CN103561900B - 用于借助于能量束焊接接合构件的方法和装置 - Google Patents

用于借助于能量束焊接接合构件的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103561900B
CN103561900B CN201280027046.1A CN201280027046A CN103561900B CN 103561900 B CN103561900 B CN 103561900B CN 201280027046 A CN201280027046 A CN 201280027046A CN 103561900 B CN103561900 B CN 103561900B
Authority
CN
China
Prior art keywords
briquetting
component
seam
energy beam
slope variation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280027046.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103561900A (zh
Inventor
M.格拉姆施
N.维费尔林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of CN103561900A publication Critical patent/CN103561900A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103561900B publication Critical patent/CN103561900B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/211—Bonding by welding with interposition of special material to facilitate connection of the parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/244—Overlap seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于借助于能量束焊接来接合第一构件(3)与第二构件(5)的方法，其中，构件(3,5)中的至少一个具有在能量束焊接期间局部地蒸发的涂层。为了使得能够改善地接合构件(3,5)，该方法由此来实施：将第一构件(3)与第二构件(5)定位在第一压块(7)与第二压块(9)之间、使压块(7,9)彼此靠近、以及在此分析表征出现在压块(7,9)之间的力(33)的走向(31)、取决于分析调整压块(7,9)彼此的相对位置、在调整好压块(7,9)的相对位置时借助于能量束焊接接合构件(3,5)。此外，本发明涉及一种用于接合构件(3,5)的根据本方法的装置(1)。

Description

用于借助于能量束焊接接合构件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于借助于能量束焊接(Energiestrahlschweißen)接合第一构件与第二构件的方法以及装置，其中，构件中的至少一个具有在能量束焊接期间局部蒸发的涂层。
背景技术
借助于能量束焊接来接合构件是已知的。能量束例如可具有激光束，其如此指向构件中的一个的表面使得实现构件的局部地熔化且进而实现构件的焊接。已知局部蒸发的涂层产生气流，且该气流通过接缝(Fügespalt)引出。接缝例如可通过构件中的一个的弹性变形、布置在构件之间的间隔保持件和/或相应的接合配对件或者构件的几何形状来提供。此外，已知在接合部位的区域中借助于用能量束焊接供应的热能的配量影响涂层的蒸发且进而影响细孔和/或孔形成。文件DE 10 2006 035 517 B3涉及一种用于在焊接装置中夹紧板材板坯的夹紧装置，其具有至少一个可调节的夹紧杆，该夹紧杆经由压块压向板材板坯。