DE102016102066A1

DE102016102066A1 - Verfahren zur verbindung verschiedener arten von platten

Info

Publication number: DE102016102066A1
Application number: DE102016102066.4A
Authority: DE
Inventors: Mun Jong SONG; Mun Yong Lee
Original assignee: Sungwoo Hitech Co Ltd
Current assignee: Sungwoo Hitech Co Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2017-01-05
Also published as: US20170001262A1; CN106312315A; CN106312315B; US9889526B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren und genauer ein Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten, das durch Laserschweißen mindestens zwei Plattenstücke verbindet, deren Materialien sich voneinander unterscheiden. Dazu kann ein Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes einschließen: Anordnen einer ersten Platte und einer zweiten Platte, deren Materialien sich voneinander unterscheiden, so dass sie einander überlappen, und Verbinden der ersten Platte und der zweiten Platte durch Einstrahlen eines Laserstrahls in einem vordefinierten Neigungswinkel und mit einem regelmäßigen Muster auf den Überlappungsabschnitt der zwei Platten.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0095561 , eingereicht beim Korean Intellectual Property Office am 3. Juli 2015, deren gesamter Inhalt hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren und genauer ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten, das mindestens zwei Plattenglieder mit verschiedenen Materialien durch Laserschweißen verbindet.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
In letzter Zeit hat die Nachfrage nach der Verbesserung des Treibstoffverbrauchs eines Fahrzeugs zugenommen und daher werden weithin Aluminium, Magnesium und Verbundmaterialien für Fahrzeug-Karosseriekomponenten anstelle von Stahl verwendet, der zum Zwecke hoher Festigkeit und leichten Karosseriegewichts eingesetzt wurde.
Da es schwierig ist, verschiedene Arten von leichtgewichtigen Materialien zu verbinden, aufgrund hoher Elektrizitäts-/Wärmeleitungsraten und exzessiver Kontamination einer Schweißelektrode, sind mechanische Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel ein selbstschneidender Niet oder Falzen verwendet worden. Das mechanische Verbindungsverfahren ist jedoch teuer und schwierig und die Verbindungsqualität desselben ist rau im Vergleich zu einem hohen Schweißniveau.
Wenn Stahl und leichtgewichtige Materialien für eine Fahrzeug-Karosserie verwendet werden, gibt es kein angemessenes Verfahren außer dem mechanischen Verfahren und die Produktionseffizienz verschlechtert sich, da eine separate Produktionslinie zur Verbindung von Materialien verschiedener Art vorbereitet wird, die für nur wenige Teile einer Fahrzeug-Karosserie bestimmt ist.
Die Beschreibung des Standes der Technik dient zum Verständnis eines Hintergrundes der vorliegenden Erfindung und kann anderen Inhalt außer dem herkömmlichen Stand der Technik einschließen, der Personen mit durchschnittlichem Fachwissen bereits bekannt ist.
Die oben erwähnten Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart sind, dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrundes der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht Teil des Standes der Technik sind, der in diesem Land einer Person mit durchschnittlichem Fachwissen bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in einer Bemühung durchgeführt, ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten bereitzustellen, das den Vorteil hat, durch Laserschweißen die verschiedenen Materialien Stahl und Aluminium zu verbinden.
Weiter stellt eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten bereit, in dem ein gepulster Laserstrahl mit vordefiniertem Neigungswinkel ausgestrahlt wird, um verschiedene Arten von Platten zu verbinden.
Ein Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Folgendes einschließen: Anordnen einer ersten Platte und einer zweiten Platte, deren Materialien sich voneinander unterscheiden, so dass sie einander überlappen, und Verbinden der ersten Platte und der zweiten Platte durch Ausstrahlen eines Laserstrahls mit vordefiniertem Neigungswinkel und in einem regelmäßigen Muster auf den sich überlappenden Abschnitt der zwei Platten.
Die erste Platte kann aus Aluminium bestehen und auf die zweite Platte gelegt sein, die aus Stahl bestehen kann und einen höheren Schmelzpunkt hat als die erste Platte.
Der Laserstrahl kann als normale Impulswelle ausgegeben werden.
Ein Schweißbad der zweiten Platte kann in ein Schlüsselloch gefüllt werden, das in der ersten Platte zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte geformt ist.
