WO2022171333A1 - Welded joint capable of carrying current - Google Patents

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WO2022171333A1
WO2022171333A1 PCT/EP2021/085627 EP2021085627W WO2022171333A1 WO 2022171333 A1 WO2022171333 A1 WO 2022171333A1 EP 2021085627 W EP2021085627 W EP 2021085627W WO 2022171333 A1 WO2022171333 A1 WO 2022171333A1
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WO
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gap
workpieces
depth
laser beam
weld
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Application number
PCT/EP2021/085627
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Inventor
Friedrich Lupp
Christian Werner
Sven Schlosshauer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/1224Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/206Laser sealing

Definitions

  • the invention relates to a current-carrying welded connection and a method for producing it.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • the method is used to produce a current-carrying welded connection between two metallic workpieces by means of laser beam welding.
  • “Current-carrying capacity” is understood to mean a welded joint that can conduct a current of 50 A and more permanently without the welded joint being heated above the permissible operating temperature due to the current flow.
  • the method has a step in which the joint surfaces of the Workpieces are placed one on top of the other in such a way that they form a joint gap that has a gap depth. whose weld seam depth is smaller than the gap depth
  • the laser beam is guided in such a way that at least two of the weld seams are at different levels in relation to the joint gap.
  • connection is a current-carrying laser beam welded connection between two metallic workpieces.
  • the welded connection is formed by two or more weld seams, which run in a joint gap having a gap depth, which is formed by surfaces of the workpieces lying against one another.
  • the two or more weld seams each have a weld seam depth that is smaller than the gap depth, and at least two of the weld seams are at different levels in relation to the joint gap.
  • the invention is based on a segmentation of a weld seam into two or more individual weld seams which, seen in the direction of the depth of the joint gap, lie one behind the other.
  • the joint gap is closed with a plurality of weld seams, each with smaller weld depths, preferably in successive weld runs. In this way, a joint gap of any depth can be closed independently of the welding depth that can be achieved with a laser beam.
  • the segmentation leads to a drastic reduction in the heat introduced during the connection process and thus to the fulfillment of any temperature restrictions.
  • Thomas Graf Lasers in material processing - research reports from the IFSW, University of Stuttgart, Institute for Beam Tools (IFSW), Kunststoff: Herbert Utz Verlag 2018, ISBN 978-3-8316-4738-5.
  • the standard disk lasers recommended for copper welding due to their low susceptibility to back reflections are currently only available up to 16 kW (e.g. lasers from Trumpf GmbH & Co. KG, Ditzingen, DE), apart from the beam quality that decreases with increasing laser beam power (expanded , poorly focused beam), resulting in an even higher power requirement. This limits the technical availability of the system technology and leads to relatively high investment costs.
  • the lower laser power required not only reduces the investment in the laser device, but also in its peripherals, such as e.g. B. cooler, optics, protective housing: overall, less complex system technology is required.
  • At least two of the weld seams lie in non-overlapping deep sections of the joint gap.
  • an inlay ie a metallic insert
  • a metallic insert is inserted into the joint gap. placed, which separates two or more welds from each other.
  • the inlays preferably correspond to the shapes of the joint gaps, i. H. an inlay can be designed as a ring in the case of a circular joint gap and as a rectangular strip in the case of a linear joint gap.
  • the inlays as well as the recesses of the workpieces can have a rectangular cross-section in order to facilitate their manufacture.
  • the weld seams are produced in a rough vacuum.
  • the vacuum serves to calm the weld.
  • high-quality weld seams can be produced, characterized by an almost homogeneous connection cross-section, no pores, no cracks and a resistance of ⁇ 100 pOhm.
  • the vacuum is advantageously in a range of less than 200 mbar.
  • the positive effect of the vacuum is more pronounced the lower the pressure.
  • a particularly advantageous compromise There is a difference between the effort required to generate the vacuum and the welding result at a vacuum of approx. 20 mbar.
  • the two metallic workpieces are made of copper or copper alloys. Both workpieces can be made of copper or of the same or different copper alloys. It is also possible that one of the workpieces is made of copper and the other workpiece is made of a copper alloy.
  • the two metallic workpieces are made of aluminum or aluminum alloys. Both workpieces can be made of aluminum or of the same or different aluminum alloys. It is also possible that one of the workpieces consists of aluminum and the other workpiece consists of an aluminum alloy.
  • heat management is practiced so that temperature restrictions are observed:
  • the workpieces are preferably allowed to cool down sufficiently before a second weld seam is produced.
  • the weld joint to be produced is preferably divided into as many smaller weld seams as are necessary to ensure that the workpieces do not overheat.
  • the workpieces are cooled, e.g. B. with liquid nitrogen.
  • FIG. 1 shows a section of an arrangement of two metal workpieces
  • Figure 2 is a plan view of the arrangement of Figure 1;
  • Figure 3 is a sectional view of a conventional welded joint of the two metal workpieces of Figure 1;
  • Figure 4 is a plan view of the weld of Figure 3;
  • FIG. 5 shows a section of a welded connection according to a first embodiment of the invention.
  • Sections and top views illustrating steps for producing a welded joint according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a section of an arrangement of two metallic workpieces 10, 20.
  • a first workpiece 10 designed as a rod is inserted into a circular through-hole of a second workpiece 20 designed as a plate with a thickness D, so that an end face 100 of the rod 10 lies in one plane with an end face 200 of the plate 20 .
  • a joint gap 3 is formed between the workpieces 10, 20, which gap has a depth T3 and a gap width B3.
  • the gap depth T3 of the joining gap corresponds to the thickness D of the plate 20.
  • FIG. 2 shows a plan view of the end faces 100, 200 of the workpiece arrangement 10, 20 shown in FIG the joint gap 3 formed between the rod 10 and the plate 20 with the gap width B3 can be seen.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a section and a plan view of a conventional welded connection, with which the two metallic workpieces 10, 20 shown in FIGS. 1 and 2 are connected in a materially bonded manner.
  • the weld seam 1 produced by a laser beam extends over the entire gap depth T3 of the joint gap 3.
  • FIG. 5 shows a section of a welded connection according to a first embodiment of the invention.
  • Two workpieces 10', 20' designed as metal plates of the same thickness each have a plate edge which serves as joining surfaces 11, 21. Since the workpieces 10 ', 20' lie against one another in such a way that their joining surfaces 11, 21 laterally limit a joining gap 3 with a rectangular cross section.
