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DE19750586A1 - Laser-Lötverfahren - Google Patents

Laser-Lötverfahren

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DE19750586A1
DE19750586A1 DE19750586A DE19750586A DE19750586A1 DE 19750586 A1 DE19750586 A1 DE 19750586A1 DE 19750586 A DE19750586 A DE 19750586A DE 19750586 A DE19750586 A DE 19750586A DE 19750586 A1 DE19750586 A1 DE 19750586A1
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DE
Germany
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laser
soldering method
solder
area
laser soldering
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DE19750586A
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Thorge Hammer
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Volkswagen AG
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2101/18—Sheet panels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laser-Lötverfahren, insbesondere ein Laser- Lötverfahren zur Verlötung zweier oder mehrerer Werkstücke miteinander, die vorzugsweise als Bleche ausgebildet sind, mittels mindestens eines den Lötbereich einer Wärmestrahlung aussetzenden Laserstrahls unter Zufuhr eines Lots in den Lötbereich.
Ein Laser-Lötverfahren der vorgenannten Art soll dahingehend weiterentwickelt werden, daß hohe Arbeitsgeschwindigkeiten möglich sind.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Lot eine auf Kupfer basierende Legierung Verwendung findet. Die Relativgeschwindigkeit der beispielsweise als Bleche ausgeführten Werkstücke relativ zum Lötbereich kann zwischen 0,2 m pro Minute und 10 m pro Minute gewählt werden, wobei die Relativgeschwindigkeit vorzugsweise bei etwa 4 m pro Minute liegt. Die Zuführgeschwindigkeit des Lots in den Lötbereich wird vorteilhafterweise etwa doppelt so schnell gewählt.
Insbesondere bei dem Verlöten von verzinkten Blechen ergibt die Verwendung von auf Kupfer basierenden Legierungen als Lot eine lokale Messingbildung, so daß die Nähte einen dekorativen Goldton annehmen.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Hartlote mit Arbeitstemperaturen zwischen 650°C und 1000°C gewählt. Die Lote können Messinglote mit mindestens 40 Gew.-% Zink und Spuren von Zinn sein. Weiterhin können Neusilberlote mit mindestens 40 Gew.-% Zink sowie etwa 10 Gew.-% Nickel und Spuren von Silber Verwendung finden. Ebenfalls gut geeignet sind Lote mit einer Beimischung von Silizium, wobei sich CuSi3 (d. h. ein Lot aus etwa 97 Gew.-% Kupfer und etwa 3 Gew.-% Silizium) als besonders vorteilhaft erweist. Ein weiteres bevorzugtes Lot enthält eine Beimischung von Aluminium, insbesondere CuAl8 (d. h. ein Lot aus etwa 92 Gew.-% Kupfer und 8 Gew.-% Aluminium) erweist sich als vorteilhaft. Ein ebenfalls sehr gut geeignetes Lot enthält neben Kupfer etwa 9 Gew.-% Zinn, etwa 0,3 Gew.-% Mangan und etwa 0,25 Gew.-% Silizium.
Das erfindungsgemäße Laser-Lötverfahren kann sowohl mit einem Laserstrahl als auch mit zwei zumindest teilweise überlappenden Laserstrahlen durchgeführt werden. Weiterhin kann das Verfahren mit zwei Laserstrahlen durchgeführt werden, die nicht oder nur unwesentlich überlappen, wobei deren Foki jeweils etwa in den Berührungsbereichen des Lots mit den zu verlötenden Blechen liegen. Diese Foki können beispielsweise als Fokuslinien ausgebildet sein, die sich längs der Richtung der Relativgeschwindigkeit der Bleche relativ zum Lötbereich erstrecken. Weiterhin kann auch ein scannender Laserstrahl Verwendung finden, der in einer Richtung senkrecht zur Relativgeschwindigkeit der Bleche relativ zum Lötbereich durch den Lötbereich hin und her bewegt wird.
Zur Erzeugung des Laserstrahls können Nd:YAG- oder Kohlendioxid(CO2)-Laser verwendet werden, mit Laserleistungen zwischen 500 W und 10 000 W bei Nd:YAG-Lasern und 1000 W und 40 000 W bei Kohlendioxid-Lasern.
