DE102024001348B4

DE102024001348B4 - Process for joining three components

Info

Publication number: DE102024001348B4
Application number: DE102024001348.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Steffens
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2024-04-25
Filing date: 2024-04-25
Publication date: 2025-05-22
Anticipated expiration: 2044-04-26
Also published as: DE102024001348A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von zumindest zwei relativ zueinander positionierten Bauteilen (1 bis 3) mittels Schmelzschweißen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- die zumindest zwei Bauteile (1 bis 3) jeweils an einem Ende in einem vorgegebenen Schweißbereich jeweils um einen gleichen vorgegebenen Winkel (β) zu einer Längsausdehnung des jeweiligen Bauteils (1 bis 3) derart abgewinkelt werden, dass eine Länge (l1, l2) eines abgewinkelten Abschnittes des jeweiligen der zumindest zwei Bauteile (1 bis 3) mindestens 0,5 mm und höchstens 15,0 mm beträgt,- die zumindest zwei Bauteile (1 bis 3) im Parallelstoß derart zueinander angeordnet werden, dass die abgewinkelten Abschnitte parallel zueinander verlaufen und endseitige Stirnseiten der abgewinkelten Abschnitte in die gleiche Richtung weisen und- anschließend eine Schweißnaht (N) ausgehend von den Stirnseiten der abgewinkelten Abschnitte zwischen den abgewinkelten Abschnitten der zumindest zwei Bauteile (1 bis 3) erzeugt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bauteilanordnung (B).The invention relates to a method for joining at least two components (1 to 3) positioned relative to one another by means of fusion welding. According to the invention, it is provided that - the at least two components (1 to 3) are each angled at one end in a predetermined welding area by an identical predetermined angle (β) to a longitudinal extent of the respective component (1 to 3) such that a length (l1, l2) of an angled section of the respective one of the at least two components (1 to 3) is at least 0.5 mm and at most 15.0 mm, - the at least two components (1 to 3) are arranged in parallel butt joints such that the angled sections run parallel to one another and end faces of the angled sections point in the same direction, and - a weld seam (N) is then produced, starting from the end faces of the angled sections, between the angled sections of the at least two components (1 to 3). The invention further relates to a component arrangement (B).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von zumindest zwei relativ zueinander positionierten Bauteilen mittels Schmelzschweißen.The invention relates to a method for joining at least two components positioned relative to one another by means of fusion welding.

Aus der EP 0 565 846 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schweißen von Blechen im Stumpfstoß mittels Laser bekannt. Dabei wird vor oder in der Schweißzone eines der Bleche plastisch verformt, um die Breite des Spaltes zwischen den Blechen zu verringern.From the EP 0 565 846 A1 A method and device for butt-welding metal sheets using lasers are known. In this process, one of the sheets is plastically deformed before or in the welding zone to reduce the width of the gap between the sheets.

Die nachveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2024 001 023 A1 offenbart in Verfahren zur Herstellung einer Verbundanordnung aus mehreren elektrisch leitfähigen Bauteilen und einem elektrisch leitfähigen Verbindungsbauteil. Dabei ist vorgesehen, dass- die Bauteile als Parallelstoß übereinanderliegend angeordnet werden,- ein vorgegebener Abschnitt des Parallelstoßes durch Niederdrücken und/oder Niederhalten auf einer einen vorgegebenen Neigungswinkel aufweisenden geneigten Ebene einer keilförmigen Aussparung des Verbindungsbauteiles abgewinkelt wird, so dass der vorgegebene Abschnitt des Parallelstoßes formschlüssig auf der geneigten Ebene der keilförmigen Aussparung aufliegt, und- die übereinanderliegend angeordneten elektrisch leitfähigen Bauteile in einem freiliegenden Endbereich des auf der geneigten Ebene angeordneten, abgewinkelten Abschnittes mittels einer mittels Laserschweißen eingebrachten Kehl- und I-Naht miteinander und mit dem Verbindungsbauteil in der keilförmigen Aussparung stoffschlüssig verbunden werden. Zudem betrifft die Erfindung eine Verbundanordnung.The subsequently published patent application DE 10 2024 001 023 A1 discloses a method for producing a composite assembly comprising a plurality of electrically conductive components and an electrically conductive connecting component. This involves: - the components being arranged one above the other as a parallel joint; - a predetermined section of the parallel joint being bent by pressing and/or holding down on an inclined plane of a wedge-shaped recess in the connecting component, said plane having a predetermined angle of inclination, so that the predetermined section of the parallel joint rests positively on the inclined plane of the wedge-shaped recess; and - the electrically conductive components arranged one above the other are joined to one another and to the connecting component in the wedge-shaped recess in an exposed end region of the angled section arranged on the inclined plane by means of a fillet and I-seam introduced by laser welding. The invention further relates to a composite assembly.

