DE102023004143B4 - Method for joining components by laser welding using a laser welding device - Google Patents
Method for joining components by laser welding using a laser welding deviceInfo
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Abstract
Verfahren zum Fügen von Bauteilen (14, 16) durch Laserschweißen mittels einer Laserschweißvorrichtung (12), bei welchem ein erstes Bauteil (14) und ein zweites Bauteil (16) entlang jeweiliger Längsseiten (18, 20) aneinander angeordnet und durch Laserschweißen im Bereich jeweiliger Stirnseiten (22, 24) verschweißt werden,dadurch gekennzeichnet, dasseine durch das Verschweißen erzeuge Schmelze (32) im Bereich der jeweiligen Stirnseiten (22, 24) mittels eines Gasstroms (G) wenigstes teilweise verformt wird, indem der Gasstrom (G) wenigstens teilweise außenumfangsseitig auf die Schmelze (32) und relativ zur länglichen Erstreckungsrichtung der Bauteile (14, 16) angewinkelt auf die Schmelze (32) gerichtet wird,wobei der Gasstrom (G) im Wesentlichen axial zur Schwerkraft (F) aus einer ringförmige Gasdüse (26) mit einer Vielzahl von innenumfangsseitigenAustrittsöffnungen (36) auf die Schmelze (32) gerichtet wird.Method for joining components (14, 16) by laser welding using a laser welding device (12), in which a first component (14) and a second component (16) are arranged along respective longitudinal sides (18, 20) and are welded by laser welding in the region of respective end faces (22, 24), characterized in that a melt (32) produced by the welding is at least partially deformed in the region of the respective end faces (22, 24) by means of a gas stream (G) in that the gas stream (G) is directed at least partially on the outer circumference side onto the melt (32) and at an angle relative to the longitudinal direction of extension of the components (14, 16) onto the melt (32), wherein the gas stream (G) is directed substantially axially to the force of gravity (F) from an annular gas nozzle (26) having a plurality of inner circumference outlet openings (36) onto the melt (32).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen durch Laserschweißen mittels einer Laserschweißvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for joining components by laser welding using a laser welding device according to the preamble of patent claim 1.
Die
In der
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, durch welche eine Fügeverbindung von zwei Bauteilen beim Schweißen besser und effizienter hergestellt werden kann.The object of the invention is to provide a possibility by which a joint between two components can be produced better and more efficiently during welding.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen einer Laserschweißvorrichtung sind als vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei die Mittel der Laserschweißvorrichtung zur Durchführung der Verfahrensschritte eingesetzt sind. Ferner sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie durch die Figuren beschrieben.This object is achieved by means of a method having the features of patent claim 1. Advantageous configurations of a laser welding device are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention, wherein the means of the laser welding device are used to carry out the method steps. Furthermore, advantageous developments of the invention are described by the dependent patent claims, the following description, and the figures.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen durch Laserschweißen mittels einer Laserschweißvorrichtung, bei welchem ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil entlang jeweiliger Längsseiten aneinander angeordnet und durch Laserschweißen im Bereich jeweiliger Stirnseiten verschweißt werden. Dieses Verfahren sieht somit vor, eine äußerst effektive Methode für das Verschweißen von Bauteilen zu ermöglichen, wobei insbesondere der Fokus auf dem Verbinden der zwei Bauteile liegt, die entlang ihrer Längsseiten aneinander angeordnet sind, wobei die Verschweißung im Bereich ihrer Stirnseiten erfolgt. Die Bauteile, die in diesem Verfahren verwendet werden, sind oft als Hairpins bezeichnet, welche insbesondere eine längliche Form aufweisen.The invention relates to a method for joining components by laser welding using a laser welding device, in which a first component and a second component are arranged along respective longitudinal sides and welded by laser welding in the region of respective end faces. This method thus provides an extremely effective method for welding components, with a particular focus on connecting the two components that are arranged along their longitudinal sides, with the welding taking place in the region of their end faces. The components used in this method are often referred to as hairpins, which in particular have an elongated shape.