  • the respective center point of the weld seams 1, 2, measured in the direction along the depth of the joint gap 3, is defined as the position of the weld seams 1, 2.
  • the two welds 1, 2 are in non-overlapping Tiefenab sections DT31, DT32 of the joint gap 3, so are seen in Rich direction along the depth of the joint gap 3, one behind the other.
  • FIG. 6 shows a section of an arrangement of two metallic workpieces 10'', 20''.
  • a rod first workpiece 10" formed in a circular through-bore of a plate designed as a second workpiece 20" is inserted, so that an end face 100 of the rod 10'' lies in one plane with an end face 200 of the plate 20''.
  • the lower half of the plate 20'' is brought up to the rod 10'', forming a joint gap, while the upper half of the plate 20'' is at a distance from the rod 10''.
  • the plate 20'' ends in its upper half at a radius 23 which is larger than the radius 13 of the rod 10''; thus the rod 10'' is surrounded by an annular recess 5 ⁇ m in the upper half of the plate 20''.
  • FIG. 7 illustrates the geometry of the workpieces and weld seam shown in FIG. 6 using a plan view of the end faces 100, 200 of the workpieces 10'', 20''.
  • Figure 8 illustrates, starting from the in Figs. 6 and 7, a further step for producing a welded joint according to the invention between the workpieces 10'', 20''.
  • An inlay 6 designed as a ring is inserted into the annular recess 5 surrounding the rod 10''. This creates a first joint gap 7 between the inlay 6 and the rod 10'' and a second joint gap 8 between the inlay 6 and the plate 20''.
  • FIG. 9 illustrates the geometry of the workpieces and weld seam shown in FIG. 8 using a plan view on the end faces 100, 200 of the workpieces 10'', 20''.
  • Figure 10 illustrates, starting from the in Figs. 8 and 9 arrangement shown, a further step for producing a welded joint according to the invention between the workpieces corners 10'', 20''.
  • a weld seam 31 is produced between the inlay 6 and the rod 10'' by means of laser beam welding.
  • a weld seam 32 is produced between the inlay 6 and the plate 20'' by means of laser beam welding.
  • the inlay 6 is arranged in such a way that an annular cavity 33 is formed on the bottom of the inlay 6 facing away from the end faces 100, 200.
  • the cavity 33 which is formed due to the process in that the inlay 6 is not welded to the workpieces 10'', 20'' at its bottom facing away from the end faces 100, 200, should be as small as possible.
  • 16 kW is required with a conventional design as a single continuous weld seam, is separated into two weld seam segments, each 4 mm deep, then there is only one NIR laser with a laser beam power of 8 kW and, if necessary, an additional laser with 1 kW in the green wavelength range is necessary in order to produce high-quality weld seams with a welding depth of 4 mm.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The method according to the invention for producing a welded joint between two metal workpieces (10, 20) by means of laser-beam welding, the welded joint being capable of carrying current, comprises the following steps: placing joining surfaces (11, 21) of the workpieces (10, 20) together such that they form a joining gap (3) having a gap depth (T3), and guiding a laser beam (4) along the joining gap (3) at least twice, wherein, during each guidance, the workpieces (10, 20) are joined by means of an associated weld seam (1, 2), the weld seam depth (T1, T2) of which is less than the gap depth (T3). The laser beam (4) is guided such that at least two of the weld seams (1, 2) lie at different levels (T31, T32) with respect to the joining gap (3).

Description

Beschreibung description
Stromtragfähige Schweißverbindung Current-carrying welded connection
Die Erfindung betrifft eine stromtragfähige Schweißverbindung sowie ein Verfahren zum deren Herstellung. The invention relates to a current-carrying welded connection and a method for producing it.
DIN EN IEC 62271 „Hochspannungs-Schaltgeräte und - Schaltanlagen" legt fest, dass stromtragende Verbindungen für Ströme mit Stromstärken ab 50 A über ihre Lebensdauer keine Alterung zeigen dürfen, weshalb eine Ausführung als Schraub-, Niet- oder rein formschlüssige Verbindungen nicht zulässig ist. Allerdings muss bei Mittelspannungsleistungsschaltern da rauf geachtet werden, dass Komponenten nicht durch übermäßige Wärme beschädigt werden; zum Beispiel können Vakuumschaltröh ren ein Kunststofflager aufweisen, dessen maximale Anwendungs temperatur, z. B. 220 °C, nicht überschritten werden darf, um die Funktionsfähigkeit nicht zu beeinträchtigen. Daher schei den Schweißverfahren wie MAG, WIG, Plasmaschweißen oder Elekt risches Schweißen mit Elektrode für die Herstellung von strom tragenden Verbindungen in vielen Fällen aus, da die Werkstücke dabei zu heiß werden (MAG = Metall-Aktiv-Gas-Schweißen; WIG = Wolfram-Inert-Gas-Schweißen) . Auch andere gängige Verfahren wie Löten können wegen Temperaturrestriktionen nur einge schränkt anwendbar sein. DIN EN IEC 62271 "High-voltage switchgear and switchgear" specifies that current-carrying connections for currents with currents from 50 A must not show any aging over their service life, which is why a design as screw, rivet or purely form-fitting connections is not permitted. However, in the case of medium-voltage circuit breakers, care must be taken to ensure that components are not damaged by excessive heat, for example vacuum interrupters can have a plastic bearing whose maximum application temperature, e.g Welding processes such as MAG, TIG, plasma welding or electric welding with electrodes for the production of current-carrying connections are therefore ruled out in many cases because the workpieces become too hot (MAG = metal active gas welding; TIG = Tungsten-Inert-Gas-Welding) .Other common processes such as soldering can also be used because of Tem temperature restrictions can only be used to a limited extent.
