe des Versatzes a zwischen den beiden Brennpunkten 1 13, 1 14 sowie die Höhe der Relativgeschwindigkeit der beiden Brennpunkte 1 13, 1 14 zu den Bauteilen 1 , 2 sichergestellt, dass beispielsweise der auf die Unterseite 9 der beiden Bauteile 1 , 2 einwirkende Laserstrahl 102b derart auf die Bauteile 1 , 2 einwirkt, dass die durch den When producing the weld 5, as shown in FIG. 5, the two partial welds 6, 7 are formed as a result of the offset a between the two focal points 13, 14, the two partial welds 6, 7 each still being a molten melt pool 15. 1 16 and an already solidified area 1 17, 1 18 have. In particular, it is ensured by the size of the offset a between the two focal points 1 13, 1 14 and the height of the relative velocity of the two foci 1 13, 1 14 to the components 1, 2 that, for example, on the bottom 9 of the two components 1, 2 acting laser beam 102b acts on the components 1, 2, that by the
Laserstrahl 102b ausgebildete Teilschweißnaht 7 an der besagten Stelle bereits erstarrt ist, bevor der andere Laserstrahl 102a die (obere) Teilschweißnaht 6 ausbildet. Laser beam 102b formed partial weld seam 7 at the said point is already solidified before the other laser beam 102a, the (upper) partial weld 6 is formed.
In der Fig. 4 ist eine modifizierte Einrichtung 100a dargestellt, die sich von der Einrichtung 100 gemäß der Fig. 3 im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass zwei getrennte Laserstrahleinrichtungen 120, 121 zur Erzeugung jeweils eines separaten Laserstrahls 122, 123 vorgesehen sind. Die beiden Laserstrahlen 122, 123 werden in Analogie zu der Einrichtung 100 mit einem Versatz a auf die Oberseite 8 bzw. die Unterseite 9 der beiden Bauteile 1 , 2 im Bereich der auszubildenden Schweißnaht 5 (senkrecht zur Bauteiloberfläche) geführt. FIG. 4 shows a modified device 100a, which differs from the device 100 according to FIG. 3 substantially in that two separate laser beam devices 120, 121 are provided for generating a separate laser beam 122, 123 in each case. The two laser beams 122, 123 are performed in analogy to the device 100 with an offset a on the top 8 and the bottom 9 of the two components 1, 2 in the region of the weld seam 5 to be formed (perpendicular to the component surface).
Das soweit beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Einrichtungen 100, 100a können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, das Verfahren bzw. die Einrichtungen 100, 100a derart auszugestalten, dass kein (örtlicher) Versatz a zwischen den beiden Brennpunkten 1 13, 1 14 ausgebildet ist, sondern dass die Laserstrahlen zeitlich nacheinander über die Oberseite 8 bzw. die Unterseite 9 der beiden Bauteile 1 , 2 geführt werden, derart, dass der zeitlich nachfolgende Laserstrahl auf einen Bereich der beiden Bauteile 1 , 2 trifft, bei dem die zuvor ausgebildete Teilschweißnaht 6, 7 bereits erstarrt ist.The method according to the invention or the devices 100, 100a described so far can be modified or modified in many ways without deviating from the idea of the invention. Thus, it is conceivable, for example, to configure the method or devices 100, 100a in such a way that no (local) offset a is formed between the two focal points 13, 14, but rather that the laser beams successively over the top side 8 or Bottom 9 of the two components 1, 2 are guided, such that the temporally subsequent laser beam strikes a region of the two components 1, 2, in which the previously formed partial weld 6, 7 is already solidified.