Um die Aufgabe der Erfindung zu lösen ist es vorgesehen, dass eine durch das Verschweißen erzeuge Schmelze im Bereich der jeweiligen Stirnseiten mittels eines Gasstroms wenigstes teilweise verformt wird. Im Rahmen des Laserschweißens entsteht an jedem der zu verbindenden Bauteile eine Schmelze, die anschließend zu einer Gesamtschmelze verschmolzen werden. Diese Gesamtschmelze kann verschiedene Probleme aufweisen, wie beispielsweise ungleichmäßiges Verteilen, falsche Ausrichtung oder unzureichende Formgebung. Die Schmelze wird demnach gezielt so geformt und abgekühlt, dass eine besonders gute Fügeverbindung entsteht. Dieses Verfahren stellt sicher, dass die Gesamtschmelze nach dem Verschweißen eine möglichst vorgegebene Form und Festigkeit aufweist, was zu einer zuverlässigen und stabilen Verbindung der Bauteile führt.To achieve the object of the invention, it is provided that a melt generated by welding is at least partially deformed in the region of the respective end faces by means of a gas stream. During laser welding, a melt is created on each of the components to be joined, which are then fused into a single melt. This single melt can exhibit various problems, such as uneven distribution, incorrect alignment, or inadequate shaping. The melt is therefore specifically shaped and cooled to create a particularly good joint. This process ensures that the single melt has the most predetermined shape and strength possible after welding, resulting in a reliable and stable connection between the components.
Es ist somit erfindungsgemäß vorgesehen, einen gezielten Gasstrom, beispielsweise ein Luftstrom oder Schutzgasstrom, insbesondere aus Argon, anzuwenden, mittels welchem eine gezielte Beeinflussung der abkühlenden Gesamtschmelze durchführbar ist. Hierfür sind bspw. ein Gebläse und mindestens ein Gaskanal vorgesehen, um den Gasstrom gezielt zu steuern. Die Steuerung ermöglicht die Anpassung der Richtung des Gasstroms sowie dessen Intensität bspw. mittels einer angeordneten Steuereinrichtung.The invention thus provides for the use of a targeted gas flow, for example an air flow or a protective gas flow, in particular argon, by means of which a targeted influence on the cooling melt can be carried out. For this purpose, a fan and at least one gas channel are provided, for example, to specifically control the gas flow. The control allows the direction of the gas flow and its intensity to be adjusted, for example, by means of an arranged control device.
Ein Beispiel für die Anwendung dieses Verfahrens könnte sein, dass die Gesamtschmelze, die in eine bestimmte Richtung abfließt, gezielt durch einen Gasstrom in die entgegengesetzte Richtung gelenkt wird. Dies verhindert, dass die Gesamtschmelze entlang einer Seite der Bauteile abfließt, sondern stattdessen auf den Stirnseiten der Bauteile verweilt und abkühlt. Dadurch kann sich die Schmelze zu einem runden Schmelztropfen formen, der die Fügeverbindung zwischen den Bauteilen bildet.An example of the application of this process could be to deliberately direct the total melt flowing in a certain direction in the opposite direction by a gas stream. This prevents the total melt flowing along one side of the components. Instead, it remains on the front sides of the components and cools. This allows the melt to form into a round melt droplet, which forms the joint between the components.