Temperaturrestriktionen und die Anforderung, einer Alterung einer stromtragenden Materialverbindung, z. B. zwischen einem Bewegt-Kontaktstab einer Vakuumschaltröhre und einem Strom band, entgegenzuwirken, können durch die Anwendung des Elekt ronenstrahlschweißens erfüllt werden. Andere Hersteller ziehen es vor, durch den Verguss der Verbindungsstelle mit Kunststof fen die Norm zu umgehen, indem die Verbindungsstelle messtech nisch nicht zerstörungsfrei zugänglich gestaltet wird. Beiden Methoden ist gemeinsam, dass sie sehr aufwändig und kostspie lig sind, was nicht zuletzt der für sie benötigten komplexen Anlagentechnik geschuldet ist. Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stromtragende Verbindung bereitzustellen, welche die oben ge nannten Nachteile vermeidet. Temperature restrictions and the requirement to prevent aging of a current-carrying material connection, e.g. B. between a moving contact rod of a vacuum interrupter and a power strip, can be met by using electron beam welding. Other manufacturers prefer to circumvent the standard by encapsulating the connection point with plastic by making the connection point non-destructively accessible from a metrological point of view. What both methods have in common is that they are very complex and expensive, which is not least due to the complex system technology they require. It is therefore the object of the present invention to provide a current-carrying connection which avoids the disadvantages mentioned above.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Das Verfahren dient zum Herstellen einer stromtragfähigen Schweißverbindung zwischen zwei metallischen Werkstücken mit tels Laserstrahlschweißens. Unter „stromtragfähig" wird eine Schweißverbindung verstanden, welche einen Strom mit einer Stromstärke von 50 A und mehr dauerhaft leiten kann, ohne dass die Schweißverbindung aufgrund des Stromflusses über die zu lässige Betriebstemperatur erwärmt wird. Das Verfahren weist einen Schritt auf, in dem Fügeflächen der Werkstücke so anein andergelegt werden, dass sie einen eine Spalttiefe aufweisen den Fügespalt ausbilden. Das Verfahren weist außerdem einen Schritt auf, in dem ein Laserstrahl mindestens zweimal entlang dem Fügespalt geführt wird, wobei bei jeder Führung die Werk stücke durch eine jeweilige Schweißnaht verbunden werden, de ren Schweißnahttiefe kleiner als die Spalttiefe ist. Dabei wird der Laserstrahl so geführt, dass mindestens zwei der Schweißnähte auf verschiedenen Niveaus in Bezug auf den Füge spalt liegen. The object is achieved by a method according to claim 1. The method is used to produce a current-carrying welded connection between two metallic workpieces by means of laser beam welding. "Current-carrying capacity" is understood to mean a welded joint that can conduct a current of 50 A and more permanently without the welded joint being heated above the permissible operating temperature due to the current flow. The method has a step in which the joint surfaces of the Workpieces are placed one on top of the other in such a way that they form a joint gap that has a gap depth. whose weld seam depth is smaller than the gap depth The laser beam is guided in such a way that at least two of the weld seams are at different levels in relation to the joint gap.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Verbindung gemäß Anspruch 7. Die Verbindung ist eine stromtragfähige Laser strahl-Schweißverbindung zwischen zwei metallischen Werkstü cken. Die Schweißverbindung ist durch zwei oder mehr Schweiß nähte ausgebildet, die in einem eine Spalttiefe aufweisenden Fügespalt verlaufen, welcher durch aneinander liegende Füge flächen der Werkstücke gebildet ist. Dabei weisen die zwei oder mehr Schweißnähte jeweils eine Schweißnahttiefe auf, die kleiner als die Spalttiefe ist, und mindestens zwei der Schweißnähte liegen auf verschiedenen Niveaus in Bezug auf den Fügespalt. The object is also achieved by a connection according to claim 7. The connection is a current-carrying laser beam welded connection between two metallic workpieces. The welded connection is formed by two or more weld seams, which run in a joint gap having a gap depth, which is formed by surfaces of the workpieces lying against one another. In this case, the two or more weld seams each have a weld seam depth that is smaller than the gap depth, and at least two of the weld seams are at different levels in relation to the joint gap.
Die Erfindung basiert auf einer Segmentierung einer Schweiß naht in zwei oder mehr Einzelschweißnähte, die, in Richtung der Tiefe des Fügespalts gesehen, hintereinander liegen. An- statt zu versuchen, einen Fügespalt mit einer einzigen Schweißnaht mit einer großen Einschweißtiefe zu schließen, wird der Fügespalt mit mehreren Schweißnähten mit jeweils ge ringeren Einschweißtiefen geschlossen, vorzugsweise in hinter einander erfolgenden Schweißzügen. Somit kann unabhängig von einer mit einem Laserstrahl erreichbaren Einschweißtiefe ein beliebig tiefer Fügespalt geschlossen werden. Die Segmentie rung führt zu einer drastischen Reduzierung der während des Verbindungsprozesses eingebrachten Wärme und damit einer Er füllung etwaiger Temperaturrestriktionen. The invention is based on a segmentation of a weld seam into two or more individual weld seams which, seen in the direction of the depth of the joint gap, lie one behind the other. On- instead of attempting to close a joint gap with a single weld seam with a large weld depth, the joint gap is closed with a plurality of weld seams, each with smaller weld depths, preferably in successive weld runs. In this way, a joint gap of any depth can be closed independently of the welding depth that can be achieved with a laser beam. The segmentation leads to a drastic reduction in the heat introduced during the connection process and thus to the fulfillment of any temperature restrictions.
Beim Laserstrahlschweißen gibt es eine Korrelation zwischen Einschweißtiefe und dafür benötigter Laserleistung. Daher sind Einschweißtiefen von beispielsweise größer 8 mm nicht einfach realisierbar, da mit einem NIR-Laser eine sehr hohe Laserleis tung im Bereich > 16 kW benötigt wird, siehe Andreas Heider: Erweitern der Prozessgrenzen beim Laserstrahlschweißen von Kupfer mit Einschweißtiefen zwischen 1 mm und 10 mm, Disserta tion Universität Stuttgart 2018, in der Reihe: Prof. Dr. In laser beam welding there is a correlation between the welding depth and the laser power required for this. For this reason, welding depths of more than 8 mm, for example, are not easy to achieve, since a very high laser power in the range > 16 kW is required with an NIR laser, see Andreas Heider: Expanding the process limits in laser beam welding of copper with welding depths between 1 mm and 10 mm , dissertation University of Stuttgart 2018, in the series: Prof. Dr.