在压块与夹紧杆之间接联有平衡弹簧元件，其将压块弹性地支撑在夹紧杆处。设定有呈0.2mm数量级的锌－除气缝。文件DE 100 2004 044 601 A1涉及一种用于连接至少部分重叠地布置的、经涂覆的(尤其镀锌的)板材的焊接装置。为了焊接板材，该焊接装置具有可在焊接方向上移动的激光束。在焊接方向上沿侧向在激光束旁边将板材布置在近似以焊接进给速度一起行进的两个夹紧元件之间，该夹紧元件在焊接部位的区域中产生局部变形。通过该局部变形形成除气缝以用于使在焊接时产生的气体漏出。变形和进而除气缝与本来的焊接过程同时产生。文件DE 10 2006 040 514 A1涉及一种用于通过焊接由金属构成的第一板材与由金属构成的至少一个第二板材来制造双板材结构的方法，其中，两个板材优选由钢或合金钢构成，至少一个凹槽(Sicke)成形到第二板材中，该第二板材在焊接期间利用拱顶(Auswölbung)放置在第一板材上且经由在凹槽底部中的焊缝与第一板材焊在一起。在凹槽的区域中，双板材结构在焊接之前具有局部的零接缝(Nullfügespalt)。文件DE 102 61 507 A1提供了一种用于连接两个钢板的方法，在该两个钢板中，至少一个具有带有低于钢板材料的熔点的涂层－由于激光焊缝，其中，钢板在其焊接之前在激光焊缝区域中以锐角彼此碰着地来布置，且激光焊缝构造为角焊缝(Kehlnaht)，其中，此外，带有主要部分和边缘凸缘(其经由弯曲部过渡到主要部分中)的第一钢板和带有对接边缘的第二钢板如此布置：对接边缘在弯曲部的走向中或至少在弯曲部朝向主要部分的端部附近中靠着第一板材靠放，并且其中，此外，在对接边缘与第一钢板之间的角焊缝形成在弯曲部的走向中或至少形成在弯曲部朝向主要部分的端部的附近中。文件DE 10 2004 041 502 A1涉及一种借助于光束焊接在经涂层的板材处进行的搭接焊方法，尤其涉及用于镀锌的钢板的激光束焊接方法，其中，与板材材料相比，涂层具有明显更低的熔化温度和蒸发温度或者燃烧温度，且在搭接区域中存在带有接缝的至少一个经涂覆的配对面。在搭接区域和焊接区域中存在带有彼此处成平地匹配或形状匹配地的配对面的至少一个零接缝，且能量束的相应的参数在侧旁以激励频率在频率窗中变化在焊接过程中形成在熔池中的蒸汽毛细管的特定的激励频率。此外，已知在借助于螺纹连接接合时监测和/或分析拧紧力矩，更确切地说监测和/或分析拧紧力矩的走向。这例如可借助于扭力扳手或电子测量装置来实现。文件DE 42 14 354 C2涉及一种用于在两个构件之间建立螺旋连接的方法，其中，该拧紧过程在测量转矩和/或转角的情况下进行且在达到可通过转矩或转角测量值说明的停止点时结束，其中，确定拧紧过程的接合点且继续拧紧过程直至达到可说明从接合点起测量的、可预定的转矩或转角测量值的停止点。
发明内容
本发明的目的在于使得能够借助于能量束焊接改善地接合第一构件与第二构件，其中，构件中的至少一个具有在能量束焊接期间局部地蒸发的涂层，其中，可以简单的方式且不取决于构件的事先已知的几何形状调整所限定的接缝。
在一种用于借助于能量束焊接接合第一构件与第二构件的方法中，其中，构件中的至少一个具有在能量束焊接期间局部地蒸发的涂层，该目的由此实现：将第一构件和第二构件定位在第一压块与第二压块之间、使压块彼此靠近且在此分析表征出现在压块之间的力的走向、取决于分析调整压块彼此的相对位置以及在调整好压块的相对位置时借助于能量束焊接接合构件。用于能量束焊接的能量束例如可为激光束。激光束可具有可见光和/或热辐射。原则上，能量束可为用于在构件中的一个的入射部位(Auftreffstelle)上产生热量的任意形式的定向的能量。尤其可为任意的辐射－尤其电磁辐射，其指向构件的入射部位或者接合部位。走向尤其可理解为测量曲线。尤其可将走向理解为表征力的多维的(尤其二维的)任意的大小，尤其理解为关于时间和/或路径的走向。尤其可相应关于压块的路径和/或时间涉及驱动力、电流、电压、转矩、具有压块的夹紧钳的转矩、传感器信号和线性驱动器的驱动力。有利地，可不取决于预知第一构件和第二构件的几何形状(尤其厚度)来对走向进行分析。有利地，为了调整压块彼此的相对位置，可采取对走向进行分析。