Dieses gezielte Abkühlen und Formen der Schmelze mithilfe eines kontrollierten Gasstroms ermöglicht eine Anpassung der Fügeverbindung und führt dazu, dass diese die gewünschten Qualitäts- und Festigkeitsanforderungen erfüllt. Dieses Verfahren kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, um hochwertige und zuverlässige Verschweißungen von Bauteilen zu erzielen.This targeted cooling and shaping of the melt using a controlled gas flow allows for the joint to be tailored to meet the desired quality and strength requirements. This process can be used in various applications to achieve high-quality and reliable welds of components.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Gasstrom außenumfangsseitig auf die Schmelze gerichtet wird. Dies stellt sicher, dass von allen Seiten ein Gasstrom auf die Gesamtschmelze einwirkt, um einen möglichst runden Schmelztropfen zu formen. Um dies technisch umzusetzen, wird die Laserschweißvorrichtung mit einem gezielten Gasstrommechanismus ausgestattet, der von außen auf die Schmelze gerichtet werden kann. Dieser Mechanismus ermöglicht es, den Gasstrom so zu steuern, dass er die Schmelze umgibt und auf sie einwirkt, um die gewünschte Tropfenform zu erzeugen und eine vorgegebene Abkühlung zu ermöglichen.According to the invention, the gas flow is directed onto the outer circumference of the melt. This ensures that a gas flow acts on the entire melt from all sides to form the roundest possible melt droplet. To implement this technically, the laser welding device is equipped with a targeted gas flow mechanism that can be directed onto the melt from the outside. This mechanism allows the gas flow to be controlled so that it surrounds and acts on the melt to create the desired droplet shape and enable a predetermined cooling.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Gasstrom außenumfangsseitig und relativ zur länglichen Erstreckungsrichtung der Bauteile angewinkelt auf die Schmelze gerichtet wird. Dies ermöglicht eine flexible Steuerung der Gasströmungsrichtung. Der Gasstrom kann somit in einem Bereich von 360 Grad um den Umfang der Schmelze herum ausgerichtet werden oder schräg von oben oder schräg von unten in Bezug auf die längliche Ausrichtung der angeordneten Bauteile gerichtet werden. Ein schräger Gasstrom von oben könnte dazu neigen, den Schmelztropfen abzuflachen, während ein schräger Gasstrom von unten ihn eher anheben würde. Die Intensität des Gasstroms kann zusätzlich angepasst werden, um die gewünschte Formgebung der Schmelze zu steuern. Dadurch wird eine äußerst feine Kontrolle über den Schmelzprozess ermöglicht.According to the invention, the gas flow is directed onto the melt along its outer circumference and at an angle relative to the longitudinal extension of the components. This allows for flexible control of the gas flow direction. The gas flow can thus be directed within a range of 360 degrees around the circumference of the melt, or obliquely from above or obliquely from below with respect to the longitudinal alignment of the arranged components. An oblique gas flow from above could tend to flatten the melt droplet, while an oblique gas flow from below would tend to raise it. The intensity of the gas flow can also be adjusted to control the desired shape of the melt. This enables extremely fine control over the melting process.
In noch einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Laserstrahl zum Laserschweißen im Wesentlichen axial zur Schwerkraft gerichtet wird. Eine solche Ausrichtung ermöglicht nicht nur die Ausrichtung der Strömung in seitlicher Umfangsrichtung, sondern nutzt auch die Schwerkraft, um den Schmelztropfen in eine bestimmte Richtung zu beeinflussen. Zum Beispiel könnte der Laserstrahl von oben gerichtet sein, während gleichzeitig der Gasstrom von unten nach oben gerichtet wird, um dieser Schwerkraft entgegenzuwirken. Diese Kombination von Faktoren erlaubt eine weitere Steuerung der Schmelzform und -position, um eine gewünschte Fügeverbindung bzw. Verschweißung zu erzielen.In another advantageous embodiment of the invention, the laser beam for laser welding is directed substantially axially relative to gravity. Such an orientation not only allows the flow to be directed in a lateral circumferential direction, but also utilizes gravity to influence the molten droplet in a specific direction. For example, the laser beam could be directed from above, while simultaneously the gas flow is directed from below upwards to counteract this force of gravity. This combination of factors allows further control of the molten shape and position to achieve a desired joint or weld.
