DE102008036863A1

DE102008036863A1 - Fillet weld on an overlap and / or parallel joint and a method for producing such fillet weld

Info

Publication number: DE102008036863A1
Application number: DE102008036863A
Authority: DE
Inventors: Holger Gruss
Original assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-08
Also published as: DE102008036863B4; WO2010015246A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Kehlnaht an einem Überlapp- und/oder Parallelstoß zwischen einem ersten Fügepartner und einem zweiten Fügepartner unter der Verwendung von einem Formteil sowie ein Verfahren zum Schweißen oder Löten einer derartigen Kehlnaht unter Verwendung eines solchen Formteils.The invention relates to the formation of a fillet weld on an overlapping and / or parallel joint between a first joining partner and a second joining partner using a molded part and a method for welding or soldering such a fillet weld using such a molded part.

Description

Die Erfindung betriff eine Kehlnaht an einem Überlapp- oder Parallelstoß zwischen einem ersten und einem zweiten Fügepartner unter der Verwendung eines Formteiles, das als Schweißzusatzwerkstoff eingesetzt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer solchen Kehlnaht unter der Verwendung eines Formteiles.The Invention relates to a fillet weld on an overlap or Parallel impact between a first and a second joint partner using a molded part as a welding consumable is used. Furthermore, the invention relates to a method for Production of such a fillet weld using a molded part.

Um eine Verbesserung der Schweißnahteigenschaften, wie insbesondere Festigkeit, Duktilität, Heißriss- und Korrosionsverhalten zu erreichen, wird bei der Laserstrahlschweißerei ein Schweißzusatzwerkstoff verwendet. Dieser Schweißzusatzwerkstoff wird in der Regel als Draht oder Band eingesetzt. Dabei gestaltet sich die Positionierung, Zuführung und Einbringung dieses Schweißzusatzwerkstoffes als sehr schwierig. Erschwerend wird das Einbringen des Schweißzusatzwerkstoffes in dem Falle noch, wenn kleine Brennweiten verwendet werden müssen, weil beispielsweise der Bauraum sehr klein oder verwinkelt ausgebildet ist. Es ist deshalb notwendig, dass in einem solchen Falle zur Überprüfung ein Kontrollsystem mit einer Sensorik hinsichtlich der Zuführgeschwindigkeit und Positionierung des Schweißzusatzwerkstoffes erforderlich ist.Around an improvement of the weld properties, in particular Strength, ductility, hot cracking and corrosion behavior To achieve this, laser welding becomes a welding consumable material used. This filler metal is usually used as wire or ribbon. This is the positioning, Feeding and introduction of this welding consumable material as very difficult. Complicating the introduction of the welding filler in that case, even if small focal lengths have to be used, because, for example, the space designed to be very small or angled is. It is therefore necessary that in such a case for review a control system with a sensor with regard to the feed rate and positioning of the welding filler required is.

Gerade beim Abrollen des Schweißzusatzwerkstoffes werden Eigenspannungen in Form von Verwindungen abgebaut, die zu einer unerwünschten Depositionierung des Schweißzusatzwerkstoffes in der Schweißzone führen. Ferner führt dieses zu einer Defokussierung des Laserstrahls, wodurch die Prozessinstabilitäten, wie beispielsweise Einbrandkerben oder Prozessspuren zunehmen. Ein weiterer Nachteil beim Arbeiten mit Drähten bzw. Bändern liegt darin, dass es bei der Zuführung dieser Schweißzusatzwerkstoffe Geschwindigkeitsschwankungen gibt. Diese Geschwindigkeitsschwankungen führen darüber hinaus zu einer nicht reproduzierbaren Schweißgutzusammensetzung. Darüber hinaus entstehen unterschiedliche Schweißgutzusammensetzungen in dem Bereich der Nahtwurzel und der Nahtflanke.Just When unrolling the filler metal, residual stresses are created degraded in the form of twisting, resulting in unwanted deposition of the filler metal in the weld zone to lead. Furthermore, this leads to a defocusing of the laser beam, reducing the process instabilities, such as For example, penetration scores or process traces increase. Another disadvantage when working with wires or ribbons lies in that it is in the supply of these welding consumables Speed variations exist. These speed variations lead beyond that, to a non-reproducible weld material composition. In addition, different weld compounds are formed in the area of the seam root and the seam flank.