Es können aber auch ein oder mehrere Halbleiter-Laser zur Erzeugung des Laserstrahls Verwendung finden, zum Beispiel ein oder mehrere Halbleiterlaser-Arrays. Der bzw. die Halbleiter-Laser werden bevorzugt bei einer mittleren Wellenlänge um 800 nm betrieben. Die Laserleistungen liegen bei Verwendung von Halbleiter-Lasern vorzugsweise zwischen 500 W und 10 000 W, insbesondere zwischen 1000 W und 5000 W. Bei der Verwendung von mehreren Halbleiter-Lasern, insbesondere Halbleiterlaser-Arrays, sind verschiedenste Fokusformen und -überlappungen möglich.
Insbesondere bei verzinkten Blechen und bei beölten Blechen, wie sie in der Automobilindustrie Verwendung finden, kann auf ein Flußmittel verzichtet werden.
Das erfindungsgemäße Laser-Lötverfahren kann mit oder ohne Schutzgas betrieben werden. Als Schutzgas kann Stickstoff, Argon, Helium und/oder Kohlendioxid Verwendung finden.
Durch das erfindungsgemäße Laser-Lötverfahren können sowohl I-Nähte als auch Kehlnähte und Bördelnähte erzeugt werden. Durch das erfindungsgemäße Laser- Lötverfahren können Spalte zwischen den zu verlötenden Blechen bis zur Dicke des verwendeten Lötdrahts, die zwischen 0,4 mm und 2 mm betragen kann, überbrückt bzw. gefüllt werden.
Das erfindungsgemäße Laser-Lötverfahren kann mit oder ohne einen Hilfsstrom betrieben werden, der beispielsweise durch eine Spannung hervorgerufen wird, die zwischen dem Lötdraht und den Blechen angelegt wird. Der Hilfsstrom kann vorzugsweise zwischen 10 A und 400 A, insbesondere zwischen 100 A und 400 A, bei einer bevorzugten elektrischen Leistung von etwa 10 kW betragen. Bei Verwendung eines Hilfsstroms kann die Relativgeschwindigkeit zwischen den Blechen und dem Lötbereich sowie die Zuführgeschwindigkeit des Drahts in den Lötbereich um ca. 20 Gew.-% bis 50 Gew.-% erhöht werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 eine perspektivische schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Laser-Lötverfahrens zur Herstellung einer I-Naht;
Fig. 2 eine perspektivische schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Laser-Lötverfahrens zur Herstellung einer Kehlnaht;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Laser-Lötverfahrens mit auf einer Unterlage aufliegendem Lötdraht;
Fig. 4a einen schematischen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Laser-Lötverfahrens bei einer Bördelnaht mit Zweistrahltechnik;
Fig. 4b eine Ansicht gemäß den Pfeilen IV b in Fig. 4a;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Laser-Lötverfahrens bei einer Bördelnaht mit einem scannenden Laserstrahl.
In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung abgebildet, mit der ein erfindungsgemäßes Laser- Lötverfahren durchführbar ist. Im rechten Teil der Fig. 1 ist schematisch ein Koordinatensystem x, y, z abgebildet, das die Orientierung der in Fig. 1 dargestellten Winkel verdeutlicht. Die dargestellte Vorrichtung umfaßt eine ebene Unterlage 1, auf der zwei ebene Bleche 2, 3 stumpf längs der I-Naht 4 aneinanderstoßen. Die Unterlage 1 verläuft somit parallel zu den Blechwerkstücken 2, 3 sowie parallel zur Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Blechwerkstücke 2, 3. Oberhalb der Bleche 2, 3 ist schematisch ein Lötkopf 5 angedeutet, der eine Zuführeinheit 6 für einen Laserstrahl (nicht abgebildet) sowie eine entsprechende Fokussierungsoptik 7 umfaßt. Weiterhin ist in dem Lötkopf 5 eine Drahtzuführeinrichtung 8 angeordnet, mittels der das als Lötdraht ausgebildete Lot 9 dem Lötbereich 11, der im wesentlichen dem Fokusbereich eines aus dem Lötkopf 5 austretenden Laserstrahls 10 entspricht, zugeführt werden kann.