In noch einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Laserstrahl zum Laserschweißen im Wesentlichen axial und entgegen der Schwerkraft gerichtet wird. Diese Ausrichtung nutzt ebenfalls die Schwerkraft, jedoch ist der Laserstrahl diesmal von unten auf die nach unten gerichteten Stirnflächen der Bauteile bzw. Hairpins gerichtet. Diese Anordnung erlaubt es, die Schmelzzone effektiv zu kontrollieren und die Schmelze in Richtung der Bauteile zu lenken, um eine vorgegebene Verschweißung zu ermöglichen.In another advantageous embodiment of the invention, the laser beam for laser welding is directed essentially axially and against gravity. This orientation also utilizes gravity, but this time the laser beam is directed from below onto the downward-facing end faces of the components or hairpins. This arrangement allows for effective control of the melting zone and the directing of the melt toward the components to enable a predetermined weld.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Gasstrom im Wesentlichen axial zur Schwerkraft auf die Schmelze gerichtet wird. Diese Anordnung ermöglicht es der unteren Laserschweißvorrichtung, den Laserstrahl nach oben wirken zu lassen, wodurch die Gesamtschmelze in Richtung der Schwerkraft tropft. Der außenumfangsseitige ausgerichtete Gasstrom von außen bläst dabei entgegen, um zu verhindern, dass die Schmelze nach unten tropft. Dies schafft eine effektive Kontrolle über die Schmelzposition und -form, um eine vorgegebene Verschweißung zu erzielen.According to the invention, the gas flow is directed toward the melt substantially axially relative to gravity. This arrangement allows the lower laser welding device to direct the laser beam upward, causing the entire melt to drip in the direction of gravity. The gas flow directed toward the outer periphery from the outside counteracts this flow to prevent the melt from dripping downward. This provides effective control over the melt position and shape to achieve a specified weld.
Eine Laserschweißvorrichtung zum Fügen von Bauteilen durch Laserschweißen, mittels welche ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil entlang jeweiliger Längsseiten aneinander anordnenbar und durch Laserschweißen im Bereich jeweiliger Stirnseiten miteinander verschweißbar sind, kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.A laser welding device for joining components by laser welding, by means of which a first component and a second component can be arranged along respective longitudinal sides and welded together by laser welding in the region of respective end faces, can be used to carry out the method according to the invention.
Es ist vorgesehen, dass eine durch das Verschweißen erzeuge Schmelze im Bereich der jeweiligen Stirnseiten mittels eines Gasstroms einer angeordneten Gasdüse wenigstes teilweise verformbar ist. Die Laserschweißvorrichtung umfasst eine bspw. eine Laserquelle, eine Spannvorrichtung zum Halten der Bauteile, ein Gasstrommechanismus mit Gasdüse, sowie eine Ausrichtungseinrichtung der Laserstrahlung und des Gasstroms bspw. mittels einer integrierten Steuereinrichtung oder einer elektronischen Recheneinrichtung.It is intended that a melt generated by welding can be at least partially deformed in the region of the respective end faces by means of a gas flow from a gas nozzle. The laser welding device comprises, for example, a laser source, a clamping device for holding the components, a gas flow mechanism with a gas nozzle, and an alignment device for the laser radiation and the gas flow, for example, by means of an integrated control device or an electronic computing device.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Gasdüse ringförmig ausgebildet und um die Schmelze außenumfangsseitig angeordnet ist. Diese Gasdüse ist insbesondere dazu ausgebildet, einen gleichmäßigen aber auch veränderbaren Gasstrom auszublasen, der die gesamte Schmelze umgibt und von außen auf sie einwirkt. Diese Anordnung ermöglicht eine vorgegebene Steuerung der Schmelzform und -position, um eine besonders gute bzw. optimale Fügeverbindung zwischen den Bauteilen sicherzustellen.According to the invention, the gas nozzle is ring-shaped and arranged around the outer circumference of the melt. This gas nozzle is particularly designed to expel a uniform but also variable gas stream that surrounds the entire melt and acts on it from the outside. This arrangement enables predetermined control of the melt shape and position to ensure a particularly good or optimal joint between the components.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die ringförmige Gasdüse eine Vielzahl von innenumfangsseitige Austrittsöffnungen aufweist. Diese Austrittsöffnungen sind dazu ausgebildet, den erzeugten Gasstrom gleichmäßig auf die Schmelze zu lenken und eine Kontrolle über deren Verformung und Abkühlung zu ermöglichen. Diese Anordnung trägt dazu bei, eine qualitativ hochwertige Verschweißung der Bauteile sicherzustellen.According to the invention, the annular gas nozzle is provided with a plurality of outlet openings along its inner circumference. These outlet openings are designed to direct the generated gas flow evenly onto the melt and enable control over its deformation and cooling. This arrangement contributes to ensuring high-quality welding of the components.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die ringförmige Gasdüse eine innenumfangsseitige durchgehende Austrittsöffnung aufweist. Diese durchgehende Austrittsöffnung ermöglicht einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Gasstrom, der die gesamte Schmelze umgibt und eine gleichmäßige Verformung und Abkühlung ermöglicht.Alternatively, the annular gas nozzle can be provided with a continuous outlet opening on its inner circumference. This continuous outlet opening enables a uniform and continuous gas flow that surrounds the entire melt and facilitates uniform deformation and cooling.