In der DE 10 2004 054 346 A1 wird ein verbessertes Schweißverfahren vorgestellt, bei dem der Schweißzusatzwerkstoff prozesssicher und reproduzierbar einbringbar ist. Es wird zwischen die zu verbindenden Fügepartner ein aus einem Schweißzusatzwerkstoff stranggepressten Formteil angeordnet. Diese Verwendung von Formteilen ist jedoch auf T- oder Stumpfstoßschweißen begrenzt.In the DE 10 2004 054 346 A1 An improved welding process is presented in which the welding filler material can be introduced reliably and reproducibly. It is arranged between the joining partner to be joined from a welding consumable extruded molding. However, this use of moldings is limited to T or butt welding.

Bei der Ausbildung von beispielsweise induktiv erhitzten Kanten, wie sie beim Stumpfnahtschweißen angewendet werden, zeigt die DE 10 822 16 A , dass zwischen den miteinander zu verschweißenden Bandkanten ein mit zu verschweißender dünner, metallischer Profilstrang einläuft, der zumindest an der Innenseite eines Mantels beidseits der Schweißnaht mit Vorsprüngen zur Abdeckung der Naht versehen ist.In the formation of, for example, inductively heated edges, such as those used in butt welding, shows the DE 10 822 16 A in that, between the strip edges to be welded together, a thin, metallic profile strand to be welded enters, which is provided on at least the inside of a jacket on both sides of the weld with projections for covering the seam.

Ein ähnliches Schweißverfahren zur Verbindung von Rohrenden im Stumpfschweißverfahren offenbart die DE 35 16 571 A1 . In gleicher Weise sei noch darauf hingewiesen, dass die Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen auch in der US 4 267 4 28 beschrieben wird.A similar welding method for connecting pipe ends by butt welding discloses DE 35 16 571 A1 , In the same way it should be noted that the use of welding consumables in the US 4,267,428 is described.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Schweißen oder Löten von Kehlnähten an Überlapp- und Parallelstößen so zu verbessern, dass eine Prozesssicherheit und damit höhere Reproduzierbarkeit des Schweiß- oder Lötprozesses gegeben ist. Ferner soll eine bessere Zugänglichkeit zum Schweißbad und damit geringere Anforderungen an die Anlagetechnik erreicht werden. Darüber hinaus soll eine weitgehend homogene Schweißgutzusammensetzung und damit eine Qualitätsverbesserung beim Ausbilden derartiger Kehlnähte an Überlapp- und Parallelstößen in der Zukunft möglich sein.The The object of the invention is to weld or Soldering of fillet welds at overlap and To improve parallel collisions so that a process security and thus higher reproducibility of the welding or soldering process is given. Furthermore, a better Accessibility to the weld pool and thus lower Requirements for the system technology can be achieved. About that In addition, a largely homogeneous weld material composition and thus a quality improvement in the formation of such Fillet welds on overlap and parallel joints be possible in the future.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.The Task is with the features of claim 1 and a Method according to claim 12 solved. The dependent claims give a further embodiment of the inventive concept again.

Eine Verbesserung der Prozesssicherheit und damit eine höhere Produzierbarkeit des Schweißprozesses insgesamt wird durch den Einsatz eines Formteiles erreicht. Dabei ist das Formteil als Schweißzusatzwerkstoff ausgebildet und steht somit immer in einer definierten Menge und gleicher Zusammensetzung beim Schweißvorgang zur Verfügung. Dabei wird das Formteil bereichsweise zwischen die zu verbindenden Fügepartner platziert und steht somit in einer definierten Menge an jedem Punkt der Schweißnaht zur Verfügung.A Improvement of process reliability and thus a higher one The producibility of the welding process as a whole is achieved the use of a molded part. Here, the molding is as Made of filler metal and thus always stands in a defined amount and composition during the welding process to disposal. The molding is partially between the joining partner to be joined is placed and thus stands in a defined amount at each point of the weld to disposal.

Das Formteil ist so ausgebildet, dass es vorzugsweise eine annähernd dreieckige äußere Form aufweist, die durch eine Anschlagfläche, die in einem Winkel zu einer Auflagefläche ausgebildet ist, unterbrochen wird. Durch die Anschlagfläche am Formteil wird die Lage des Schweißzusatzwerkstoffes am Schweißgut eindeutig definiert.The Molded part is designed so that it is preferably an approximate has a triangular outer shape, which is characterized by a Stop surface at an angle to a support surface is formed, is interrupted. Through the stop surface on the molded part, the position of the welding filler material clearly defined on the weld metal.