Thomas Graf (Hrsg.): Laser in der Materialbearbeitung - For schungsberichte des IFSW, Universität Stuttgart, Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW), München: Herbert Utz Verlag 2018, ISBN 978-3-8316-4738-5. Die zum Kupferschweißen aufgrund ihrer ge ringen Anfälligkeit bezüglich Rückreflexen empfehlenswerten Scheibenlaser gibt es derzeit standardmäßig aber nur bis 16 kW (z. B. Laser der Trumpf GmbH & Co. KG, Ditzingen, DE), außer dem mit mit zunehmender Laserstrahlleistung abnehmender Strahlqualität (aufgeweiteter, schlecht fokussierter Strahl), was zu einem noch höherem Leistungsbedarf führt. Dies limi tiert die technische Verfügbarkeit der Anlagentechnik und führt zu relativ hohen Investitionskosten. Thomas Graf (ed.): Lasers in material processing - research reports from the IFSW, University of Stuttgart, Institute for Beam Tools (IFSW), Munich: Herbert Utz Verlag 2018, ISBN 978-3-8316-4738-5. The standard disk lasers recommended for copper welding due to their low susceptibility to back reflections are currently only available up to 16 kW (e.g. lasers from Trumpf GmbH & Co. KG, Ditzingen, DE), apart from the beam quality that decreases with increasing laser beam power (expanded , poorly focused beam), resulting in an even higher power requirement. This limits the technical availability of the system technology and leads to relatively high investment costs.
Die Erfindung umgeht diese Probleme, indem eine in einem Füge spalt der Tiefe x zu erzeugende Schweißnaht mit einer der Spalttiefe entsprechenden Schweißnahttiefe x in N Schweißnähte mit jeweils kleineren Schweißnahttiefen Xi, X2, X3, ... < x aufgeteilt wird (ganzzahliges N >= 2). Somit kann mit einer geringeren Laserleistung gearbeitet werden als zur Herstellung der Gesamt-Schweißnahttiefe x erforderlich wäre. Dabei redu ziert die geringere benötigte Laserleistung nicht nur die In vestition für das Lasergerät, sondern auch von dessen Periphe rie, wie z. B. Kühler, Optik, Schutzgehäuse: insgesamt ist ei ne weniger komplexe Anlagentechnik nötig. The invention circumvents these problems by dividing a weld seam to be produced in a joint gap of depth x with a weld seam depth x corresponding to the gap depth into N weld seams, each with smaller weld seam depths Xi, X 2 , X 3 , ... < x (integer N >= 2). It is therefore possible to work with a lower laser power than for production the total weld depth x would be required. The lower laser power required not only reduces the investment in the laser device, but also in its peripherals, such as e.g. B. cooler, optics, protective housing: overall, less complex system technology is required.
Weitere Vorteile der Erfindung sind die geringe Komplexität der erforderlichen Anlagentechnik, die geringe thermische und mechanische Beanspruchung der Werkstücke während des Herstel lungsprozesses, ein elektrischer Leitwert der Schweißverbin dung annähernd dem der Werkstücke, eine thermische Leitfähig keit der Schweißverbindung annähernd dem der Werkstücke und die Tatsache, dass keine aufwändige Nahtvorbereitung notwendig ist: ein technischer Nullspalt, d. h. weder Passung noch Wa ckeln, ist ausreichend. Die Erwärmung der Werkstücke beim Schweißen hängt von der Schweißgeometrie und der Geometrie der Werkstücke ab, sowie von der thermischen Anbindung der Werk stücke an die Aufspannungsvorrichtung. Bei typischen Werkstü cken für Komponenten von Schaltanlagen wie z. B. Vakuumschalt röhren liegt der Temperaturanstieg während der Schweißung bei kleiner 100 °C, gemäß einer Abschätzung über Materialkonstan ten und die typischen Schweißprozessparameter ohne Berücksich tigung von Energieverlusten während der Schweißung. Further advantages of the invention are the low complexity of the required system technology, the low thermal and mechanical stress on the workpieces during the manufacturing process, an electrical conductivity of the welded connection approximately that of the workpieces, a thermal conductivity of the welded connection approximately that of the workpieces and the fact that no time-consuming seam preparation is necessary: a technical zero gap, i. H. neither fit nor wobble is sufficient. The heating of the workpieces during welding depends on the welding geometry and the geometry of the workpieces, as well as on the thermal connection of the workpieces to the clamping device. For typical workpieces for switchgear components such as e.g. B. vacuum interrupters, the temperature rise during welding is less than 100 °C, according to an estimate based on material constants and the typical welding process parameters without taking into account energy losses during welding.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfah ren auch entsprechend den abhängigen Vorrichtungsansprüchen weitergebildet sein, und umgekehrt. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims. The method according to the invention can also be further developed in accordance with the dependent device claims, and vice versa.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegen mindestens zwei der Schweißnähte in nicht überlappenden Tie fenabschnitten des Fügespalts. Der Vorteil dabei ist, dass die Schweißnähte den Fügespalt über ihre gesamte Einschweißtiefe ausfüllen und somit die Stabilität der Verbindung zwischen den Werkstücken fördern. According to a preferred embodiment of the invention, at least two of the weld seams lie in non-overlapping deep sections of the joint gap. The advantage of this is that the weld seams fill the joint gap over their entire welding depth and thus promote the stability of the connection between the workpieces.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird in den Fügespalt ein Inlay, d. h. ein metallischer Einsatz, ein- gelegt, welches zwei oder mehr Schweißnähte voneinander trennt. Um eine Laserschweißung in einem von einer Oberfläche der Werkstücke her gesehen relativ tiefen Niveau eines Fü gespalts ausführen zu können, kann es für einen Einfall des Laserstrahl vorteilhaft sein, wenn Bereiche der Werkstücke, die im Strahlengang des Laserstrahl liegen und die der Laser strahl zum Erreichen des Niveaus durchlaufen muss, freigeräumt werden, z. B. durch ein spanendes Verfahren entfernt werden. Nachdem die Laserschweißung in dem relativ tiefen Niveau durch Herstellen einer ersten Schweißnaht beendet ist, kann eine Ausführung einer Laserschweißung in einem weniger tiefen Ni veau des Fügespalts, d.h. zur Herstellung einer zweiten Schweißnaht „oberhalb" der ersten Schweißnaht, dadurch verein facht werden, dass in die freigeräumten Bereiche der Werkstü cke, welche auch als Aussparungen bezeichnet werden, ein oder mehrere metallische Einsätze, sogenannte Inlays, eingesetzt werden, die korrespondierend zum Volumen der Aussparungen ge staltet sind, so dass durch ihr Einsetzen in die Aussparungen für eine Laserschweißung ausreichend schmale Fügespalte er zeugt werden, welche durch das Inlay voneinander getrennt sind. According to a preferred embodiment of the invention, an inlay, ie a metallic insert, is inserted into the joint gap. placed, which separates two or more welds from each other. In order to be able to carry out a laser welding in a joining gap that is relatively deep when viewed from a surface of the workpieces, it can be advantageous for the incidence of the laser beam if areas of the workpieces which lie in the beam path of the laser beam and which the laser beam is intended to reach of the level must be cleared, e.g. B. be removed by a machining process. After the laser welding is completed at the relatively deep level by producing a first weld seam, an execution of a laser weld at a less deep level of the joint gap, i.e. to produce a second weld seam "above" the first weld seam, can be simplified by the fact that in the cleared areas of the workpieces, which are also referred to as recesses, one or more metallic inserts, so-called inlays, are used, which are designed to correspond to the volume of the recesses, so that by inserting them into the recesses, sufficiently narrow joint gaps for laser welding he be witnessed, which are separated from each other by the inlay.