Bei der japanischen Patentanmeldung JP 2000 - 200 594 A geht es darum, eine Batterie bereitzustellen, in der die Gefahr des Herausrutschens der Elektroden aus deren Halterung vermieden werden soll. Dabei wird ein Spitzenende aus einer Kupferfolie am oberen Ende einer negativen Elektrode, die von einem Halter eines negativen Elektrodenstromabnehmers gehalten wird, aus einer Öffnung projiziert, gebogen, dann durch ein Pressplattenstück gepresst und durch Laserschweißen verschweißt. Da das Spitzenende der Elektrode, das von der Halterung des Stromabnehmers gehalten wird, gebogen und verschweißt ist, wird die Elektrode auch bei Vibrationen oder Stößen kaum aus der Halterung gelöst, wodurch eine Verschlechterung der Batterieleistung verhindert wird.In the Japanese patent application JP 2000 - 200 594 A The goal is to provide a battery that minimizes the risk of electrodes slipping out of their holders. A copper foil tip is projected from an opening at the top of a negative electrode held by a negative electrode current collector holder, bent, then pressed through a press plate, and welded by laser welding. Because the tip end of the electrode, which is held by the current collector holder, is bent and welded, the electrode is unlikely to slip out of its holder even under vibration or impact, thus preventing deterioration in battery performance.

Das Patent DE 10 2013 107 228 B3 offenbart ein Verfahren zum Verschweißen eines ersten und eines zweiten Werkstücks, wobei das erste Werkstück einen Bördel mit einer vorgegebenen Bördelbreite und das zweite Werkstück einen ebenen Flachabschnitt aufweist, aufweisend folgende Schritte: Anordnen des Bördels und des Flachabschnitts unter Ausbildung eines Überlappstoßes und Verschweißen der beiden Werkstücke mittels eines von der Stirnseite des Überlappstoßes her auf den Überlappstoß gerichteten Laserstrahls derart, dass die Einschweißtiefe mindestens der Bördelbreite entspricht, wobei der Energieeintrag derart räumlich variiert wird, dass an den werkstückseitigen Randbereichen der Schweißstelle ein höherer Energieeintrag erfolgt als an einem zwischen diesen Randbereichen liegenden Zentralbereich der Schweißstelle.The patent DE 10 2013 107 228 B3 discloses a method for welding a first and a second workpiece, wherein the first workpiece has a flange with a predetermined flange width and the second workpiece has a flat section, comprising the following steps: arranging the flange and the flat section to form a lap joint and welding the two workpieces by means of a laser beam directed from the end face of the lap joint onto the lap joint in such a way that the welding depth corresponds at least to the flange width, wherein the energy input is spatially varied in such a way that a higher energy input occurs at the edge regions of the weld on the workpiece side than at a central region of the weld lying between these edge regions.

Die europäische Patentanmeldung EP 4 160 874 A1 zeigt folgendes: Bereitstellen eines Kerns für das Aktivteil und in den Kern eingesetzter Formleiter, wobei der Kern eine Stirnseite, eine der Stirnseite gegenüberliegende weitere Stirnseite und mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Nuten, in denen die Formleiter angeordnet sind, aufweist, wobei sich die Formleiter von der Stirnseite zur weiteren Stirnseite erstrecken und jeweils ein freies Ende aufweisen, welches an der Stirnseite herausragt und eine Endfläche aufweist;- Aneinanderfügen von jeweils zwei der Endflächen, sodass die zwei Endflächen ein Paar bilden, wobei ein Rand der Endfläche eines jeweiligen Formleiters aus einem inneren Randabschnitt und einem äußeren Randabschnitt besteht, wobei der innere Randabschnitt der Endfläche eines Formleiters eines jeweiligen Paars entlang des inneren Randabschnitts der Endfläche des anderen Formleiters des Paars verläuft und zwischen den inneren Randabschnitten ein Grenzbereich verläuft; und- Verschweißen eines jeweiligen Paars der Endflächen mittels eines Laserstrahls, der entlang eines eine Trajektorie aufweisenden Musters über eine Fläche geführt wird, auf deren Rand die äußeren Randabschnitte liegen und die den Grenzbereich einschließt; wobei eine Energie des Laserstrahls auf der Fläche durch das Führen entlang des Musters asymmetrisch bezüglich einer entlang des Grenzbereichs oder senkrecht zum Grenzbereich laufenden Symmetrielinie in das jeweilige Paar eingetragen wird.The European patent application EP 4 160 874 A1 shows the following: providing a core for the active part and preformed conductors inserted into the core, wherein the core has an end face, a further end face opposite the end face, and a plurality of circumferentially arranged grooves in which the preformed conductors are arranged, wherein the preformed conductors extend from the end face to the further end face and each have a free end which protrudes at the end face and has an end face; - joining two of the end faces together so that the two end faces form a pair, wherein an edge of the end face of a respective preformed conductor consists of an inner edge section and an outer edge section, wherein the inner edge section of the end face of one preformed conductor of a respective pair runs along the inner edge section of the end face of the other preformed conductor of the pair, and a boundary region runs between the inner edge sections; and - welding a respective pair of end faces by means of a laser beam which is guided along a pattern having a trajectory over a surface on whose edge the outer edge sections lie and which encloses the boundary region; wherein an energy of the laser beam on the surface is introduced into the respective pair by guiding it along the pattern asymmetrically with respect to a symmetry line running along the boundary region or perpendicular to the boundary region.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen mittels Schmelzschweißen anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for joining at least two components by means of fusion welding.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.An advantageous embodiment of the invention is the subject of the dependent claim.