有利地，基于如此调整的相对位置在构件的接合期间得出不取决于第一构件和第二构件的几何特性的接缝。经由如此受限地调整的接缝可实现为接合部位除气，有利地，没有由此－例如由于调整得太大的接缝(其引起接合部位的下沉)或由于调整得太小的接缝(其意味着太弱的除气)－影响接合部位的质量。有利地，除气可通过出现在接缝处的熔池来避免。蒸发的涂层例如可具有锌和/或由锌构成。蒸发可理解为固态和/或液态的聚集态过渡到气态的状态中。蒸发尤其可通过加热引起，其中，出现强有力的锌蒸发。备选地和/或附加地，蒸发同样可理解为涂层的燃烧，其中，该涂层在利用可用的空气中的氧气氧化之前蒸发且可通过接缝将所形成的燃烧气体替代强有力的锌蒸气引出。
在该方法的一种实施方式中，设置成借助于分析来确定走向的斜率变化部位且使压块移开所限定的值，且以压块彼此的另一相对位置(在该处出现曲走向的斜率变化部位)为起点彼此移开。斜率变化部位可理解为走向的一阶导数的中断部位。备选地和/或附加地，斜率变化部位还可理解为走向的这样的区域和/或区间，在该处走向的一阶导数显著地从第一值(例如更低的第一值)变化到第二值(例如更高的第二值)中。在此，如果走向的一阶导数在斜率变化部位之前和在斜率变化部位之后平均地具有显著不同的值，这是足够的。有利地，在压块彼此的靠近期间出现走向的斜率变化部位，其中，其可有利地借助于弹性力学定律来说明。认识到，当构件开始接触时，例如那时出现斜率变化部位。有利地可因此以简单的方式来测量在哪个相对位置中实现构件的第一次接触。如果针对构件的进一步的靠近而出现构件的弹性变形，可设想到当构件平地接触时，那时出现另外的斜率变化部位。有利地，可借助于走向的斜率变化部位推断构件彼此的另外的相对位置，其中，其例如相应于零接缝。有利地，然后可进行使压块彼此移开所限定的值且以该另一相对位置为出发点彼此移开。在了解另外的相对位置时，可以简单的方式调整压块彼此的对于之后的接合所必需的相对位置。有利地，在如此调整的相对位置中得到值得期望的所限定的接缝。
在该方法的另一实施方式中，设置成借助于局部地蒸发的涂层的在能量束焊接期间出现的蒸发压力使构件紧贴到相应的压块处。有利地，可首先使构件如此程度地彼此运动直至其在接合部位的区域中平地接触，即在零接缝的情况下相接触，其中，这可借助于走向的斜率变化部位显示出。紧接着又使压块彼此移开，其中，首先构件例如由于重力未一起运动。有利地，然而可由于所出现的蒸汽压力又可实现构件紧贴到相应的压块处，其中，自动调整所限定的、值得期望的接缝。
在该方法的另一实施方式中，设置成构件中的一个具有焊接凸缘，其中，使构件在焊接凸缘的弯折部处相接触、且在此在构件之间产生以弯折部为出发点锥状张开的接缝、借助于压块彼此的靠近在焊接凸缘的至少部分弹性的变形的情况下闭合接缝(其中，确定的斜率变化部位出现在接缝恰好闭合时)以及借助于调整相对位置限定地开启接缝。有利地，可克服焊接凸缘的至少部分弹性的变形的复位力实现接缝的闭合。相应地，可有利地借助于复位力实现接缝借助于相对位置的调整的受限定的开启。相对位置的调整通过压块的彼此移开(尤其拉回压块中的一个的移开)来实现。原则上可设想仅压块中的一个实施成可运动，而相应地另一压块实施成固定的。备选地或附加地，可设想两个压块实施成可运动。有利地，在了解斜率变化部位的情况下可推断出接缝恰好闭合，即存在零接缝。零接缝可理解成构件平地匹配和/或形状匹配地彼此贴靠。备选地和/或附加地，可设想借助于分析确定走向的另外的斜率变化部位，其中，当构件在靠近弯折部期间开始接触时，那时出现该另外的斜率变化部位。
在该方法的另一实施方式中，设置成第二构件借助于第二压块的斜面来预紧。有利地，可借助于斜面在构件之间获得所限定的锥形的接缝。
在该方法的另一实施方式中，设置成确定作为压块的力－路径简图的走向。有利地，可基于力关于压块的路径的走向确定何时得到位于压块之间的构件的弹性力学的变化，例如，何时发生接触－至少开始部分弹性的变形，例如焊接凸缘的下压和/或构件的至少部分弹性地在构件的平地紧贴接触时出现的变形。