Die Inlays korrespondieren in bevorzugter Weise zu den Formen der Fügespalte, d. h. ein Inlay kann bei einem zirkularen Fü gespalt als ein Ring und bei einem linearen Fügespalt als ein Rechteckstreifen ausgebildet sein. Dabei können die Inlays wie auch die Aussparungen der Werkstücke einen rechteckigen Quer schnitt aufweisen, um ihre Herstellung zu erleichtern. The inlays preferably correspond to the shapes of the joint gaps, i. H. an inlay can be designed as a ring in the case of a circular joint gap and as a rectangular strip in the case of a linear joint gap. The inlays as well as the recesses of the workpieces can have a rectangular cross-section in order to facilitate their manufacture.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Schweißnähte in einem Grobvakuum erzeugt. Das Vakuum dient da zu, die Schweißnaht zu beruhigen. Auf diese Weise können hoch qualitative Schweißnähte, charakterisiert durch einen annä hernd homogenen Verbindungsquerschnitt, keine Poren, keine Risse und einen Widerstand < 100 pOhm erzeugt werden. Das Va kuum liegt vorteilhaft in einem Bereich von kleiner 200 mbar. Der positive Effekt des Vakuums ist umso ausgeprägter, je niedriger der Druck ist. Ein besonders vorteilhafter Kompro- miss zwischen dem Aufwand zur Vakuumerzeugung und dem Schwei ßergebnis ergibt sich bei einem Vakuum von ca. 20 mbar. According to a preferred embodiment of the invention, the weld seams are produced in a rough vacuum. The vacuum serves to calm the weld. In this way, high-quality weld seams can be produced, characterized by an almost homogeneous connection cross-section, no pores, no cracks and a resistance of < 100 pOhm. The vacuum is advantageously in a range of less than 200 mbar. The positive effect of the vacuum is more pronounced the lower the pressure. A particularly advantageous compromise There is a difference between the effort required to generate the vacuum and the welding result at a vacuum of approx. 20 mbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Laserstrahl durch einen gleichzeitigen Einsatz eines Lasers im NIR-Wellenlängenbereich, insbesondere l = 780 bis 3000 nm, und eines Lasers im grünen Wellenlängenbereich, insbesondere l = 520 bis 565 nm, erzeugt. Die Verwendung eines solchen „hybri den" Laserstrahls beruhigt das Schmelzbad und verbessert, durch den zusätzlichen grünen Laser, die Einkopplung des La serstrahls in den Werkstoff der Werkstücke. According to a preferred embodiment of the invention, the laser beam is generated by the simultaneous use of a laser in the NIR wavelength range, in particular l=780 to 3000 nm, and a laser in the green wavelength range, in particular l=520 to 565 nm. The use of such a "hybrid" laser beam calms the weld pool and, thanks to the additional green laser, improves the coupling of the laser beam into the workpiece material.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die zwei metallischen Werkstücke aus Kupfer oder Kupferlegie rungen. Dabei können beide Werkstücke aus Kupfer oder aus der selben oder unterschiedlichen Kupferlegierungen bestehen. Es ist auch möglich, dass eines der Werkstücke aus Kupfer besteht und das andere Werkstück aus einer Kupferlegierung. According to a preferred embodiment of the invention, the two metallic workpieces are made of copper or copper alloys. Both workpieces can be made of copper or of the same or different copper alloys. It is also possible that one of the workpieces is made of copper and the other workpiece is made of a copper alloy.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die zwei metallischen Werkstücke aus Aluminium oder Aluminium legierungen. Dabei können beide Werkstücke aus Aluminium oder aus derselben oder unterschiedlichen Aluminiumlegierungen be stehen. Es ist auch möglich, dass eines der Werkstücke aus Aluminium besteht und das andere Werkstück aus einer Alumini umlegierung . According to a preferred embodiment of the invention, the two metallic workpieces are made of aluminum or aluminum alloys. Both workpieces can be made of aluminum or of the same or different aluminum alloys. It is also possible that one of the workpieces consists of aluminum and the other workpiece consists of an aluminum alloy.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung betreibt man Wärmemanagement, damit Temperaturrestriktionen eingehalten werden: Vorzugsweise lässt man nach dem Herstellen einer ers ten Schweißnaht die Werkstücke erst ausreichend abkühlen, be vor man eine zweite Schweißnaht herstellt. Vorzugsweise unter teilt man die herzustellende Schweißverbindung in so viele kleinere Schweißnähte, dass die Werkstücke nicht überhitzen. Vorzugsweise kühlt man die Werkstücke, z. B. mit flüssigem Stickstoff . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die folgende Beschreibung der Zeichnungen. Hierbei zeigen in sche matischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellung: According to a preferred embodiment of the invention, heat management is practiced so that temperature restrictions are observed: After a first weld seam has been produced, the workpieces are preferably allowed to cool down sufficiently before a second weld seam is produced. The weld joint to be produced is preferably divided into as many smaller weld seams as are necessary to ensure that the workpieces do not overheat. Preferably, the workpieces are cooled, e.g. B. with liquid nitrogen. The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood from the following description of the drawings. Here are shown in a schematic representation that is not true to scale:
Figur 1 einen Schnitt einer Anordnung von zwei metallischen Werkstücken; FIG. 1 shows a section of an arrangement of two metal workpieces;
Figur 2 eine Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 1; Figure 2 is a plan view of the arrangement of Figure 1;
Figur 3 einen Schnitt einer herkömmlichen Schweißverbindung der zwei metallischen Werkstücke von Fig. 1; Figure 3 is a sectional view of a conventional welded joint of the two metal workpieces of Figure 1;
Figur 4 eine Draufsicht auf die Schweißverbindung von Fig. 3; Figure 4 is a plan view of the weld of Figure 3;
Figur 5 einen Schnitt einer Schweißverbindung gemäß einer ers ten Ausführungsform der Erfindung; und FIG. 5 shows a section of a welded connection according to a first embodiment of the invention; and
Figur 6 bis 10 Figure 6 to 10
Schnitte und Draufsichten, welche Schritte zum Her stellen einer Schweißverbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung illustrieren. Sections and top views illustrating steps for producing a welded joint according to a second embodiment of the invention.