Ein Verfahren zum Fügen von zumindest zwei relativ zueinander positionierten Bauteilen mittels Schmelzschweißen, insbesondere Laserstrahlschweißen, sieht vor, dass

- die zumindest zwei Bauteile jeweils an einem Ende in einem vorgegebenen Schweißbereich jeweils um einen gleichen vorgegebenen Winkel zu einer Längsausdehnung des jeweiligen Bauteiles derart abgewinkelt werden, dass eine Länge eines abgewinkelten Abschnittes des jeweiligen der zumindest zwei Bauteile mindestens 0,5 mm und höchstens 15,0 mm beträgt,
- die zumindest zwei Bauteile im Parallelstoß derart zueinander angeordnet werden, dass die abgewinkelten Abschnitte parallel zueinander verlaufen und endseitige Stirnseiten der abgewinkelten Abschnitte in die gleiche Richtung weisen und
- anschließend eine Laserschweißnaht ausgehend von den Stirnseiten der abgewinkelten Abschnitte zwischen den abgewinkelten Abschnitten der zumindest zwei Bauteile erzeugt wird.

A method for joining at least two components positioned relative to one another by means of fusion welding, in particular laser beam welding, provides that

- the at least two components are each bent at one end in a predetermined welding area by an equal predetermined angle to a longitudinal extent of the respective component such that a length of an angled section of the respective one of the at least two components is at least 0.5 mm and at most 15.0 mm,
- the at least two components are arranged in parallel joints in such a way that the angled sections run parallel to each other and the end faces of the angled sections point in the same direction and
- a laser weld seam is then created starting from the end faces of the angled sections between the angled sections of the at least two components.

Durch Anwendung des Verfahrens kann das Risiko einer fehlerhaften Laserstrahlschweißung weitestgehend ausgeschlossen werden, da durch die Abwinklung der zumindest zwei Bauteile eine Spaltbildung zwischen den zumindest zwei Bauteilen, insbesondere in dem vorgegebenen Laserschweißbereich, im Wesentlichen verhindert ist beziehungsweise durch die Abwinklung während des Schmelzschweißens ausgeglichen wird.By applying the method, the risk of faulty laser beam welding can be largely eliminated, since the angling of the at least two components essentially prevents the formation of a gap between the at least two components, in particular in the predetermined laser welding area, or compensates for it by the angling during fusion welding.

Insbesondere kann mittels der Abwinklung, also einer abschnittsweisen Schrägstellung der Bauteile, erreicht werden, den gegebenenfalls durch Bauteiltoleranzen vorhandenen Spalt zu überbrücken, so dass verhältnismäßig hohe Toleranzen in Bezug auf eine Bauteileinzelfertigung sowie in Bezug auf die Positionierung der zumindest zwei Bauteile zueinander möglich sind. Dadurch sind weniger aufwändige und/oder kostenintensive Vorprozesse hinsichtlich der Bauteileinzelfertigung und der Positionierung der zumindest zwei Bauteile zueinander erforderlich.In particular, by means of angling, i.e., a partial inclination of the components, it is possible to bridge any gap that may exist due to component tolerances, thus enabling relatively high tolerances with regard to individual component production and the positioning of the at least two components relative to one another. This reduces the need for complex and/or costly pre-processes with regard to individual component production and the positioning of the at least two components relative to one another.