Ferner kann es vorgesehen sein, anstelle zweier Laserstrahlen einen einzigen Laserstrahl zu verwenden, der zunächst beispielsweise über die Oberseite 8, und anschließend über die Unterseite 9 der beiden Bauteile 1 , 2 geführt wird und die jeweilige Teilschweißnaht 6, 7 ausbildet. Furthermore, it can be provided, instead of two laser beams a single Laser beam to be used, which is first performed, for example, on the top 8, and then on the bottom 9 of the two components 1, 2 and the respective partial weld 6, 7 forms.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Verfahren zum Verschweißen zweier Bauteile (1 , 2), bei dem die beiden Bauteile (1 , 2) zur Ausbildung einer Schweißnaht (5) mit Stirnseiten (3, 4) zueinander gegenüberliegend positioniert werden, wobei das Material der beiden Bauteile (1 , 2) im Bereich der beiden Stirnseiten (3, 4) 1 . Method for welding two components (1, 2), in which the two components (1, 2) are positioned opposite one another to form a weld seam (5) with end faces (3, 4), the material of the two components (1, 2 ) in the area of the two end faces (3, 4)
aufgeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der beiden Bauteile (1 , 2) zur Ausbildung zweier is melted, characterized in that the material of the two components (1, 2) is used to form two
Teilschweißnähte (6, 7) über einen Teilbereich der Dicke (d) der beiden Bauteile (1 , 2) von der Oberseite (8) und der Unterseite (9) der Bauteile (1 , 2) her aufgeschmolzen wird. Partial weld seams (6, 7) are melted over a portion of the thickness (d) of the two components (1, 2) from the top (8) and the bottom (9) of the components (1, 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , 2. Method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die beiden Teilschweißnähte (6, 7) in etwa die gleiche that the two partial weld seams (6, 7) are approximately the same
Schweißnahttiefe (t-ι, t2) aufweisen. Have weld depth (t-ι, t 2 ).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. Method according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Schweißnahttiefen (t-ι, t2) der beiden Teilschweißnähte (6, 7) zusammen mindestens der Dicke (d) der beiden Bauteile (1 , 2) im Bereich der Stirnseiten (3, 4) entspricht. that the weld seam depths (t-ι, t 2 ) of the two partial weld seams (6, 7) together correspond to at least the thickness (d) of the two components (1, 2) in the area of the end faces (3, 4).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Method according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Ausbilden der beiden Teilschweißnähte (6, 7) zeitlich und/oder örtlich voneinander getrennt erfolgt, derart, dass das Material einer ersten Teilschweißnaht (6, that the two partial weld seams (6, 7) are formed separately in time and/or location, such that the material of a first partial weld seam (6,
7) erstarrt ist, bevor das Aufschmelzen des Materials der zweiten Teilschweißnaht (7, 6) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7) has solidified before the material of the second partial weld seam (7, 6) melts. Method according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Aufschmelzen des Materials der beiden Bauteile (1 , 2) mittels wenigstens eines Laserstrahls (102a, 102b; 122, 123), vorzugsweise mittels zweier Laserstrahlen (102a, 102b; 122, 123), erfolgt. that the material of the two components (1, 2) is melted by means of at least one laser beam (102a, 102b; 122, 123), preferably by means of two laser beams (102a, 102b; 122, 123).
Verfahren nach Anspruch 5, Method according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der wenigstens eine Laserstrahl (102a, 102b; 122, 123) entlang der Bauteile (1 , 2) auf der Oberseite (8) und/oder der Unterseite (9) im Bereich der Stirnseiten (3, 4) der Bauteile (1 , 2) bewegt wird. that the at least one laser beam (102a, 102b; 122, 123) along the components (1, 2) on the top (8) and / or the bottom (9) in the area of the end faces (3, 4) of the components (1, 2) is moved.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Method according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Bereich der Schweißnaht (5) zur Ausbildung einer ebenen that the area of the weld seam (5) to form a flat
Oberfläche gewalzt wird. Surface is rolled.
Einrichtung (100; 100a) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Device (100; 100a) for carrying out the method according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass wenigstens eine Laserstrahleinrichtung (101 ; 120, 121 ) vorgesehen ist, die zwei Laserstrahlen (102a, 102b; 122, 123) erzeugt, wobei ein erster Laserstrahl (102a; 122) auf die Oberseite in that at least one laser beam device (101; 120, 121) is provided which generates two laser beams (102a, 102b; 122, 123), with a first laser beam (102a; 122) being directed onto the top
(8) und ein zweiter Laserstrahl (102b; 123) auf die Unterseite (8) and a second laser beam (102b; 123) on the underside
(9) der Bauteile (1 , 2) wirkt, und wobei die Brennpunkte (1 13, 1 14) der beiden Laserstrahlen (102a, 102b; 122, 123) in Bezug zu einer Vorschubrichtung (15) zwischen den Bauteilen (1 , 2) und den Laserstrahlen (102a, 102b; 122, 123) mit einem Versatz (a) zueinander angeordnet sind. (9) of the components (1, 2), and wherein the focal points (1 13, 1 14) of the two laser beams (102a, 102b; 122, 123) are in relation to a feed direction (15) between the components (1, 2 ) and the laser beams (102a, 102b; 122, 123) are arranged with an offset (a) to one another.
Bauteileverbund (10), hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, Component composite (10), produced by a method according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die beiden Bauteile (1 , 2) im Bereich der beiden Stirnseiten (3, 4) eine Dicke zwischen 0,05mm und 2mm aufweisen. that the two components (1, 2) in the area of the two end faces (3, 4) have a thickness between 0.05mm and 2mm.
10. Bauteileverbund nach Anspruch 9, 10. Component composite according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die beiden Bauteile (1 , 2) aus Metall bestehen. that the two components (1, 2) are made of metal.
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