Zusätzlich ist in diesen Ausgestaltungen auch die Intensität des Gasstroms variabel einstellbar. Dies ermöglicht es, die Stärke des Gasstroms nach Bedarf anzupassen, um die gewünschte Schmelzverformung und -abkühlung zu steuern.Additionally, in these designs, the intensity of the gas flow is also variably adjustable. This allows the strength of the gas flow to be adjusted as needed to control the desired melt deformation and cooling.
Zusammenfassen schlägt die Erfindung vor, die Schmelzformung beim Laserschweißen von Bauteilen bzw. Hairpins durch einen Gasstrom aus einer gerichteten Gasdüse während des Schweißvorgangs bei noch flüssiger Schmelze durchzuführen. Eine Düse zur Ausrichtung des Gasstroms wird um die Enden der Hairpins angeordnet und mit Luft/Gas beströmt. Die Hairpins können optional durch eine Spannvorrichtung während des Schweißens gehalten werden, wobei die Gasausströmdüse Teil der Spannvorrichtung ist oder eigenständig angeordnet werden kann. Die Düse kann einteilig sein und auf einer Seite angeordnet werden oder als gebogene Düse die Hairpin-Enden zumindest teilweise umgeben. Sie kann auch kreisförmig oder ringförmig sein und die Enden oder den Schweißbereich vollständig umgeben. Bei längeren Düsen kann die Düsenöffnung durchgängig sein oder aus einer Mehrzahl von Einzeldüsen bestehen, die zusammen den gewünschten Gasstrom zur Formung der Schmelze erzeugen.In summary, the invention proposes that melt forming during laser welding of components or hairpins be carried out by a gas flow from a directed gas nozzle during the welding process while the melt is still liquid. A nozzle for directing the gas flow is arranged around the ends of the hairpins and is supplied with air/gas. The hairpins can optionally be held by a clamping device during welding, whereby the gas outlet nozzle can be part of the clamping device or arranged independently. The nozzle can be one-piece and arranged on one side or can be a curved nozzle that at least partially surrounds the hairpin ends. It can also be circular or annular and completely surround the ends or the welding area. For longer nozzles, the nozzle opening can be continuous or consist of a plurality of individual nozzles that together generate the desired gas flow for shaping the melt.