Die Anzahl der stoffschlüssig zu verbindenden Bauteile ist dabei nicht auf zwei Bauteile beschränkt, es sind auch Mehrfachverbindungen möglich.The number of components to be joined is not limited to two components; multiple connections are also possible.

Mittels des Verfahrens sind eine Flexibilität in einer Anordnung der zu verbindenden Bauteile und vergleichsweise neue Konstruktionsmöglichkeiten realisierbar, wobei eine Zugänglichkeit eines Fügestoßes verbessert ist. Dabei ist das Verfahren für sämtliche Schweißprozesse geeignet, insbesondere für Laserstrahlschweißen. Im Fall des Laserstrahlschweißens besteht ein erhöhter Schutz der Bauteile, da ein Laserstrahl aufgrund der abgewinkelten Abschnitte der zumindest zwei Bauteile nicht in einen beabsichtigt oder unbeabsichtigt vorhandenen Spalt zwischen zwei stoffschlüssig zu verbindenden Bauteilen eintreten kann.The process enables flexibility in the arrangement of the components to be joined and comparatively new design possibilities, while improving accessibility to the joint. The process is suitable for all welding processes, particularly laser beam welding. In the case of laser beam welding, there is increased protection of the components, since the angled sections of the at least two components prevent a laser beam from entering an intentional or unintentional gap between two components to be joined.

Insbesondere kann das Verfahren relativ flexibel bei allen zu verschweißenden Parallelstößen, beispielsweise im Karosseriebau eines Fahrzeuges, insbesondere jedoch beim Herstellen einer elektrischen Verbindung, beispielsweise im Bereich einer Leistungselektronik, im Bereich elektrischer Antriebseinheiten, insbesondere in Bezug auf eine sogenannte Hairpin-Technologie, oder auch zum elektrischen Kontaktieren von Einzelzellen, beispielsweise von Pouchzellen, prismatischen Einzelzellen oder Rundzellen angewendet werden.In particular, the method can be used relatively flexibly for all parallel joints to be welded, for example in the body construction of a vehicle, but especially when establishing an electrical connection, for example in the field of power electronics, in the field of electric drive units, in particular with regard to so-called hairpin technology, or also for electrically contacting individual cells, for example pouch cells, prismatic individual cells or round cells.

Mittels des Verfahrens können Bauteile artgleicher Werkstoffe, beispielsweise Aluminium, sowie Bauteile artungleicher Werkstoffe, beispielsweise Aluminium und Kupfer, miteinander verschweißt werden. Dabei kann die stoffschlüssige Verbindung mittels Laserstrahlschweißen mit einer herkömmlichen eine Laserschweißvorrichtung und ein Qualitätsprüfsystem umfassenden Anlagetechnik, zum Beispiel in einer Produktionsumgebung eines Fahrzeugherstellers, sowie gegebenenfalls mit einem geringeren Energiebedarf hergestellt werden.Using this process, components made of similar materials, such as aluminum, and components made of dissimilar materials, such as aluminum and copper, can be welded together. The bonded joint can be achieved using laser beam welding with conventional equipment including a laser welding device and a quality control system, for example, in a vehicle manufacturer's production environment, and potentially with lower energy consumption.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes von zwei abgewinkelten stoffschlüssig miteinander zu verbindenden Bauteilen,
2 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes der mittels einer Laserschweißnaht stoffschlüssig miteinander verbundenen Bauteile,
3 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes von zwei in einem vorgegebenen Abschnitt zueinander beabstandet angeordneten, abgewinkelten Bauteilen,
4 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes der zueinander beabstandeten und mittels einer Laserschweißnaht stoffschlüssig miteinander verbundenen Bauteile,
5 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes von zwei abgewinkelten Bauteilen mit unterschiedlichen Längen abgewinkelter Abschnitte,
6 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes der zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Bauteile mit unterschiedlichen Längen der abgewinkelten Abschnitte,
7 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes von drei abgewinkelten stoffschlüssig miteinander zu verbindenden Bauteilen,
8 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes der drei abgewinkelten mittels einer Laserschweißnaht stoffschlüssig miteinander verbundenen Bauteile,
9 schematisch eine Schnittdarstellung einer Einzelzelle mit zwei abgewinkelten Polkontakten und
10 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes eines Zellverbundes mit mehreren Einzelzellen, deren Polkontakte mittels einer Laserschweißnaht stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Showing:

1 schematically a sectional view of a section of two angled components to be joined together by a material bond,
2 schematically a sectional view of a section of the components joined together by means of a laser weld seam,
3 schematically a sectional view of a section of two angled components arranged at a distance from each other in a given section,
4 schematically a sectional view of a section of the components spaced apart from each other and joined together by means of a laser weld seam,
5 schematically a sectional view of a section of two angled components with different lengths of angled sections,
6 schematically a sectional view of a section of the two materially bonded components with different lengths of the angled sections,
7 schematically a sectional view of a section of three angled components to be joined together in a materially bonded manner,
8 schematically a sectional view of a section of the three angled components joined together by a laser weld seam,
9 schematically a sectional view of a single cell with two angled pole contacts and
10 schematically a sectional view of a section of a cell assembly with several individual cells, whose pole contacts are firmly connected to one another by means of a laser weld.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes von zwei Bauteilen 1, 2, welche mittels Laserstrahlschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden werden sollen. Dabei sind die beiden Bauteile 1, 2 vergleichsweise nah beabstandet zueinander positioniert. 2 zeigt die beiden mittels einer Laserschweißnaht N stoffschlüssig verbundenen Bauteile 1, 2. 1 shows a cross-sectional view of a section of two components 1, 2, which are to be joined together by laser beam welding. The two components 1, 2 are positioned relatively close to each other. 2 shows the two components 1, 2 which are joined by a laser weld seam N.

Im Allgemeinen ist bekannt, dass bei einem stoffschlüssigen Verbinden, insbesondere mittels Laserstrahlschweißen, eines herkömmlichen Parallelstoßes mit einer sogenannten I-Naht aufgrund von Toleranzen, beispielsweise resultierend aus einer Bauteileinzelfertigung und/oder einer Positionierung der zu verbindenden Bauteile zueinander, eine Spaltbildung zwischen den Bauteilen 1, 2 auftreten kann. Eine solche Spaltbildung bedingt oftmals eine mangelhafte Verschweißung, insbesondere eine mangelhafte Laserschweißnaht N, so dass die Bauteile lediglich geringfügig oder gar nicht miteinander verbunden sind.It is generally known that when a conventional parallel joint is joined with a so-called I-seam, particularly by means of laser beam welding, a gap may form between the components 1, 2 due to tolerances, for example resulting from individual component production and/or the positioning of the components to be joined relative to one another. Such a gap often results in defective welding, particularly a defective laser weld seam N, so that the components are only slightly or not at all connected to one another.

Bei Anwendung des Laserstrahlschweißens besteht zusätzlich die Gefahr eines sogenannten Einfalles eines Laserstrahles in einen Spalt S zwischen den Bauteilen 1, 2, so dass nicht nur die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen 1, 2 wegen des Spaltes S mangelhaft ist, sondern gegebenenfalls eine durch den Spalt S hindurch erreichbare Komponente, beispielsweise eine elektrochemische Einzelzelle, deren Polkontakt als Bauteil mit einem Polkontakt als weiteres Bauteil einer benachbarten Einzelzelle stoffschlüssig verbunden werden soll, durch den in den Spalt S einfallenden Laserstrahl beschädigt wird.When using laser beam welding, there is also the risk of a laser beam incident into a gap S between the components 1, 2, so that not only is the material connection between the components 1, 2 defective due to the gap S, but possibly a component that can be reached through the gap S, for example an electrochemical individual cell, the pole contact of which as a component is to be materially connected to a pole contact as a further component of an adjacent individual cell, is damaged by the laser beam incident into the gap S.

Um eine solche Spaltbildung zwischen den zwei mittels Laserstrahlschweißen stoffschlüssig zu verbindenden Bauteilen 1, 2 weitestgehend zu vermeiden, ist ein im Folgenden beschriebenes Verfahren vorgesehen.In order to avoid such a gap formation between the two components 1, 2 to be joined by laser beam welding as far as possible, a method described below is provided.

Vor dem stoffschlüssigen Verbinden der beiden Bauteile 1, 2 innerhalb eines vorgegebenen Schweißbereiches, werden die beiden Bauteile 1, 2, wie in 2 gezeigt ist, in dem vorgegebenen Schweißbereich abgewinkelt. Dabei werden die beiden Bauteile 1, 2 in dem vorgegebenen Schweißbereich um einen vorgegebenen Winkel β abgewinkelt, welcher mindestens 1° und höchstens 79° beträgt. Beispielsweise werden die beiden Bauteile 1, 2, die aus demselben Werkstoff, zum Beispiel Aluminium oder Kupfer, oder aus unterschiedlichen Werkstoffen, zum Beispiel Aluminium und Kupfer, gebildet sind, mittels Freibiegen, beispielsweise mittels Verwendung eines Niederhalters, um den vorgegebenen Winkel β abgewinkelt. Durch diese Abwinklung ist ein „schräger Parallelstoß“ mittels der beiden zu verschweißenden Bauteile 1, 2 gebildet. Die abgewinkelten Abschnitte der beiden Bauteile 1, 2 sind also parallel beziehungsweise nahezu parallel zueinander angeordnet.Before the two components 1, 2 are joined together within a specified welding area, the two components 1, 2 are welded as shown in 2 shown, are angled in the specified welding area. The two components 1, 2 are angled in the specified welding area by a specified angle β, which is at least 1° and at most 79°. For example, the two components 1, 2, which are made of the same material, for example aluminum or copper, or of different materials, for example aluminum and copper, are angled by the specified angle β by means of air bending, for example by using a hold-down device. As a result of this bending, an “oblique parallel joint” is formed between the two components 1, 2 to be welded. The angled sections of the two components 1, 2 are therefore arranged parallel or almost parallel to one another.