Um das Formteil bereichsweise zwischen die zu verbindenden Fügepartnern platzieren zu können, weist mindestens einer der Fügepartner eine Materialreduzierung im Bereich der auszuführenden Kehlnaht auf. In diesem Bereich der Materialreduzierung wird das Formteil eingelegt bzw. eingesteckt, so dass das Formteil mit seiner Auflagefläche mit der Materialreduzierung, die als Absatz oder Rücksprung ausgebildet sein kann, in Berührung steht. Eine seitliche Kante des Fügepartners mit der Materialreduzierung wird gegen die Anschlagfläche des Formteiles gedrückt. Durch die Deponierung des Formteiles vor dem Schweiß- bzw. Heftvorgang ist sichergestellt, dass auf der gesamten Länge der Kehlnaht stets die gleiche Menge Schweißzusatzwerkstoff zur Verfügung steht. Dieses hat zur Folge, dass eine Optimierung der Eigenschaften bezüglich Festigkeit, Duktilität, Korrosion und Heißrisssicherheit gegeben ist.In order to be able to place the molded part in regions between the joining partners to be joined, at least one of the joining partners has a material reduction in the region of the fillet weld to be executed. In this area of material reduction, the molded part is inserted or inserted, so that the molded part is in contact with its bearing surface with the material reduction, which may be formed as a step or recess. A side Edge of the joining partner with the material reduction is pressed against the stop surface of the molded part. By depositing the molded part before the welding or stapling process it is ensured that the same amount of filler metal is always available over the entire length of the fillet weld. This has the consequence that an optimization of the properties in terms of strength, ductility, corrosion and hot cracking is given.

Die Auflagefläche verhindert dabei ein Verrutschen des Formteiles vor dem Schweiß- bzw. Heftvorgang. Dieses kann insbesondere durch eine Spannvorrichtung erreicht werden, die die Fügepartner mit dem teilweise dazwischen befindlichen Formteil vor dem Heften bzw. im eigentlichen Schweißvorgang miteinander verspannt. Durch diese Positionierung fallen Geschwindigkeitsschwankungen der Drahtzuführung weg, was auch zur Folge hat, dass bei dem vorliegenden Verfahren nicht unterschiedliche Schweißgutzusammensetzungen zu verzeichnen sind.The Support surface prevents slipping of the molding before the welding or stapling process. This particular can be achieved by a jig, the joining partners with the partially intermediate molded part before stapling or clamped together in the actual welding process. This positioning causes speed variations of the wire feed which also has the consequence that in the present process not to list different weld compound compositions are.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen, in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The Invention is described below with reference to a possible, in the Drawings schematically illustrated embodiment explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 Eine Ansicht einer Deponierung eines Formteiles zwischen zwei Fügepartnern, die mit einer Kehlnaht verbunden werden; 1 A view of a deposit of a molding between two joining partners, which are connected to a fillet weld;

2 eine zweite Ansicht einer Ausbildung eines Formstückes in einer perspektivischen Darstellung; 2 a second view of an embodiment of a fitting in a perspective view;

3 eine dritte Ansicht einer Kehlnaht in einem Querschnitt nach dem Schweißvorgang mit einem Formteil. 3 a third view of a fillet weld in a cross section after the welding process with a molding.

Die 1 zeigt einen ersten Fügepartner 1 und einen zweiten Fügepartner 2, die mittels eines Schweißzusatzwerkstoffes in Form eines Formteiles 3 durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden werden sollen. Dabei weist der erste Fügepartner 1 eine Materialreduzierung 4 in Form eines Absatzes oder eines Rücksprunges auf. In diesem Bereich der Materialreduzierung 4 ist teilweise das Formteil 3 eingebracht worden. Die Materialreduzierung 4 ist so bemessen, dass sie in ihren Abmaßen die gleiche Größenordnung wie das Formteil 3 in diesem Bereich aufweist.The 1 shows a first joining partner 1 and a second joining partner 2 , which by means of a welding filler material in the form of a molded part 3 to be connected by a welding process. In this case, the first joining partner 1 a material reduction 4 in the form of a paragraph or a return. In this area of material reduction 4 is partly the molding 3 been introduced. The material reduction 4 is sized to be the same size in dimension as the molded part 3 in this area.