Die Formung kann während oder nach der Lasereinstrahlung erfolgen, wobei der Abkühleffekt durch den Gasstrom bei der Einstellung der Laserstärke und Dauer berücksichtigt werden muss. Wenn die Düse ringförmig ist und die Schmelze vor dem Schweißen an den Enden vom Hairpin wegbewegt, muss sie nach dem Schweißen über die Schweißung und eventuelle Schweißwulst bewegt werden, sodass der erforderliche Radius der ringförmigen Düse berücksichtigt wird. Die Düse kann statisch sein und immer in die gleiche Richtung strömen oder beweglich sein und sich an die Form der Schmelze anpassen. Dies erfordert einen Aktuator zur Bewegung und ein Kontroll- und Steuergerät zur Positionierung und Strömungsregelung der Düse. In Verbindung mit einer Spannvorrichtung oder einer allgemeinen Bewegungsvorrichtung wird die Düse entsprechend den Enden der Hairpins positioniert und ausgerichtet.Shaping can occur during or after laser irradiation, although the cooling effect of the gas flow must be taken into account when setting the laser intensity and duration. If the nozzle is annular and moves the melt away from the hairpin at the ends before welding, it must be moved over the weld and any weld bead after welding, so that the required radius of the annular nozzle is taken into account. The nozzle can be static and always flow in the same direction, or it can be movable and adapt to the shape of the melt. This requires an actuator for movement and a control and monitoring device for positioning and flow control of the nozzle. In conjunction with a clamping device or a general movement device, the nozzle is positioned and oriented according to the ends of the hairpins.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features, and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the respective specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Dabei zeigen:
-
1 eine Perspektivansicht einer möglichen Ausgestaltung einer Laserschweißvorrichtung zum Fügen von Bauteilen mittels einer Gasdüse und Laserschweißen in Hochrichtung von oben; -
2 einen Querschnitt der aneinander angeordneten Bauteile mit einer geformten Schmelze gemäß1 ; -
3 eine weitere Perspektivansicht einer weiteren möglichen Ausgestaltung einer Laserschweißvorrichtung zum Fügen von Bauteilen mittels einer Gasdüse und Laserschweißen in lateraler Anordnung; -
4 einen Querschnitt der aneinander angeordneten Bauteile mit einer geformten Schmelze gemäß3 ; -
5 eine weitere Perspektivansicht einer weiteren möglichen Ausgestaltung einer Laserschweißvorrichtung zum Fügen von Bauteilen mittels einer Gasdüse und Laserschweißen in Hochrichtung von unten; -
6 einen Querschnitt der aneinander angeordneten Bauteile mit einer geformten Schmelze gemäß5 ;
-
1 a perspective view of a possible embodiment of a laser welding device for joining components by means of a gas nozzle and laser welding in the vertical direction from above; -
2 a cross-section of the components arranged next to each other with a shaped melt according to1 ; -
3 a further perspective view of another possible embodiment of a laser welding device for joining components by means of a gas nozzle and laser welding in a lateral arrangement; -
4 a cross-section of the components arranged next to each other with a shaped melt according to3 ; -
5 a further perspective view of another possible embodiment of a laser welding device for joining components by means of a gas nozzle and laser welding in the vertical direction from below; -
6 a cross-section of the components arranged next to each other with a shaped melt according to5 ;
In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Die
In dieser Laserschweißvorrichtung 12 wird während des Schweißvorgangs eine Schmelze 32 erzeugt. Um die Schmelze 32 im Bereich der Stirnseiten 22, 24 der Bauteile 14, 16 wenigstens teilweise zu verformen, ist eine Gasdüse 26 angeordnet, durch die ein Gasstrom G gerichtet wird.In this laser welding device 12, a melt 32 is generated during the welding process. In order to at least partially deform the melt 32 in the region of the end faces 22, 24 of the components 14, 16, a gas nozzle 26 is arranged through which a gas flow G is directed.
Die Gasdüse 26 ist in dieser Ausführung ringförmig gestaltet und umgibt die Schmelze 32 außenumfangsseitig. Diese ringförmige Gasdüse 26 ist mit einer Vielzahl von innenumfangsseitigen Austrittsöffnungen ausgestattet, die den Gasstrom G gezielt auf die Schmelze 32 lenken.In this embodiment, the gas nozzle 26 is ring-shaped and surrounds the melt 32 on its outer circumference. This ring-shaped gas nozzle 26 is equipped with a plurality of outlet openings on its inner circumference, which direct the gas flow G specifically onto the melt 32.
Besonders charakteristisch für diese Laserschweißvorrichtung 12 ist, dass die ringförmige Gasdüse 26 eine innenumfangsseitige durchgehende Austrittsöffnung aufweist, die es ermöglicht, den Gasstrom G gleichmäßig über die gesamte Umfangsfläche der Schmelze 32 zu verteilen.A particularly characteristic feature of this laser welding device 12 is that the annular gas nozzle 26 has a continuous outlet opening on the inner circumference, which makes it possible to distribute the gas flow G evenly over the entire circumferential surface of the melt 32.