Figur 1 zeigt einen Schnitt einer Anordnung von zwei metalli schen Werkstücken 10, 20. Dabei ist ein als ein Stab ausgebil detes erstes Werkstück 10 in eine kreisförmige Durchgangsboh rung eines als eine Platte mit einer Dicke D ausgebildeten zweiten Werkstücks 20 eingesteckt, so dass eine Stirnfläche 100 des Stabs 10 mit einer Stirnfläche 200 der Platte 20 in einer Ebene liegt. Auf diese Weise ist zwischen den Werkstü cken 10, 20 ein Fügespalt 3 ausgebildet, welcher eine Spalt tiefe T3 und eine Spaltbreite B3 aufweist. In diesem Beispiel entspricht die Spalttiefe T3 des Fügespalts der Dicke D der Platte 20. Figure 1 shows a section of an arrangement of two metallic workpieces 10, 20. A first workpiece 10 designed as a rod is inserted into a circular through-hole of a second workpiece 20 designed as a plate with a thickness D, so that an end face 100 of the rod 10 lies in one plane with an end face 200 of the plate 20 . In this way, a joint gap 3 is formed between the workpieces 10, 20, which gap has a depth T3 and a gap width B3. In this example, the gap depth T3 of the joining gap corresponds to the thickness D of the plate 20.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnflächen 100, 200 der in Fig. 1 gezeigten Werkstückanordnung 10, 20. Dabei ist der zwischen dem Stab 10 und der Platte 20 gebildete Fügespalt 3 mit der Spaltbreite B3 zu erkennen. FIG. 2 shows a plan view of the end faces 100, 200 of the workpiece arrangement 10, 20 shown in FIG the joint gap 3 formed between the rod 10 and the plate 20 with the gap width B3 can be seen.
Figur 3 und Fig. 4 zeigt einen Schnitt bzw. eine Draufsicht einer herkömmlichen Schweißverbindung, mit der die in den Fig. 1 und 2 dargestellten zwei metallischen Werkstücke 10, 20 stoffschlüssig verbunden sind. Dabei erstreckt sich die durch einen Laserstrahl erzeugte Schweißnaht 1 über die gesamte Spalttiefe T3 des Fügespalts 3. Je größer die Spalttiefe T3 des zu verschweißenden Fügespalts 3 ist, desto größer ist die dafür erforderliche Laserleistung. Relativ tiefe Fügespalts 3 sind daher mit einem Laserstrahl sehr aufwändig zu schweißen. FIG. 3 and FIG. 4 show a section and a plan view of a conventional welded connection, with which the two metallic workpieces 10, 20 shown in FIGS. 1 and 2 are connected in a materially bonded manner. The weld seam 1 produced by a laser beam extends over the entire gap depth T3 of the joint gap 3. The greater the gap depth T3 of the joint gap 3 to be welded, the greater the laser power required for this. Relatively deep joining gaps 3 are therefore very expensive to weld with a laser beam.
Figur 5 einen Schnitt einer Schweißverbindung gemäß einer ers ten Ausführungsform der Erfindung. Zwei als gleichdicke Me tallplatten ausgebildete Werkstücke 10', 20' weisen jeweils eine Plattenkante auf, die als Fügeflächen 11, 21 dienen. Da bei liegen die Werkstücke 10', 20' so aneinander, dass ihre Fügeflächen 11, 21 einen Fügespalt 3 mit rechteckigem Quer schnitt seitlich begrenzen. Durch Einwirkung eines von ersten Seitenflächen 100, 200 der Werkstücke 10', 20' her in den Fü gespalt 3 fokussierten Laserstrahls 4 wurde in einem ersten Schritt auf einem ersten Niveau T31 im Fügespalt 3 eine erste Schweißnaht 1 mit einer Schweißnahttiefe TI und in einem dem ersten Schritt nachfolgenden zweiten Schritt auf einem zweiten Niveau T32 im Fügespalt 3, welches den ersten Seitenflächen 100, 200 näher liegt als das erste Niveau T31, eine zweite Schweißnaht 2 mit einer Schweißnahttiefe T2 gezogen. Dabei wird der jeweilige Mittelpunkt der Schweißnähte 1, 2, gemessen in Richtung entlang der Tiefenausdehnung des Fügespalt 3, als die Position der Schweißnähte 1, 2 definiert. Die zwei Schweißnähte 1, 2 liegen in nicht überlappenden Tiefenab schnitten DT31, DT32 des Fügespalts 3, liegen also, in Rich tung entlang der Tiefenausdehnung des Fügespalt 3 gesehen, hintereinander. FIG. 5 shows a section of a welded connection according to a first embodiment of the invention. Two workpieces 10', 20' designed as metal plates of the same thickness each have a plate edge which serves as joining surfaces 11, 21. Since the workpieces 10 ', 20' lie against one another in such a way that their joining surfaces 11, 21 laterally limit a joining gap 3 with a rectangular cross section. By the action of a laser beam 4 focused from the first side surfaces 100, 200 of the workpieces 10', 20' into the joint gap 3, a first weld seam 1 with a weld seam depth TI and in a dem first step subsequent second step at a second level T32 in the joint gap 3, which is closer to the first side surfaces 100, 200 than the first level T31, a second weld seam 2 drawn with a weld seam depth T2. The respective center point of the weld seams 1, 2, measured in the direction along the depth of the joint gap 3, is defined as the position of the weld seams 1, 2. The two welds 1, 2 are in non-overlapping Tiefenab sections DT31, DT32 of the joint gap 3, so are seen in Rich direction along the depth of the joint gap 3, one behind the other.