在该方法的另一实施方式中，设置成确定另外的斜率变化部位，其在靠近期间在构件开始在焊接凸缘的弯折部处相接触时出现，和/或使两个切线紧贴到走向处和/或确定作为切线的交点的斜率变化部位。有利地，第一切线可出现到一斜率变化部位与另外的斜率变化部位之间的走向处且在该斜率变化部位那边实现紧贴第二切线。因此可有利地作为切线的交点确定斜率变化部位。备选地和/或附加地，同样可因此确定另外的斜率变化部位，例如作为第一切线与力－路径简图的路径轴的交点。
在该方法的另一实施方式中，设置成压块彼此移开在下列组中的至少一个区间内的所限定的值：0.05－0.5mm、0.1－0.4mm、0.1－0.3mm、0.15－0.25mm，优选0.2mm。有利地可由此获得接缝的有利的尺寸，在其中，尚未实现接合部位的取消，然而获得其充分的除气，尤其在蒸汽无须通过熔池引出的情况下。
在该方法的另一实施方式中，设置成第一构件的厚度和/或热穿透阻抗小于第二构件的厚度和/或热穿透阻抗，其中：能量束指向第一构件的背侧以用于接合构件。第一构件的与背侧相对而置的正面限制接缝，且布置成与第二构件的相应的正面相对而置。有利地，用于执行能量束焊接的能量消耗可由于第一构件的更小的厚度和/或更低的热穿透阻抗而降低。有利地，必须熔化总地更少的材料。
此外，本发明涉及一种用于借助于能量束焊接接合第一构件与第二构件的装置，其中，构件中的至少一个具有在能量束焊接期间局部地蒸发的涂层。该装置配备有：第一压块和第二压块，第一构件和第二构件可定位在该第一压块与第二压块之间；驱动装置，借助于其可使压块彼此靠近；分析装置，借助于其可分析表征出现在压块之间的力的走向；控制装置，借助于其可操控驱动装置以用于取决于走向借助于分析装置的分析调整压块彼此的相对位置；以及接合装置，借助于其可产生能量束以用于在相对位置中接合构件。备选地和/或附加地，该装置安装、配置、实施和/或配备有用于执行之前所说明的方法的软件。这得到之前所说明的优点。
附图说明
其他的优点、特征和细节由随后的说明中得出，在该说明中参照附图对一个实施例进行了具体说明。相同的、相似的和/或功能相同的部件设有相同的参考标号。其中：
图1显示了用于借助于能量束焊接接合构件的部分示出的装置的示意性的截面视图；
图2显示了可借助于在图1中示出的装置执行的焊接过程的力－路径简图；以及
图3显示了用于控制在图1中显示的装置的调节回路的框图。
具体实施方式
图1显示了用于接合第一构件3与第二构件5的装置1的示意性的截面视图。装置1在图1中仅部分地示出。
构件3和5中的至少一个具有未进一步示出的涂层。涂层优选包括锌，其中，构件3和5优选包括板材，尤其钢板。为了接合构件3和5，必需熔化构件3和5的核心材料－尤其钢，其中，发生涂层(例如锌)的蒸发。
在根据图1的图示中，第一构件3和第二构件5布置在第一压块7与第二压块9之间。第二压块9实施为固定的压块，而第一压块7实施为可运动的压块。通过第一压块7的相应的运动可使压块可选地彼此靠近或彼此移开，其中，由此可使第一构件3和第二构件5相对彼此定位。第一压块7可借助于未进一步示出的驱动装置(例如机电的驱动器，例如机电的线性驱动器)在图1的取向上来看向上和向下运动。
第一构件3具有第一厚度11 t1和第一热穿透阻抗13 Rm1。第二构件5具有第二厚度15 t2和第二热穿透阻抗17 Rm2。适用于不等式－t1≤t2且－Rm1≤Rm2。
第一构件3具有焊接凸缘19，其以锐角在弯折部21处过渡到剩余的第一构件3中。在第一构件3与第二构件5之间得到以弯折部21为起点锥形张开的接缝23。在根据图1的图示中，压块7和9如此程度地彼此靠近，即，在焊接凸缘19部分地弹性变形时(尤其在弯折部21的区域中)且在第一构件3的弯折部21接触在第二构件5的相应的表面处时设定接缝23的所限定的几何形状，其中，在接缝23的出口处的开口大约为0.25mm，其中，接缝23的长度大约为10mm。此外，第一构件3和第二构件5的总板厚度为大约5－7mm。
装置1具有在图1中未进一步示出的、用于产生能量束27的束源(Strahlquelle)25。能量束27优选为激光束。第一压块7实施成空心的，其中，能量束27引导穿过第一压块7的内部且通过开口从第一压块离开，其中，能量束27碰到第一构件3上。