Der Winkel zwischen den Oberseiten der Bleche 2, 3 und der Zuführrichtung des Lots 9 in den Lötbereich 11 in der y-z-Ebene ist mit Q bezeichnet. Der Winkel zwischen der Zuführrichtung des Lots 9 in den Lötbereich 11 und der mittleren Richtung des Laserstrahls 10 in der y-z-Ebene ist mit y bezeichnet. Der Winkel δ ist in der x-z-Ebene ausgerichtet und gibt den Winkel zwischen der mittleren Richtung des Laserstrahls 10 und einer in der Oberfläche der Bleche 2, 3 senkrecht zur Naht 4 durch den Lötbereich 11 hindurchgehenden Linie an.
Fig. 2 zeigt schematisch die Situation zweier Bleche 12, 13, die sich überlappen. Hier wird durch ein erfindungsgemäßes Laser-Lötverfahren eine Kehlnaht 14 erzeugt. In Fig. 2 ist ebenfalls ein Koordinatensystem x, y, z abgebildet, wobei hier ebenfalls wie in Fig. 1 die y-Richtung in Richtung der Naht 14 zeigt. Aus Fig. 2 ist der Winkel β zwischen der Zuführrichtung des Lots 9 und der Naht 14 bzw. der Relativgeschwindigkeit der Werkstücke relativ zum Lötbereich in der x-y-Ebene ersichtlich.
Die Relativgeschwindigkeiten, mit denen die Bleche 2, 3 oder 12, 13 in y-Richtung während des Lötprozesses relativ zum Laserstrahl 10 bewegt werden können, liegen zwischen 0,2 und 10 m pro Minute, wobei vorzugsweise ein Wert von etwa 4 m pro Minute gewählt wird. Die Zuführung des Lots 9 kann stechend erfolgen und somit in der gleichen Richtung wie die Relativgeschwindigkeit der Bleche 2, 3 bzw. 12, 13 relativ zum Lötbereich 11. In diesem Fall ist β = 0°. Weiterhin kann die Zufuhr des Lots 9 auch schleppend erfolgen und somit entgegengesetzt der Richtung der Relativgeschwindigkeit, mit der sich die Bleche 2, 3 bzw. 12, 13 relativ zur Position des Laserstrahls 10 bewegen. In diesem Fall ist β = 180°. Bei einer I-Naht 4 wird vorzugsweise β = 0° gewählt. Bei einer Kehlnaht 14 wird vorzugsweise β = 30° bis 50° gewählt. Bei einer Bördelnaht (siehe Fig. 4 und Fig. 5) werden vorzugsweise Winkel von β = 0° oder β = 90° gewählt.
Die Zuführgeschwindigkeit des Lots 9 kann in einem Geschwindigkeitsbereich von 0,2 m pro Minute bis 30 m pro Minute gewählt werden. Vorteilhafterweise werden hier Geschwindigkeiten von 3 m pro Minute bis 15 in pro Minute ausgewählt. Insbesondere ein Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit der Bleche 2, 3 bzw. 12, 13 zur Vorschubgeschwindigkeit des Lots 9 von 1 : 2 erweist sich als besonders vorteilhaft.
Es besteht die Möglichkeit, einen Hilfsstrom zu verwenden, wobei beispielsweise das als Lötdraht ausgeführte Lot 9 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle und die Bleche 2, 3 bzw. 12, 13 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden werden. Der Hilfsstrom kann beispielsweise Stromstärken zwischen 100 A und 400 A bei einer elektrischen Leistung von ungefähr 10 kW aufweisen. In der Regel erweist sich der Einsatz einer Gleichspannungsquelle als günstig, es besteht aber auch die Möglichkeit eine Wechselspannungsquelle zu verwenden. Durch den zusätzlichen Hilfsstrom besteht die Möglichkeit, die Relativgeschwindigkeit der Bleche 2, 3 bzw. 12, 13 relativ zur Position des Laserstrahls 10 und die Vorschubgeschwindigkeit des Lots 9 um etwa 20 Gew.-% bis 50 Gew.-% zu steigern.