Figur 6 zeigt einen Schnitt einer Anordnung von zwei metalli schen Werkstücken 10'', 20''. Dabei ist ein als ein Stab aus- gebildetes erstes Werkstück 10'' in eine kreisförmige Durch gangsbohrung eines als eine Platte ausgebildeten zweiten Werk stücks 20'' eingesteckt, so dass eine Stirnfläche 100 des Stabs 10'' mit einer Stirnfläche 200 der Platte 20'' in einer Ebene liegt. Dabei ist die untere Hälfte der Platte 20'' unter Ausbildung eines Fügespalts bis an den Stab 10'' herangeführt, während die obere Hälfte der Platte 20'' von dem Stab 10'' be- abstandet ist. Bezogen auf die Längsachse 12 des einen Radius 13 aufweisenden Stabs 10'' endet die Platte 20'' in ihrer obe ren Hälfte an einem Radius 23, welcher größer als der Radius 13 des Stabs 10'' ist; somit ist der Stab 10'' in der oberen Hälfte der Platte 20'' von einer ringförmigen Aussparung 5 um geben. FIG. 6 shows a section of an arrangement of two metallic workpieces 10'', 20''. In this case, as a rod first workpiece 10" formed in a circular through-bore of a plate designed as a second workpiece 20" is inserted, so that an end face 100 of the rod 10'' lies in one plane with an end face 200 of the plate 20''. In this case, the lower half of the plate 20'' is brought up to the rod 10'', forming a joint gap, while the upper half of the plate 20'' is at a distance from the rod 10''. Relative to the longitudinal axis 12 of the rod 10'' having a radius 13, the plate 20'' ends in its upper half at a radius 23 which is larger than the radius 13 of the rod 10''; thus the rod 10'' is surrounded by an annular recess 5 µm in the upper half of the plate 20''.
In der unteren Hälfte der Platte 20'', wo die Platte 20'' un ter Ausbildung eines Fügespalts bis an den Stab 10'' herange führt ist, ist sind die Werkstücken 10'', 20'' durch eine ringförmige Laser-Schweißnaht 1'', die dem Längsverlauf des zylindrischen Fügespalts folgt, verbunden. Fig. 7 veranschau licht die in Fig. 6 dargestellte Geometrie von Werkstücken und Schweißnaht anhand einer Draufsicht auf die Stirnflächen 100, 200 der Werkstücke 10'', 20''. In the lower half of the plate 20'', where the plate 20'' is guided up to the rod 10'', forming a joint gap, the workpieces 10'', 20'' are welded by an annular laser seam 1 '', which follows the longitudinal course of the cylindrical joint gap. FIG. 7 illustrates the geometry of the workpieces and weld seam shown in FIG. 6 using a plan view of the end faces 100, 200 of the workpieces 10'', 20''.
Figur 8 illustriert, ausgehend von der in den Figs. 6 und 7 gezeigten Anordnung, einen weiteren Schritt zum Herstellen ei ner erfindungsgemäßen Schweißverbindung zwischen den Werkstü cken 10'', 20''. In die den Stab 10'' umgebende ringförmige Aussparung 5 ist ein als Ring ausgebildetes Inlay 6 einge setzt. Zwischen dem Inlay 6 und dem Stab 10'' entsteht dadurch ein erster Fügespalt 7 und zwischen dem Inlay 6 und der Platte 20'' ein zweiter Fügespalt 8. Fig. 9 veranschaulicht die in Fig. 8 dargestellte Geometrie von Werkstücken und Schweißnaht anhand einer Draufsicht auf die Stirnflächen 100, 200 der Werkstücke 10'', 20''. Figure 8 illustrates, starting from the in Figs. 6 and 7, a further step for producing a welded joint according to the invention between the workpieces 10'', 20''. An inlay 6 designed as a ring is inserted into the annular recess 5 surrounding the rod 10''. This creates a first joint gap 7 between the inlay 6 and the rod 10'' and a second joint gap 8 between the inlay 6 and the plate 20''. FIG. 9 illustrates the geometry of the workpieces and weld seam shown in FIG. 8 using a plan view on the end faces 100, 200 of the workpieces 10'', 20''.
Figur 10 illustriert, ausgehend von der in den Figs. 8 und 9 gezeigten Anordnung, einen weiteren Schritt zum Herstellen ei ner erfindungsgemäßen Schweißverbindung zwischen den Werkstü- cken 10'', 20''. In dem zwischen dem Inlay 6 und dem Stab 10'' gebildeten ersten Fügespalt 7 wird mittels Laserstrahlschwei ßens eine Schweißnaht 31 zwischen dem Inlay 6 und dem Stab 10'' erzeugt. In dem zwischen dem Inlay 6 und der Platte 20'' gebildeten zweiten Fügespalt 8 wird mittels Laserstrahlschwei ßens eine Schweißnaht 32 zwischen dem Inlay 6 und der Platte 20'' erzeugt. Dabei ist das Inlay 6 so angeordnet, dass sich an dem von den Stirnseiten 100, 200 abgewandten Boden des In lays 6 ein ringförmiger Hohlraum 33 gebildet wird. Der Hohl raum 33, der verfahrensbedingt dadurch gebildet wird, dass das Inlay 6 an seinem von den Stirnseiten 100, 200 abgewandten Bo den nicht mit den Werkstücken 10'', 20'' verschweißt wird, sollte so klein wie möglich sein. Figure 10 illustrates, starting from the in Figs. 8 and 9 arrangement shown, a further step for producing a welded joint according to the invention between the workpieces corners 10'', 20''. In the first joint gap 7 formed between the inlay 6 and the rod 10'', a weld seam 31 is produced between the inlay 6 and the rod 10'' by means of laser beam welding. In the second joint gap 8 formed between the inlay 6 and the plate 20'', a weld seam 32 is produced between the inlay 6 and the plate 20'' by means of laser beam welding. The inlay 6 is arranged in such a way that an annular cavity 33 is formed on the bottom of the inlay 6 facing away from the end faces 100, 200. The cavity 33, which is formed due to the process in that the inlay 6 is not welded to the workpieces 10'', 20'' at its bottom facing away from the end faces 100, 200, should be as small as possible.