Alternativ oder zusätzlich zu der mittels Freibiegen erzeugten Abwinklung der beiden Bauteile 1, 2 kann die Abwinklung auch durch einen anderen geeigneten Umformprozess, insbesondere integriert in einen Fertigungsprozess der Bauteile 1, 2 erzeugt werden. Dabei wird der Umformprozess, insbesondere in Abhängigkeit von einer Materialstärke des jeweiligen Bauteiles 1, 2 gewählt.Alternatively or in addition to the bending of the two components 1, 2 produced by air bending, the bending can also be produced by another suitable forming process, in particular integrated into a manufacturing process of the components 1, 2. The forming process is selected, in particular, depending on the material thickness of the respective component 1, 2.

Gemäß dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die abgewinkelten Abschnitte der beiden Bauteile 1, 2 eine gleiche Länge l₁ von mindestens 0,5 mm und höchstens 15,0 mm auf.According to the 1 and 2 In the embodiment shown, the angled sections of the two components 1, 2 have an equal length l ₁ of at least 0.5 mm and at most 15.0 mm.

Nachdem die Bauteile 1, 2 abgewinkelt sind, werden die beiden Bauteile 1, 2 in dem abgewinkelten vorgegebenen Schweißbereich mittels einer Laserschweißnaht N stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei die Laserschweißnaht N stirnseitig in die abgewinkelten Abschnitte eingebracht wird. Durch den abgewinkelten Schweißbereich kann ein Durchsacken einer Schmelze, die aus einem partiellen Aufschmelzen der beiden Bauteile 1, 2 entsteht, in einen unter Umständen vorhandenen Spalt S zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 verhindert werden. Auch bei Vorhandensein eines Spaltes S zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 kann eine sichere Laserschweißverbindung mit einem ausreichend großen Anbindungsquerschnitt und ausreichend guter Qualität zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 hergestellt werden. Die beiden Bauteile 1, 2 sind stoffschlüssig miteinander verbunden und bilden somit eine Bauteilanordnung B.After the components 1, 2 have been bent, the two components 1, 2 are joined together in the angled, predetermined welding area by means of a laser weld seam N, whereby the laser weld seam N is introduced into the front sides of the angled sections. The angled welding area can prevent a melt resulting from partial melting of the two components 1, 2 from sagging into a gap S that may exist between the two components 1, 2. Even if a gap S is present between the two components 1, 2, a secure laser weld connection with a sufficiently large connection cross-section and sufficiently good quality can be created between the two components 1, 2. The two components 1, 2 are joined together in a materially bonded manner and thus form a component arrangement B.

3 zeigt zwei zueinander beabstandete und in einem vorgegebenen Schweißbereich um den vorgegebenen Winkel β abgewinkelte Bauteile 1, 2. Zwischen den beiden Bauteilen 1, 2, die stoffschlüssig miteinander verbunden werden sollen, ist also ein Spalt S ausgebildet. 3 shows two components 1, 2 which are spaced apart from each other and angled by the specified angle β in a specified welding area. A gap S is therefore formed between the two components 1, 2 which are to be joined together in a materially bonded manner.

Da die beiden Bauteile 1, 2 jeweils einen abgewinkelten Abschnitt aufweisen, kann trotz des vorhandenen Spaltes S eine sichere Laserschweißverbindung in Form einer Laserschweißnaht N zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 hergestellt werden, wie in 4 gezeigt ist, so dass eine kompakte Bauteilanordnung B gebildet ist.Since the two components 1, 2 each have an angled section, a secure laser welding connection in the form of a laser welding seam N can be produced between the two components 1, 2 despite the existing gap S, as shown in 4 is shown, so that a compact component arrangement B is formed.