Der Laserstrahl kann ein konduktives Schweißen durchführen, das auf einem Plattenglied durch einen Nicht-Fokus-Teil ein Schweißbad bilden kann.
Der Laserstrahl kann so ausgestrahlt werden, dass der Durchmesser des Laserstrahls in einem Nicht-Fokus-Bereich in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 mm liegt.
Der vorbestimmte Neigungswinkel kann auf einen Winkel mit Werten im Bereich von 10 bis 20° mit Bezug auf eine Linie senkrecht zur ersten Platte und zu den zweiten Platten eingestellt werden.
Das regelmäßige Muster kann eine Zickzackform mit Bezug auf eine Bewegungsrichtung des Laserstrahls haben.
Ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform kann Folgendes einschließen: Anbringen einer zweiten Platte auf einer ersten Platte, deren Schmelzpunkt niedriger ist als derjenige der zweiten Platte, so dass zumindest Teile derselben einander überlappen, regelmäßiges Einstrahlen eines gepulsten Laserstrahls auf den sich überlappenden Abschnitt der ersten Platte und der zweiten Platte von einem oberen Abschnitt davon in einem vordefinierten Neigungswinkel, und Verbinden der ersten Platte und der zweiten Platte durch die Laserbestrahlung.
Die erste Platte kann aus Aluminium bestehen und die zweite Platte aus Stahl.
Wenn die erste Platte und die zweite Platte verbunden werden, wird von einem gepulsten Laserstrahl ein Schweißbad der zweiten Platte in ein Schlüsselloch gefüllt, das in der ersten Platte zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte geformt ist, so dass die erste Platte und die zweite Platte miteinander verbunden werden.
Der Laserstrahl kann ein konduktives Schweißen durchführen, das durch einen Nicht-Fokus-Teil ein Schweißbad an einem Plattenglied bilden kann, und der Laserstrahl kann so ausgestrahlt werden, dass der Durchmesser des Laserstrahls in einem Nicht-Fokus-Bereich innerhalb einer Bandbreite von 0,8 bis 1,2 mm liegt.
Der vorbestimmte Neigungswinkel kann auf einen Wert eingestellt werden, der mit Bezug auf eine vertikale Linie der ersten Platte und der zweiten Platte in einem Bereich von 10 bis 20° liegt.
Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann Stahl mit Aluminium durch Laserschweißen verbinden, um die Reproduzierbarkeit und Qualität einer Schmelzbindung zu verbessern.
Auch können verschiedene Arten von Platten, die durch Laserschweißen verschweißt werden, an einer Fahrzeug-Karosserie angewendet werden, dadurch werden die Komponenten leichtgewichtig, die Herstellungskosten können reduziert und die Herstellungseffizienz verbessert werden.
Zusätzlich sind Wirkungen, die erzielt oder aus einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung prognostiziert werden können, direkt oder indirekt in der detaillierten Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart. Das heißt, verschiedene Effekte, die aus einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorhergesagt werden können, können in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Diagramm, das ein Bestrahlungsmuster eines Laserstrahls gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Diagramm, das einen Verbindungszustand einer ersten Platte und einer zweiten Platte gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Funktionsprinzip eines Verfahrens zur Verbindung verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die unten beschriebenen Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung betreffen jedoch eine bevorzugte exemplarische Ausführungsform verschiedener exemplarischer Ausführungsformen zur effektiven Erläuterung der Eigenschaften der vorliegenden Erfindung. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht als auf die Zeichnungen und die folgende Beschreibung beschränkt auszulegen.
Weiter wird in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung die detaillierte Beschreibung damit zusammenhängender gut bekannter Konfigurationen und Funktionen nicht geliefert, wenn man der Meinung ist, dass sie unnötigerweise den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verschleiert. Weiter sind die unten beschriebenen Terminologien im Hinblick auf ihre Funktion in der vorliegenden Erfindung definiert und können durch die Absicht eines Benutzers oder Bedieners oder durch eine Gewohnheit geändert sein. Daher sollte ihre Definition auf der Basis der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bestimmt sein.