Das Formteil 3 hat in diesem Bereich eine Auflagefläche 5 ausgebildet, die mit der Materialreduzierung 4 in Kontakt steht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Auflagefläche 5 ist eine Basisfläche 8 des Formteiles 3 vorhanden. Durch eine nicht dargestellte Spannvorrichtung werden vor dem Schweißvorgang die Fügepartner 1 und 2 mit dem dazwischen befindlichen Formteil 3 miteinander verpresst oder verklemmt, um ein Verrutschen des Formteiles 3 bei dem Schweißvorgang zu unterbinden.The molding 3 has a support surface in this area 5 trained with the material reduction 4 in contact. On the opposite side of the support surface 5 is a base area 8th of the molding 3 available. By a tensioning device, not shown, the joining partners before the welding process 1 and 2 with the molding in between 3 pressed together or jammed to prevent slipping of the molded part 3 to prevent during the welding process.

Das Formteil 3 weist noch eine Anschlagfläche 6 auf, die gegen eine Kante 12 des Fügepartners 1 gerichtet ist. Durch die Anschlagfläche 6 in Verbindung mit der Kante 12 wird insbesondere erreicht, dass die Lage des Formteiles 3 genau definiert ist und somit eine reproduzierbare Zusammensetzung der Schweißnaht erzielt wird.The molding 3 still has a stop surface 6 up against an edge 12 of the joining partner 1 is directed. Through the stop surface 6 in conjunction with the edge 12 is achieved in particular that the position of the molding 3 is precisely defined and thus a reproducible composition of the weld is achieved.

In der 2 wird in einer separaten Darstellung das Formteil 3 noch einmal wiedergegeben. Es zeigt sich, dass das Formteil 3 annähernd eine dreieckige Form aufweist, die in einem Bereich von der Auflagefläche 5 und der dazu im Winkel stehenden Anschlagfläche 6 unterbrochen wird. Im Bereich der Anschlagfläche 6 und der Auflagefläche 5 ist eine Unterbrechung 7 in Form eines Rücksprunges oder einer Einwölbung vorhanden. Diese Unterbrechung 7 gestattet es, dass beispielsweise eine Kante des Fügepartners 1, wie sie der 1 entnommen werden kann, in diesem Bereich der Unterbrechung 7 hineinragt.In the 2 is in a separate representation of the molding 3 played again. It turns out that the molding 3 has approximately a triangular shape, which in a region of the support surface 5 and the angled stop surface 6 is interrupted. In the area of the stop surface 6 and the bearing surface 5 is a break 7 in the form of a recess or a curvature present. This interruption 7 allows, for example, an edge of the joining partner 1 like her 1 can be taken in this area of the interruption 7 protrudes.

Der Schweißvorgang gestaltet sich so, dass vor dem eigentlichen Schweißvorgang die Fügepartner 1 und 2 mit dem entsprechend platzierten Formteil 3, wie es beispielsweise der 1 zu entnehmen ist, zusammengelegt werden und mittels einer geeigneten Spannvorrichtung aufeinander geklemmt oder gepresst werden. Durch die Spannvorrichtung kann das Formteil 3 während des Schweißvorganges bzw. auch des Heftvorganges seine Position nicht verlassen. Bei dem nachfolgenden Schweißvorgang wird eine Umschmelzung des Schweißzusatzwerkstoffes erreicht, so dass eine kraft- und formschlüssige Verbindung in Form einer Kehlnaht 11 zwischen den Fügepartner 1 und 2, wie sie der 3 zu entnehmen ist, entsteht.The welding process is designed so that before the actual welding process, the joining partners 1 and 2 with the appropriately placed molding 3 , as for example the 1 can be seen, be merged and clamped or pressed together by means of a suitable clamping device. By the clamping device, the molding 3 do not leave its position during the welding process or even during the stapling process. In the subsequent welding process a remelting of the welding filler material is achieved, so that a non-positive and positive connection in the form of a fillet weld 11 between the joining partners 1 and 2 like her 3 can be seen arises.