6 zeigt zwei relativ zueinander positionierte und in einem vorgegebenen Schweißbereich um den vorgegebenen Winkel β abgewinkelte Bauteile 1, 2, die stoffschlüssig miteinander verbunden werden sollen, wobei eine Länge l₁ eines abgewinkelten Abschnittes eines ersten Bauteiles 1 geringer gewählt ist, als eine weitere Länge l₂ eines parallel verlaufenden abgewinkelten Abschnittes eines zweiten Bauteiles 2. 6 shows two components 1, 2 positioned relative to one another and angled by the specified angle β in a specified welding area, which are to be joined together in a materially bonded manner, wherein a length l ₁ of an angled section of a first component 1 is selected to be shorter than a further length l ₂ of a parallel angled section of a second component 2.

In 6 ist eine aus den beiden Bauteilen 1, 2 gemäß 5 gebildete Bauteilanordnung B dargestellt, welche mittels einer die beiden Bauteile 1, 2 stirnseitig stoffschlüssig verbindenden Laserschweißnaht N gebildet ist.In 6 is one of the two components 1, 2 according to 5 formed component arrangement B is shown, which is formed by means of a laser weld seam N that connects the two components 1, 2 in a materially bonded manner at the front.

Aufgrund der unterschiedlichen Längen l₁, l₂ der beiden abgewinkelten Abschnitte der Bauteile 1, 2 kann ein Aufschmelzprozess des Laserstrahlschweißens derart positiv beeinflusst werden, dass aufgrund des längeren abgewinkelten Abschnittes des weiteren Bauteiles 2 ein höherer Anteil an Schmelze bereitgestellt werden kann, welche einen Spalt S zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 als Laserschweißnaht N bei einem Erstarren der Schmelze ausreichend ausfüllt.Due to the different lengths l ₁ , l ₂ of the two angled sections of the components 1, 2, a melting process of the laser beam welding can be positively influenced in such a way that, due to the longer angled section of the further component 2, a higher proportion of melt can be provided, which sufficiently fills a gap S between the two components 1, 2 as a laser weld seam N when the melt solidifies.

7 zeigt drei relativ zueinander positionierte Bauteile 1, 2, 3, die zur Herstellung einer in 8 gezeigten Bauteilanordnung B mittels einer Laserschweißnaht N stoffschlüssig miteinander verbunden werden sollen. Dabei ist unmittelbar benachbart zu einem zweiten Bauteil 2 ein drittes Bauteil 3 angeordnet. Dabei weisen die Bauteile 1 bis 3 parallel zueinander angeordnete abgewinkelte Abschnitte auf, wobei die Bauteile 1 bis 3 in einem vorgegebenen Schweißbereich um den vorgegebenen Winkel β abgewinkelt sind. 7 shows three components 1, 2, 3 positioned relative to each other, which are used to produce a 8 shown component arrangement B are to be joined together in a materially bonded manner by means of a laser weld seam N. A third component 3 is arranged directly adjacent to a second component 2. The components 1 to 3 have angled sections arranged parallel to one another, wherein the components 1 to 3 are angled by the specified angle β in a specified welding area.

Ein abgewinkelter Abschnitt des ersten Bauteiles 1 und ein parallel zu diesem abgewinkelter Abschnitt des dritten Bauteiles 3 weisen dieselbe Länge l₁ auf, wohingegen ein parallel abgewinkelter Abschnitt des zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem dritten Bauteil 3 angeordneten zweiten Bauteiles 2 eine geringere weitere Länge l₂ aufweist.An angled section of the first component 1 and a section of the third component 3 angled parallel thereto have the same length l ₁ , whereas a parallel angled section of the second component 2 arranged between the first component 1 and the third component 3 has a shorter further length l ₂ .

Insbesondere wird bei drei stoffschlüssig zu verbindenden Bauteilen 1 bis 3 das mittig zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem dritten Bauteil 3 angeordnete zweite Bauteil 3 in erhöhtem Maße aufgeschmolzen, so dass eine alle drei stoffschlüssig miteinander verbindende Laserschweißnaht N erzeugt wird.In particular, in the case of three components 1 to 3 to be joined in a materially bonded manner, the second component 3 arranged centrally between the first component 1 and the third component 3 is melted to an increased extent, so that a laser weld seam N is created which connects all three components in a materially bonded manner.