Weiter werden in den folgenden exemplarischen Ausführungsformen die Terminologien entsprechend geändert, kombiniert oder geteilt, so dass der Fachmann sie klar verstehen kann, um die technischen Haupteigenschaften der vorliegenden Erfindung wirksam zu erläutern, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Im Folgenden sind exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Arten von Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 ist ein Diagramm, das ein Bestrahlungsmuster eines Laserstrahls gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und 4 ist ein Diagramm, das einen Verbindungszustand einer ersten Platte und einer zweiten Platte gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 1 und 2: Eine erste Platte 210 und eine zweite Platte 250, deren Materialien unterschiedlich sind, werden hergestellt, und die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 werden in Schritt S110 so angeordnet, dass sie sich überlappen. Genauer werden die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 aus verschiedenen Materialien hergestellt. Der Schmelzpunkt der ersten Platte 210 und der zweiten Platte 250 können sich unterscheiden. Das heißt, die zweite Platte 250 kann aus einem Material bestehen, dessen Schmelzpunkt höher ist als derjenige der ersten Platte 210. Zum Beispiel kann die erste Platte 210 aus Aluminium bestehen, und die zweite Platte 250 kann aus Stahl hergestellt sein, dessen Schmelzpunkt höher ist als derjenige von Aluminium.
Die erste Platte 210 ist auf einer unteren Seite angeordnet, die zweite Platte 250 ist auf einer oberen Seite angeordnet, und sie überlappen einander teilweise. Das heißt, die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 überlappen sich, wie in 2 dargestellt, um einen Überlappungsbereich 300 zu bilden.
In Schritt S130 wird ein Laserstrahl (LB) auf die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 gerichtet. Mit anderen Worten, ein Laserstrahl (LB) wird auf den Überlappungsbereich mit einem schrägen Einfallswinkel von einer oberen Seite der ersten Platte 210 und der zweiten Platte 250 gerichtet. T diesmal (Theta), der Einfallswinkel kann auf einen Wert eingestellt werden, der im Bereich von 10° bis 20° liegt, basierend auf einer Linie senkrecht zur ersten Platte 210 und zur zweiten Platte 250. Zum Beispiel kann der Einfallswinkel auf 15° eingestellt werden, basierend auf einer Linie senkrecht zur ersten Platte 210 und zur zweiten Platte 250.
Der Laserstrahl (LB) kann ein Strahl für ein konduktives Schweißen sein, der ein Schweißbad auf einer Platte mit einem Nicht-Fokus-Bereich bilden kann. Der Laserstrahl (LB) kann, wie in 2 dargestellt, einen Durchmesser im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm in einem Nicht-Fokus-Bereich (a) haben. Das heißt, der Laserstrahl (LB) kann einen Durchmesser von 1 mm in einem Nicht-Fokus-Bereich (a) haben. Weiter kann ein Durchmesser des Laserstrahls (LB), wie in 2 dargestellt, auf einen Wert eingestellt werden, der im Bereich von 0,4 bis 0,8 mm in einem Fokusbereich (b) liegt. Das heißt, der Laserstrahl (LB) kann einen Strahl mit einem Durchmesser von 0,6 mm auf einen Fokusbereich (b) anwenden.
Auch kann der Laserstrahl (LB) mit einem einheitlichen Muster auf die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 gerichtet werden. Da der Laserstrahl (LB) mit einem einheitlichen Impuls auf die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 gerichtet wird, wird der Laserstrahl mit einem einheitlichen Muster darauf gerichtet. Das heißt, der Laserstrahl (LB) kann, wie in 4 dargestellt, auf die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 mit einem Zickzackmuster, basierend auf einer Bewegungsrichtung des Laserstrahls (LB), angewendet werden.
Die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 werden in Schritt S160 durch den Laserstrahl (LB) verschweißt. Genauer wird, wenn ein gepulsten Laserstrahl (LB) von einer oberen Seite der ersten Platte 210 und der zweiten Platte 250 gerichtet wird, wie in 4 gezeigt, ein Schlüsselloch 230 auf der ersten Platte 210 zwischen der ersten Platte 210 und der zweiten Platte 250 gebildet und ein Schweißbad 270 der zweiten Platte 250 wird in das Schlüsselloch 230 gefüllt, das in der ersten Platte 210 geformt ist. Die erste Platte 210 und die zweite Platte 250 werden durch das Schlüsselloch 230 und das Schweißbad 270 verschweißt.