装置1具有用于调节第一压块7的、未进一步示出的驱动装置47，备选地和/或附加地配备有定位调节***(Positionsregelung)，还已知为钳式行程调节***(Zangenhubregelung)。
图2显示了在简图29的y轴上绘出的力33关于在简图29的x轴上绘出的路径35的走向31的简图29。路径35为在图1中显示的装置1的第一压块7相对固定的第二压块9的相对运动。力33为在此出现在压块7与9之间的力，其中，如果第一构件3与第二构件5接触，该力传递到构件上或者作用到构件上。可识别出走向31具有两个弯折部或者斜率变化部位，即斜率变化部位37和另一斜率变化部位39。该另一斜率变化部位39出现在走向31的近似水平的区段之后。这相应于第一压块7在朝构件3和5的方向上的近似无力的行进，其中，这些构件尚未接触。在另一斜率变化部位39处，构件3和5在弯折部21的区域中开始接触。以该另一斜率变化部位39为起点，走向31以第一斜率上升，这相应于焊接凸缘19的至少部分地弹性变形。在此，锥状延伸的接缝23闭合，即焊接凸缘19靠近第二构件5的表面。在此期间进行靠近，直至焊接凸缘19恰好齐平地或者平地处在第二构件5的表面上，使得接缝23恰好在靠近期间过渡到零接缝中。在压块7和9彼此的另外的相对位置中，即在存在零接缝的情况下出现斜率变化部位37，其中，走向31在斜率变化部位37那侧具有还要更大的斜率。
有利地，斜率变化部位37－压块7和9彼此的恰好达到的另外的相对位置(在其中恰好出现接缝23的零接缝)－可通过紧贴第一切线41和第二切线43来确定。第一切线41紧贴到在斜率变化部位37和39之间的走向31处。这例如可借助于回归法来实现。第二切线43在斜率变化部位37的那侧紧贴到走向31处，例如同样借助于回归法来实现。有利地，作为第一切线41与第二切线43的交点得到斜率变化部位37。
备选地和/或附加地还可确定另一斜率变化部位39。这可通过确定第一切线41与简图29的具有路径35的x轴的交点来实现。在此可假定近似无力地进行第一压块7直至该另一斜率变化部位39的路径调节。
有利地，可以斜率变化部位37为起点或者以压块7和9彼此的基于该斜率变化部位的另外的相对位置为起点(即以接缝23的零接缝为起点)将第一压块7如此程度地又从第二压块9移开所限定的值45，直至压块7,9彼此占据对于接合而言必要的相对位置。有利地，在此接缝23张开，其中，产生接缝23的锥状的走向，其中，在此焊接凸缘19由于复位力贴靠在第一压块7处。值45为第一压块7的复位行程，其大约为0.2mm，尤其为0.15－0.25mm，尤其为0.1－0.3mm，尤其为0.1－0.4mm，尤其为0.05－0.5mm。
图3显示了在图1中显示的装置1的控制和/或调节***的框图。相同和/或功能相同的构件设有相同的参考标号，从而就此而言仅详细探讨区别。
装置1具有作用到第一压块7上的驱动装置47。借助于该驱动装置47可使第一压块7朝第二压块9运动或从第二压块移开。控制装置49置于驱动装置47之前，其中，简化地在图3中未示出用于运行驱动装置47的辅助能量源。此外，控制装置49置于用于产生能量束27的束源25之前。借助于控制装置49可控制构件3和5的接合过程。此外，控制装置49具有未进一步示出的钳式行程调节***，例如与驱动装置47共同起作用的、用于调节第一压块7的伺服调节***。
第一压块7的调节运动在图3中借助于双箭头51来象征性地表示。有利地，借助于双箭头51象征性地表示的运动的走向31可借助于分析装置53来分析。分析装置53置于驱动装置47之后而置于控制装置49之前。控制装置49如先前说明的那样控制压块7和9彼此的相对位置，在其中，设定所限定的值45。对此，首先使压块7和9运动通过另一斜率变化部位39且至少运动直至斜率变化部位37或必要时移动经过该斜率变化部位37，然后移回且以斜率变化部位37为出发点(即另外的相对位置)返回到对于接合过程而言有利的相对位置上。因此在前移时首先驶越原本待调整的相对位置。然后达到或必要时同样驶越另外的相对位置。然后，在返回运动中必要时重新在相反的方向上驶越另外的相对位置或以其为出发点引入返回运动，以便因此由其他的相对运动出发以返回运动达到待调整的相对位置。