Durch die Verwendung des Formteiles 3 beim Fügen der Fügepartner 1 und 2 in Form einer Kehlnaht 11 ist eine bessere Zugänglichkeit zum Schweißbad und damit geringere Anforderungen an die Anlagetechnik verbunden. Es können somit die Schweißdüsen entfallen und darüber hinaus ist ein aufwendiges Kontrollsystem in Form von Sensoren zur Überprüfung der Drahtzufuhr nicht notwendig. Gleichzeitig wird jedoch auch die Optimierung der Kehlnaht 11 hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität, Korrosion und Heißrisssicherheit erhöht.By using the molding 3 when joining the joining partners 1 and 2 in the form of a fillet weld 11 is a better accessibility to the weld and thus lower demands on the investment associated. Thus, the welding nozzles can be omitted and, moreover, a complicated control system in the form of sensors for checking the wire feed is not necessary. At the same time, however, is the optimization of the fillet weld 11 increased in terms of their properties such as strength, ductility, corrosion and hot cracking.

Durch die etwa dreieckige Form des Formteils 3 wird erreicht, dass etwa gleiche Schweißgutzusammensetzungen im Bereich der Nahtwurzel und der Nahtflanke 10, auftreten.Due to the approximately triangular shape of the molding 3 is achieved that about the same weld compounds in the area of the near root and the seam flank 10 , occur.

Dieses vorgestellte Verfahren bzw. auch die Verwendung eines Formteiles bei einer Kehlnaht 11 eignet sich insbesondere bei der Verwendung von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen. Das Formteil ist dabei aus AlMgX bzw. aus AlSiX oder dergleichen hergestellt.This presented method or the use of a molded part in a fillet weld 11 is particularly suitable when using aluminum or aluminum alloys. The molding is made of AlMgX or of AlSiX or the like.

Bei der entsprechender Verwendung von geeigneten Materialien versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf ein Lötverfahren Anwendung finden kann.at understands the appropriate use of suitable materials It is true that the present invention is also applicable to a soldering process Application can be found.

11: Erster Fügepartnerfirst joining partner
22: zweiter Fügepartnersecond joining partner
33: Formteilmolding
44: Materialreduzierungmaterial reduction
55: Auflageflächebearing surface
66: Anschlagflächestop surface
77: Unterbrechunginterruption
88th: Basisflächefootprint
99: Außenflächeouter surface
1010: Nahtflankeseam flank
1111: Kehlnahtfillet
1212: Kanteedge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102004054346 A1 [0004]
- DE 1082216 A [0005]
- DE 3516571 A1 [0006]
- US 4267428 [0006]

Claims

Fillet weld, formed on an overlapping or parallel joint between a first joining partner ( 1 ) and a second joint partner ( 2 ), one of the joining partners ( 1 ) or ( 2 ) in the area to be connected a material reduction ( 4 ), which wholly or partially with a molded parts consisting of filler materials ( 3 ) is filled so that the molded part ( 3 ) with both joining partners ( 1 . 2 ) and moreover projects beyond the joint area.

Fillet weld according to claim 1, characterized in that the material reduction ( 4 ) is designed as a paragraph or return.

Fillet weld according to claim 1 or 2, characterized in that the molded part ( 3 ) a support surface ( 5 ) and a stop surface ( 6 ) having.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that the molded part ( 3 ) on the geometry of the trainees seam flank ( 10 ) of the joint partners to be 1 ) or and ( 2 ) oriented.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that one side of the material reduction ( 4 ) with the support surface ( 5 ) is in contact.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that a lateral edge ( 12 ) of the joining partner ( 1 ) with the stop surface ( 6 ) is in contact.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that the molded part ( 3 ) has approximately a triangular outer shape, which by the mutually standing bearing surface ( 5 ) and the stop surface ( 6 ) is interrupted.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that in the transition between the support surface ( 5 ) and the stop surface ( 6 ) a break ( 7 ) is available.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that the interruption ( 7 ) is formed as a recess or as a concavity.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that the recess or the concavity partially from a corner of the joining partner ( 1 ) is filled out.

Fillet weld according to one of the preceding claims, characterized in that the joining partners ( 1 . 2 ) consist of aluminum or an aluminum alloy.

Method for welding or soldering a fillet weld between two joining partners ( 1 . 2 ) according to the preceding claims using a molded part ( 3 ), wherein the molded part ( 3 ) partially before the welding process between the joining partners ( 1 . 2 ) is positively clamped by a clamping device, and then that the joining partners ( 1 . 2 ) by a welding process or soldering process by means of the material of the molded part ( 3 ).