9 zeigt eine Schnittdarstellung einer elektrochemischen Einzelzelle 4 mit einem Zellgehäuse 4.1, einem Zellinneren, beispielsweise einer Elektrodenanordnung, und zwei Polkontakten P1, P2. Dabei stellt ein Polkontakt P1 ein erstes Bauteil 1 und ein weiterer Polkontakt P2 ein zweites Bauteil 2 dar. 9 shows a sectional view of an electrochemical single cell 4 with a cell housing 4.1, a cell interior, for example an electrode arrangement, and two pole contacts P1, P2. One pole contact P1 represents a first component 1, and another pole contact P2 represents a second component 2.

Zur Herstellung eines in 10 gezeigten Zellverbundes, welcher eine vorgegebene Anzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 4 aufweist, ist es erforderlich, einen weiteren Polkontakt P2 einer Einzelzelle 4 als zweites Bauteil 2 mit einem Polkontakt P1 einer weiteren Einzelzelle 4 als erstes Bauteil 1 stoffschlüssig zu verbinden. Insbesondere ist in 10 ein Ausschnitt eines Zellverbundes mit mehreren Einzelzellen 4 gezeigt.To produce a 10 shown cell assembly, which has a predetermined number of electrically serially and/or parallel interconnected individual cells 4, it is necessary to connect a further pole contact P2 of an individual cell 4 as the second component 2 with a pole contact P1 of another individual cell 4 as the first component 1. In particular, in 10 a section of a cell network with several individual cells 4 is shown.

Insbesondere zur Verhinderung einer weiter oben beschriebenen Spaltbildung, wobei durch einen solchen Spalt S die Gefahr besteht, dass durch das Laserstrahlschweißen erzeugte Schmelze und/oder der Laserstrahl anteilig selbst in den Spalt S eintritt beziehungsweise durchtritt und die jeweilige Einzelzelle 4 beschädigen kann, werden die Polkontakte P1, P2 benachbarter Einzelzellen 4 in dem vorgegebenen Schweißbereich um den vorgegebenen Winkel β, welcher mindestens 1° und höchstens 79° beträgt, abgewinkelt, insbesondere in ein und dieselbe Richtung. Somit kann weitestgehend vermieden werden, dass bei einer Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung der beiden Polkontakten P1, P2 entstehende Schmelze und/oder der Laserstrahl anteilig selbst in den Spalt S eintritt beziehungsweise durchtritt. Die Gefahr einer Beschädigung einer der Einzelzellen 4 aufgrund von in den Spalt S bis zu dem Zellgehäuse 4.1 der Einzelzelle 4 eindringender beziehungsweise durchdringender Schmelze und/oder dem Laserstrahl anteilig selbst kann durch die abgewinkelten Abschnitte der stoffschlüssig miteinander zu verbindenden Polkontakte P1, P2 als Bauteile 1, 2 weitestgehend verringert werden. Dabei stellen die jeweils mittels einer Laserschweißnaht N miteinander verbundenen Polkontakte P1, P2 eine Bauteilanordnung B dar.In particular, to prevent the formation of a gap as described above, whereby such a gap S poses the risk that melt generated by laser beam welding and/or the laser beam itself partially enters or passes through the gap S and can damage the respective individual cell 4, the pole contacts P1, P2 of adjacent individual cells 4 are angled in the predetermined welding area by the predetermined angle β, which is at least 1° and at most 79°, in particular in one and the same direction. This largely prevents melt generated when the materially bonded connection between the two pole contacts P1, P2 and/or the laser beam itself from partially entering or passing through the gap S. The risk of damage to one of the individual cells 4 due to melt penetrating or passing through the gap S up to the cell housing 4.1 of the individual cell 4 and/or the laser beam itself can be largely reduced by the angled sections of the pole contacts P1, P2, which are to be joined together in a materially bonded manner as components 1, 2. The pole contacts P1, P2, each connected to one another by means of a laser weld seam N, represent a component arrangement B.

Claims

Method for joining three components (1 to 3) of different lengths, positioned relative to one another, by means of fusion welding, characterized in that - the three components (1 to 3) are each angled at one end in a predetermined welding area by an equal predetermined angle (β) to a longitudinal extent of the respective component (1 to 3) in such a way that a length (l ₁ , l ₂ ) of an angled section of the respective one of the three components (1 to 3) is at least 0.5 mm and at most 15.0 mm and the two outer components (1 and 3) project beyond the inner component (2), - the three components (1 to 3) are arranged in parallel butt joints in such a way that the angled sections run parallel to one another and end faces of the angled sections point in the same direction and - subsequently, a weld seam (N) starting from the end faces of the angled sections is formed between the angled sections of the three components (1 to 3) is generated.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the three components (1 to 3) are angled by the predetermined angle (β) by means of free bending and/or a preceding forming process integrated into a manufacturing process of the components (1 to 3).