Vergleicht man die in den Figuren 3 und 10 dargestellten An ordnungen, so erkennt man, dass die in Fig. 3 als eine durch gehende Schweißnaht 1 ausgeführte herkömmliche Schweißverbin dung bei der in Fig. 10 dargestellten erfindungsgemäßen Schweißverbindung in mehrere Schweißnähte 1'', 31, 32 mit ge ringerer Schweißnahttiefe segmentiert wurde. Dadurch ist es möglich, auch mit einem Laser mit einer geringeren Strahlleis tung relativ tiefe Einschweißtiefen zu realisieren. Dazu ein konkretes Beispiel: Wird eine Schweißnaht 1, für die mit einer herkömmlichen Ausführung als eine einzige durchgehende Schweißnaht eine Laserleistung von ca. 16 kW benötigt wird, in zwei jeweils 4 mm tiefe Schweißnaht-Segmente separiert, ist dann nur noch ein NIR-Laser mit 8 kW Laserstrahlleistung und gegebenenfalls zusätzlich ein Laser mit 1 kW im grünen Wellen längenbereich notwendig, um qualitativ hochwertige Schweißnäh te mit Einschweißtiefen von 4 mm zu erzeugen. If one compares the arrangements shown in Figures 3 and 10, it can be seen that the conventional welded connection shown in Fig. 3 as a continuous weld seam 1 is divided into several weld seams 1'', 31 , 32 was segmented with a lower weld seam depth. This makes it possible to achieve relatively deep welding depths even with a laser with a lower beam power. Here is a concrete example: If a weld seam 1, for which a laser power of approx. 16 kW is required with a conventional design as a single continuous weld seam, is separated into two weld seam segments, each 4 mm deep, then there is only one NIR laser with a laser beam power of 8 kW and, if necessary, an additional laser with 1 kW in the green wavelength range is necessary in order to produce high-quality weld seams with a welding depth of 4 mm.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zum Herstellen einer stromtragfähigen Schweißver bindung zwischen zwei metallischen Werkstücken (10, 20) mit tels Laserstrahlschweißens, aufweisend folgende Schritte: 1. A method for producing a current-carrying welded connection between two metallic workpieces (10, 20) by means of laser beam welding, having the following steps:
Aneinanderlegen von Fügeflächen (11, 21) der Werkstücke (10, 20) so, dass sie einen eine Spalttiefe (T3) aufweisenden Fü gespalt (3) ausbilden, und Laying joining surfaces (11, 21) of the workpieces (10, 20) together in such a way that they form a joining gap (3) having a gap depth (T3), and
Führen eines Laserstrahls (4) mindestens zweimal entlang dem Fügespalt (3), wobei bei jeder Führung die Werkstücke (10,Guiding a laser beam (4) at least twice along the joint gap (3), with the workpieces (10,
20) durch eine jeweilige Schweißnaht (1, 2) verbunden wer den, deren Schweißnahttiefe (TI, T2) kleiner als die Spalt tiefe (T3) ist, wobei der Laserstrahl (4) so geführt wird, dass mindestens zwei der Schweißnähte (1, 2) auf verschiedenen Niveaus (T31,20) are connected by a respective weld seam (1, 2), the weld seam depth (TI, T2) of which is smaller than the gap depth (T3), the laser beam (4) being guided in such a way that at least two of the weld seams (1, 2) at different levels (T31,
T32) in Bezug auf den Fügespalt (3) liegen. T32) in relation to the joint gap (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens zwei der Schweißnähte (1, 2) in nicht überlappenden Tiefenabschnitten (DT31, DT32) des Fügespalts (3) liegen. 2. The method according to claim 1, wherein at least two of the weld seams (1, 2) lie in non-overlapping depth sections (DT31, DT32) of the joint gap (3).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in den Fügespalt (3) ein Inlay (6) eingelegt wird, welches zwei oder mehr Schweißnähte (31, 32) voneinander trennt. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein in the joint gap (3) an inlay (6) is inserted, which separates two or more welds (31, 32) from each other.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schweißnähte (1, 2) in einem Vakuum von < 200 mbar, insbe sondere in einem Bereich von < 50 mbar, weiter bevorzugt in einem Bereich von ca. 20 mbar erzeugt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the welds (1, 2) are produced in a vacuum of <200 mbar, in particular in a special range of <50 mbar, more preferably in a range of about 20 mbar.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laserstrahl durch einen gleichzeitigen Einsatz eines La sers im NIR-Wellenlängenbereich und eines Lasers im grünen Wellenlängenbereich erzeugt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the laser beam is generated by a simultaneous use of a laser in the NIR wavelength range and a laser in the green wavelength range.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei metallischen Werkstücke (10, 20) aus Kupfer bzw. Kup- ferlegierungen bestehen, oder aus Aluminium bzw. Aluminiumle gierungen. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the two metallic workpieces (10, 20) made of copper or copper feralloys, or made of aluminum or aluminum alloys.
7. Stromtragfähige Laserstrahl-Schweißverbindung zwischen zwei metallischen Werkstücken (10, 20), wobei die Schweißverbindung durch zwei oder mehr Schweißnähte (1, 2) ausgebildet ist, die in einem eine Spalttiefe (T3) auf weisenden Fügespalt (3) verlaufen, welcher durch aneinander liegende Fügeflächen (11, 21) der Werkstücke (10, 20) gebil- det ist, die zwei oder mehr Schweißnähte jeweils eine Schweißnahttie fe (TI, T2) aufweisen, die kleiner als die Spalttiefe (T3) ist, und mindestens zwei der Schweißnähte (1, 2) auf verschiedenen Niveaus (T31, T32) in Bezug auf den Fügespalt (3) liegen. 7. Current-carrying laser beam welded connection between two metallic workpieces (10, 20), the welded connection being formed by two or more weld seams (1, 2) which run in a joint gap (3) having a gap depth (T3) and which passes through abutting joint surfaces (11, 21) of the workpieces (10, 20) are formed, which have two or more weld seams, each with a weld seam depth (TI, T2) that is smaller than the gap depth (T3), and at least two of the Welds (1, 2) are at different levels (T31, T32) in relation to the joint gap (3).
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