Der Winkel α, unter dem das Lot 9 in der y-z-Ebene dem Lötbereich 11 zugeführt werden kann, kann zwischen 0° und 90° gewählt werden, wobei vorzugsweise α = 8° bis α = 30° ist. Gleichzeitig kann die Zuführrichtung des Laserstrahls 10 in der y-z-Ebene gegenüber der Zuführrichtung des Lots 9 in einem Winkelbereich von γ = 0° bis γ = 180° gewählt werden, wobei γ = 30° bis γ = 90° der Vorzug zu geben ist. In Fig. 3 ist ein Beispiel abgebildet, bei dem der Winkel α zwischen Zuführrichtung des Lots 9 und Oberfläche des Bleches 16 in y-z-Richtung gleich 0° ist und wobei gleichzeitig der Winkel γ zwischen der Zuführrichtung des Laserstrahls 10 und der Zuführrichtung des Lots 9 90° beträgt. In dem darin abgebildeten Ausführungsbeispiel wird das Lot 9 am Blech 16 abgebogen, so daß es in der Nähe des Lötbereiches auf dem Blech aufliegt.
Der Winkel δ, unter dem die Zuführrichtung des Laserstrahls 10 in der x-z-Ebene gegenüber der Blechoberfläche gekippt ist, sollte in einem Bereich von 0° bis 150° gewählt werden, wobei hier Winkeln zwischen 20° und 90° der Vorzug zu geben ist. Alternativ dazu kann der gesamte Lötkopf 5 in der x-z-Ebene um einen Winkel δ von beispielsweise 0° bis 90° gekippt werden, so daß dadurch sowohl die Zuführrichtung des Lots 9 als auch die Zuführrichtung des Laserstrahls 10 beeinflußt werden. Bei einer solchen Verkippung ist Winkeln δ von 60° bis 90° der Vorzug zu geben.
Die Dicke des verwendeten Lots 9 kann zwischen 0,4 mm und 2 mm liegen. Vorzugsweise sollten Dicken zwischen 0,8 mm und 1,2 mm gewählt werden.
Erfindungsgemäß werden Lote 9 auf Kupferbasis verwendet. Insbesondere sollten Hartlote mit einer Arbeitstemperatur zwischen 650°C und 1000°C Verwendung finden. Hier bieten sich beispielsweise Messinglote an, die neben der Kupferbasis mindestens 40 Gew.-% Zink aufweisen. Weiterhin können in den Messingloten Spuren von Zinn vorhanden sein.
Als weitere erfindungsgemäße Lote 9 können Neusilberlote verwendet werden, die neben einer Kupferbasis mindestens 40 Gew.-% Zink und zusätzlich etwa 10 Gew.-% Nickel aufweisen. Hier können Spuren von Silber von Vorteil sein.
Da kleine Zugaben von Silizium das Fließverhalten positiv beeinflussen, können insbesondere auch Lote 9 verwendet werden, die aus im wesentlichen Kupfer und einer Beimischung von Silizium bestehen. Hier bietet sich beispielsweise ein Kupferlot 9 mit 3 Gew.-% Silizium an (CuSi3). Zusätzlich kann ein solches CuSi3-Lot mit Zugaben von Blei versetzt werden, wodurch die Löttemperatur etwas gesenkt werden kann.
Als ein ebenfalls sehr vorteilhaftes Lot 9 hat sich ein Kupferlot mit einer Beimischung von Aluminium erwiesen und hier insbesondere eine Beimischung von etwa 8 Gew.-% Aluminium (CuAl8). Ein weiterhin sehr vorteilhaftes Lot 9 ist ein Kupferlot, das 9 Gew.-% Zinn, 0,3 Gew.-% Mangan und 0,25 Gew.-% Silizium enthält.
Als Laser kann beispielsweise ein Nd:YAG-Laser im Dauerstrichbetrieb Verwendung finden. Der Nd:YAG-Laser wird in der Regel bei einer Wellenlänge um 1.064 nm betrieben, kann aber auch als frequenzverdoppelter Laser bei einer Wellenlänge von 532 nm betrieben werden. Die verwendeten Laserleistungen können in einem Bereich zwischen 500 W und 10 000 W liegen. Vorzugsweise finden Laserleistungen zwischen 2000 W und 4000 W Verwendung. Bei dem Betrieb des Nd:YAG-Lasers mit Frequenzverdoppelung sollte die Leistung zwischen 10 W und 1000 W gewählt werden.
Weiterhin bietet sich die Verwendung eines Kohlendioxid(CO2)-Lasers an, wobei hier Leistungen zwischen 1000 W und 40 000 W gewählt werden können. Vorzugsweise kann ein Leistungsbereich von 2000 W und 5000 W Verwendung finden.