Die Laserschweißvorrichtung 12 kann optional mit einer Spannvorrichtung zur Fixierung der Bauteile 14, 16 während des Schweißvorgangs verwendet werden. Die Gasdüse 26 kann integraler Bestandteil der Spannvorrichtung sein oder separat angeordnet werden.The laser welding device 12 can optionally be used with a clamping device for securing the components 14, 16 during the welding process. The gas nozzle 26 can be an integral part of the clamping device or arranged separately.
Die Schmelzformung durch den Gasstrom G kann während oder nach der Lasereinstrahlung erfolgen. Es ist wichtig zu beachten, dass der Abkühleffekt des Gasstroms G auf die Schmelze 32 während der Einstellung der Laserleistung und -dauer berücksichtigt werden muss, um die gewünschte Schmelzformung zu erzielen.Melt forming by gas flow G can occur during or after laser irradiation. It is important to note that the cooling effect of gas flow G on melt 32 must be considered when adjusting the laser power and duration to achieve the desired melt forming.
Die ringförmige Gasdüse 26 kann in ihrer Position statisch sein oder als bewegliche Düse ausgelegt sein, die sich an die Form der Schmelze 32 anpasst. Eine Bewegungsvorrichtung, gesteuert durch ein Kontroll- und Steuergerät, kann die Düse entsprechend positionieren, um die gewünschte Formgebung der Schmelze 32 zu erreichen. Dies erfordert auch einen Aktuator zur Bewegung der Gasdüse 26.The annular gas nozzle 26 can be static in position or designed as a movable nozzle that adapts to the shape of the melt 32. A movement device, controlled by a monitoring and control device, can position the nozzle accordingly to achieve the desired shape of the melt 32. This also requires an actuator to move the gas nozzle 26.
In der
Die Darstellung in
Zusammenfassend zeigt die
Die Bauteile 14 und 16 sind entlang ihrer Längsseiten miteinander verbunden, und die Schmelze 32 im Bereich ihrer Stirnseiten wird durch den Laserstrahl 34 und den Gasstrom G gezielt bearbeitet. In
In anderen Worten führt dies dazu, dass die Schwerkraft F ausgenutzt wird, um die Schmelze 32 in eine aufwärts gerichtete Richtung zu bewegen. Der Gasstrom G, der aus der Gasdüse 26 austritt, wirkt der Schwerkraft F entgegen und beeinflusst die Bewegung der Schmelze 32.In other words, this results in the force of gravity F being utilized to move the melt 32 in an upward direction. The gas stream G exiting the gas nozzle 26 counteracts the force of gravity F and influences the movement of the melt 32.
In anderen Worten führt dies dazu, dass die Schwerkraft F ausgenutzt wird, um die Schmelze 32 in eine abflachende Form zu formen. Der Gasstrom G, der aus der Gasdüse 26 austritt, wirkt der Schwerkraft F zum Teil entgegen und beeinflusst die Bewegung der Schmelze 32 nach unten.In other words, this results in the utilization of gravity F to form the melt 32 into a flattening shape. The gas stream G exiting the gas nozzle 26 partially counteracts gravity F and influences the downward movement of the melt 32.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1212
- LaserschweißvorrichtungLaser welding device
- 1414
- erstes Bauteilfirst component
- 1616
- zweites Bauteilsecond component
- 1818
- Längsseitelong side
- 2020
- Längsseitelong side
- 2222
- StirnseitenFront sides
- 2424
- Stirnseitefront side
- 2626
- GasdüseGas nozzle
- 3232
- Schmelzemelt
- 3434
- Laserstrahllaser beam
- 3636
- AustrittsöffnungExit opening
- GG
- GasstromGas flow
- FF
- Schwerkraftgravity
- ZZ
- Vertikalevertical
- YY
- Horizontalehorizontal
Claims (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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