Dementsprechend richtet ein Verfahren zur Verbindung verschiedener Platten gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung regelmäßig den gepulsten Laserstrahl auf die Platten mit einem einheitlichen schrägen Winkel, basierend auf einer Linie, die senkrecht zu den Platten ist, so dass Platten, die aus verschiedenen Materialien bestehen, verschweißt werden können, die Schweißqualität sichergestellt werden kann und die Investitionskosten reduziert werden können.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was als praktische exemplarische Ausführungsformen betrachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu dient, verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abzudecken, die in den Geist und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.
Bezugszeichenliste

210: erste Platte
230: Schlüsselloch
250: zweite Platte
270: Schweißbad
300: Überlappungsabschnitt
LB: Laserstrahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2015-0095561 [0001]

Claims

Ein Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten, das Folgendes umfasst: Anordnen einer ersten Platte und einer zweiten Platte, deren Materialien sich voneinander unterscheiden, so dass sie sich einander überlappen; und Verbinden der ersten Platte und der zweiten Platte durch ein Strahlen eines Laserstrahls mit einem vordefinierten Neigungswinkel und in einem regelmäßigen Muster auf den Überlappungsabschnitt der beiden Platten.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 1, wobei die erste Platte aus Aluminium besteht und die zweite Platte, die auf die erste Platte gelegt ist, aus Stahl besteht, von dem ein Schmelzpunkt höher ist als derjenige der ersten Platte.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 2, wobei der Laserstrahl als regelmäßige Pulswelle ausgegeben wird.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 2, wobei ein Schweißbad der zweiten Platte in ein Schlüsselloch gefüllt wird, das in der ersten Platte zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte geformt ist.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 2, wobei der Laserstrahl ein konduktives Schweißen durchführt, das ein Schweißbad auf einem Plattenglied durch ein Nicht-Fokus-Teil bilden kann.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 5, wobei der Laserstrahl so eingestrahlt wird, dass der Durchmesser des Laserstrahls in einem Nicht-Fokus-Bereich innerhalb einer Bandbreite von 0,8 bis 1,2 mm liegt.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 1, wobei der vordefinierte Neigungswinkel auf einen Wert eingestellt wird, der im Bereich von 10 bis 20° mit Bezug auf eine Linie senkrecht zur ersten Platte und zur zweiten Platte liegt.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 1, wobei das regelmäßige Muster eine Zickzackform mit Bezug auf eine Bewegungsrichtung des Laserstrahls hat.
Ein Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten, das Folgendes umfasst: Anordnen einer zweiten Platte auf einer ersten Platte, von der ein Schmelzpunkt niedriger ist als derjenige der zweiten Platte, so dass zumindest Teile von ihnen einander überlappen; regelmäßiges Einstrahlen eines gepulsten Laserstrahls auf den sich überlappenden Abschnitt der ersten Platte und der zweiten Platte von einem oberen Abschnitt davon in einem vordefinierten Neigungswinkel; und Verbinden der ersten Platte und der zweiten Platte durch die Laserbestrahlung.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 9, wobei die erste Platte aus Aluminium besteht und die zweite Platte aus Stahl besteht.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 9, wobei ein Schweißbad der zweiten Platte von einem gepulsten Laserstrahl in ein Schlüsselloch gefüllt wird, das in der ersten Platte zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte geformt ist, so dass die erste Platte und die zweite Platte verbunden werden.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 9, wobei der Laserstrahl ein konduktives Schweißen durchführt, das durch ein Nicht-Fokus-Teil ein Schweißbad auf einem Plattenglied bilden kann, und der Laserstrahl so eingestrahlt wird, dass der Durchmesser des Laserstrahls in einem Nicht-Fokus-Bereich innerhalb der Bandbreite von 0,8 bis 1,2 mm liegt.
Das Verfahren zum Verbinden verschiedener Arten von Platten gemäß Anspruch 9, wobei der vordefinierte Neigungswinkel auf einen Wert im Bereich von 10 bis 20°C mit Bezug auf eine vertikale Linie der ersten Platte und der zweiten Platte eingestellt wird.