Es können aber auch ein oder mehrere Halbleiter-Laser, zum Beispiel ein oder mehrere Halbleiterlaser-Arrays, verwendet werden. Bei der Verwendung von mehreren Halbleiter- Lasern, insbesondere Halbleiterlaserdioden-Arrays, sind verschiedenste Fokusformen und Fokiüberlappungen möglich.
Die Größe der Fokusfläche ist abhängig von der Art der zu verlötenden Naht. Die Fokusfläche wird bevorzugt zwischen der aufgrund der Beugungsbegrenzung minimal möglichen Fläche und etwa 25 mm2 liegen.
Insbesondere bei verzinkten Blechen kann auf Flußmittel verzichtet werden, weil Zink als Haftvermittler wirkt und durch Zink eine lokale Messingbildung hervorgerufen wird. Weiterhin sind beispielsweise im Automobilbau verwendete beölte Bleche ohne Flußmittel laser­ lötfähig. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne Schutzgas durchgeführt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Stickstoff, Argon, Helium und/oder Kohlendioxid als Schutzgas zu verwenden.
In den Fig. 4 und Fig. 5 ist die Verlötung von Bördelnähten abgebildet. Mittels des erfindungsgemäßen Lötverfahrens können Spalte mit einer Breite überbrückt werden, die etwa dem 0,5-fachen bis 1-fachen des Lötdrahtdurchmessers entsprechen. In Fig. 4a ist die Verlötung zweier Bleche 17, 18 mit einem Lot 9 und einem in zwei Teilstrahlen 19, 20 aufgespaltenen Laserstrahl abgebildet. Die Fokuspunkte der beiden Teilstrahlen 19, 20 liegen im Berührungsbereich der Bleche 17, 18 mit dem Lot 9. Wie in Fig. 4b abgebildet, kann in solchen Fällen anstelle eines Fokuspunktes eine Fokuslinie 21, 22 Verwendung finden.
Eine entsprechende Bifokaltechnik kann auch bei anderen Nähten angewendet werden, wobei beispielsweise ein etwas breiterer Fokus das Material der Bleche in ihrem Oberflächenbereich erwärmt und ein engerer Fokus das Lot 9 im Lötbereich aufschmilzt. Zwei Fokuspunkte oder -linien können auch bei einem einzelnen Laserstrahl durch eine entsprechende Optik erzeugt werden.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laserlöten bei an einer Bördelnaht stumpf aufeinanderstoßenden Blechen 17, 18 abgebildet. Hierbei wird ein sich in Richtung des Pfeils 24 hin und her bewegender Laserstrahl 23 verwendet, der auf diese Weise insbesondere auch für ein Aufschmelzen des Lots 9 in dessen Berührungsbereichen zu den Blechen 17, 18 sorgt.
Bezugszeichenliste
1
Unterlage
2
,
3
Bleche bei I-Naht
4
I-Naht
5
Lötkopf
6
Lasereinheit
7
Fokussierungsoptik
8
Drahtzuführeinrichtung
9
Lötdraht
10
Laserstrahl
11
Lötbereich
12
,
13
Bleche bei Kehlnaht
14
Kehlnaht
15
umgebogener Abschnitt des Lötdrahts
16
Blech
17
,
18
Blech bei Bördelnaht
19
,
20
Teilstrahlen des Laserstrahls
21
,
22
Fokusquerschnitte der beiden Teilstrahlen
23
scannender Laserstrahl
24
Pfeil in
Fig.
5
α Winkel zwischen Lötdraht und Oberfläche des Blechs in y-z-Ebene
β Winkel zwischen Lötdraht und Vorschubrichtung in x-y-Ebene
γ Winkel zwischen Strahl und Lötdraht in y-z-Ebene
δ Winkel zwischen Lötkopf und Blech in x-z-Ebene

Claims (62)

1. Laser-Lötverfahren zur Verlötung zweier oder mehrerer Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) miteinander, die vorzugsweise als Bleche ausgeführt sind, mittels mindestens eines den Lötbereich (11) einer Wärmestrahlung aussetzenden Laserstrahls (10, 19, 20, 23) unter Zufuhr eines Lots (9) in den Lötbereich (11), dadurch gekennzeichnet, daß als Lot (9) eine auf Kupfer basierende Legierung Verwendung findet.
2. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) ein Hartlot mit einer Arbeitstemperatur zwischen 650°C und 1000°C ist.
3. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) ein Messinglot ist.
4. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Messinglot ausgeführte Lot (9) mindestens 40 Gew.-% Zink enthält.
5. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das als Messinglot ausgeführte Lot (9) zusätzlich zu den mindestens 40 Gew.-% Zink Spuren von Zinn enthält.
6. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) ein Neusilberlot ist.
7. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Neusilberlot ausgeführte Lot (9) mindestens 40 Gew.-% Zink sowie etwa 10 Gew.-% Nickel enthält.
8. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das als Neusilberlot ausgeführte Lot (9) zusätzlich zu den mindestens 40 Gew.-% Zink sowie den etwa 10 Gew.-% Nickel Spuren von Silber enthält.
9. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) eine Beimischung von Silizium enthält.
10. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) aus etwa 97 Gew.-% Kupfer und etwa 3 Gew.-% Silizium besteht.
11. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) aus etwa 97 Gew.-% Kupfer und etwa 3 Gew.-% Silizium sowie Spuren von Blei besteht.
12. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) eine Beimischung von Aluminium enthält.
13. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) aus etwa 92 Gew.-% Kupfer und etwa 8 Gew.-% Aluminium besteht.
14. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) besteht aus
  • - etwa 9 Gew.-% Zinn,
  • - etwa 0,3 Gew.-% Mangan,
  • - etwa 0,25 Gew.-% Silizium,
  • - Rest Kupfer.
15. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) als Lötdraht ausgeführt ist, dessen Dicke zwischen 0,4 mm und 2 mm beträgt.
16. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Lötdrahts zwischen 0,8 mm und 1,2 mm beträgt.
17. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den vorzugsweise als Blechen ausgeführten Werkstücken (2, 3, 12, 13, 16, 17,18) I-Nähte, Kehlnähte oder Bördelnähte erzeugt werden.
18. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem die Naht (4, 14) bildenden Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) und dem Lötbereich (11) zwischen 0,2 m pro Minute und 10 m pro Minute beträgt.
19. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem die Naht (4, 14) bildenden Verbindungsbereich und dem Lötbereich (11) etwa 4 m pro Minute beträgt.
20. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführgeschwindigkeit des Lots (9) in den Lötbereich (11) zwischen 0,2 m pro Minute und 30 m pro Minute beträgt.
21. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführgeschwindigkeit des Lots (9) in den Lötbereich (11) zwischen 3 m pro Minute und 15 m pro Minute beträgt.
22. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem die Naht (4, 14) bildenden Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) und dem Lötbereich (11) etwa halb so groß ist wie die Zuführgeschwindigkeit des Lots (9) in den Lötbereich (11).
23. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) auf eine im wesentlichen ebene Unterlage (1) gelegt werden, wobei der mindestens eine Laserstrahl (10, 19, 20, 23) und das Lot (9) den der Unterlage abgewandten Oberflächen der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) in deren Verbindungsbereich zugeführt werden.
24. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot (9) schleppend oder stechend zugeführt wird.
25. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer den Lötbereich (11) schneidenden Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) gemessene Winkel (β) zwischen der Richtung des als Naht (4, 14) ausgebildeten Verbindungsbereichs der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) und der Zuführrichtung des Lots (9) zwischen 0° und 180° beträgt.
26. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) bei einer I-Naht etwa 0° beträgt.
27. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) bei einer Kehlnaht zwischen 30° und 50° beträgt.
28. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) bei einer Bördelnaht etwa 0° oder etwa 90° beträgt.
29. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), unter dem das Lot (9) dem Lötbereich (11) in der Ebene, die durch die längs der Naht gerichtete Relativgeschwindigkeit der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) relativ zum Lötbereich (11) und die Flächennormale auf die Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) im Lötbereich (11) aufgespannt wird, zugeführt wird, zwischen 0° und 90° beträgt.
30. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen 8° und 30° beträgt.
31. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (γ) zwischen der Zuführrichtung des Lots (9) und der Zuführrichtung des mindestens einen Laserstrahls (10, 19, 20, 23) in der Ebene, die durch die längs der Naht gerichtete Relativgeschwindigkeit der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) relativ zum Lötbereich (11) und die Flächennormale auf die Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) im Lötbereich (11) aufgespannt wird, zwischen 0° und 180° beträgt.
32. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (γ) 30° bis 90° beträgt.
33. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (δ) zwischen der Zuführrichtung des mindestens einen Laserstrahls (10, 19, 20, 23) und der Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13,16, 17, 18) im Lötbereich (11) in der Ebene, die durch die Flächennormale auf der Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) im Lötbereich (11) und eine parallel zur Tangentialebene an den Verbindungsbereich der Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) im Lötbereich (11) und senkrecht auf der Naht (4, 14) durch den Lötbereich (11) verlaufende Gerade aufgespannt wird, zwischen 0° und 150° beträgt.
34. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (δ) zwischen 20° und 90° beträgt.
35. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des mindestens einen Laserstrahls (10, 19, 20, 23) ein Nd:YAG-Laser Verwendung findet.
36. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Nd:YAG- Laser bei einer mittleren Wellenlänge um 1064 nm betrieben wird.
37. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen von 500 W bis 10 000 W verwendet werden.
38. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen von 2000 W bis 4000 W verwendet werden.
39. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Nd:YAG- Laser frequenzverdoppelt bei einer Wellenlänge von 532 nm betrieben wird.
40. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen zwischen 10 W und 1000 W verwendet werden.
41. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des mindestens einen Laserstrahls (10, 19, 20, 23) ein Kohlendioxid(CO2)-Laser Verwendung findet.
42. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen zwischen 1000 W und 40 000 W verwendet werden.
43. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen zwischen 2000 W und 5000 W verwendet werden.
44. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des mindestens einen Laserstrahls (10, 19, 20, 23) ein oder mehrere Halbleiter-Laser Verwendung finden.
45. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterlaser-Array verwendet wird.
46. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Halbleiter-Laser bei einer mittleren Wellenlänge um 800 nm betrieben werden.
47. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 44 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen zwischen 500 W und 10 000 W verwendet werden.
48. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß Laserleistungen zwischen 1000 W und 5000 W verwendet werden.
49. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des mindestens einen Laserstrahls (10, 19, 20, 23) im Lötbereich (11) kleiner oder gleich 25 mm2 ist.
50. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) verzinkte Bleche Verwendung finden.
51. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstücke (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) beölte Bleche Verwendung finden.
52. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß kein Flußmittel verwendet wird.
53. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß kein Schutzgas Verwendung findet.
54. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzgas Verwendung findet, und zwar vorzugsweise Stickstoff und/oder Argon und/oder Helium und/oder Kohlendioxid.
55. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Laserstrahlen (19, 20) Verwendung finden.
56. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Laserstrahlen im Lötbereich zumindest teilweise überlappen, wobei der Querschnitt eines der beiden Laserstrahlen im Lötbereich größer ist als der des anderen, so daß der Laserstrahl mit dem weniger ausgedehnten Querschnitt im Lötbereich in einem Bereich auftritt, der auch von dem anderen Laserstrahl mit Wärme beaufschlagt wird.
57. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Laserstrahlen (19, 20) im Lötbereich nicht oder nur unwesentlich überlappen, wobei sich ihre Foki jeweils im wesentlichen im Berührungsbereich des Lots (9) mit den Werkstücken (17, 18) befinden.
58. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 55 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Foki der Laserstrahlen (19, 20) als sich im wesentlichen in Richtung der Relativgeschwindigkeit der Werkstücke (17, 18) relativ zum Lötbereich (11) erstreckende Fokuslinien ausgebildet sind.
59. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Laserstrahl (23) im Lötbereich (11) in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zur Relativgeschwindigkeit der Werkstücke (17, 18) relativ zum Lötbereich (11) verläuft, hin und her bewegt wird.
60. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsstrom verwendet wird, der durch eine zwischen einem als Lötdraht ausgeführten Lot (9) und den als Blechen ausgeführten Werkstücken (2, 3, 12, 13, 16, 17, 18) angelegte Spannung hervorgerufen wird.
61. Laser-Lötverfahren nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstrom zwischen 10 A und 400 A, insbesondere zwischen 100 A und 400 A, beträgt.
62. Laser-Lötverfahren nach einem der Ansprüche 60 oder 61, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Hilfsstrom verbundene elektrische Leistung etwa 10 kW beträgt.
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