借助于驱动装置47(其例如作为电动的夹紧单元，尤其类似于电阻点焊钳的电动的上臂和/或下臂)可使作为接合配对件的两个构件3和5重叠地且有利地在没有机械的间隔保持件的情况下以很高的质量焊在一起，其中，构件3和5例如实施为镀锌的板材。在此，首先将待焊接的构件3和5无力地定位(尤其夹)在第一压块7与第二压块9之间。这例如可以>0.1mm的适当的位置、大于构件3和5的待连接的总厚或者板材对厚度(Blechpaarungsdicke)来实现。
备选地和/或附加地，可设想通过以下方式如此调整和/或确定>0.1mm的适当的位置，即，仅借助于分析装置53确定另一斜率变化部位39。在该情况下，接合配对件(即构件3和5)在该另一斜率变化部位中已经以接缝23的零缝隙彼此紧贴。在该情况下，焊接凸缘可相应地平行于第二构件5来实施，从而取消至少部分弹性的变形。由该点起然后进行第一压块7的拉回，其中，不需要在此使第一构件3也一起回移。有利地，能量束27可指向如此放入的构件3和5。有利地，由此形成带有吹气效应(Blaswirkung)或者由此蒸发的涂层的蒸汽压力的激光熔池，这有利地将构件3和5彼此压开，使得其可靠地紧贴到压块7和9处，由此有利地调整到适当的位置且由此调整到设有值45的接缝23。有利地，接缝23那时相应于压块7和9的越过待连接的板材对厚度的距离。
备选地和/或附加地，弯折部21可具有锐角，从而首先发生焊接凸缘19的至少部分弹性的变形，从而因此在走向31处出现或者可确定斜率变化部位37和另一斜率变化部位39。有利地，由此形成单侧、锥状、以弯折部21为出发点的张开的接缝23。该接缝有利地经得起检验地足以确保除气，以便使得能够实现很好的焊缝连接。
备选地和/或附加地，对于所限定的预紧可设置焊接凸缘19的可通过第一压块7的斜面55产生的角度定位。有利地，备选地和/或附加地，由此可引起第一压块的几何形状匹配于接缝23的待产生的缝隙形状－即单侧敞开的形状。
根据在图3中所显示的用于在压块7和9之间找到构件3和5的精确的夹紧位置的调节和/或控制，首先使第一压块7行进，因此靠近到第二压块9处。在此，图2中示出的力－路径简图29的走向31借助于分析装置53来采集。一旦第一压块7与第一构件3相接触和/或第一构件3的弯折部21力传递地贴靠在第二构件5处，则力33从另一斜率变化部位39起上升。一旦构件3和5齐平，即在接缝23的零缝隙的情况下彼此贴靠，则力33更陡地上升，这在斜率变化部位37那侧或者自斜率变化部位37起是这种情况。通过将切线41和43紧贴到尤其是测量曲线的走向31处且确定切线41和43的交点，可有利地确定对于构件3和5的相应不同的厚度11和15独特的点，由此通过轻微的打开压块7和9(其例如是夹紧钳的部件)达到用于最不同的板厚组合的工艺可靠的焊接的限定的缝隙情况。轻微的打开以值45实现。有利地，在装置1的控制装置49中无须对构件3、5的取决于接合部位的板厚值11、15进行存储或者编程。为了***和取出构件3,5，可可选地设置有在图3中用虚线示出的机械装置57。
参考标号列表
1 装置
3 第一构件
5 第二构件
7 第一压块
9 第二压块
11 第一厚度
13 第一热穿透阻抗
15 第二厚度
17 第二热穿透阻抗
19 焊接凸缘
21 弯折部
23 接缝
25 束源
27 能量束
29 简图
31 走向
33 力
35 路径
37 斜率变化部位
39 斜率变化部位
41 切线
43 切线
45 值
47 驱动装置
49 控制装置
51 双箭头
53 分析装置
55 斜面
57 机械装置。

Claims (9)

1.一种用于借助于能量束焊接接合第一构件(3)与第二构件(5)的方法，其中，所述第一构件(3)与所述第二构件(5)中的至少一个具有在该能量束焊接期间局部地蒸发的涂层，带有：
－ 将所述第一构件(3)与所述第二构件(5)定位在第一压块(7)与第二压块(9)之间，
－ 使所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此靠近，并且在此
－ 使所述第一构件(3)与所述第二构件(5)在所述第一构件（3）的焊接凸缘(19)的弯折部(21)处进行接触，并且在此
－ 通过如下方式在所述第一构件(3)与所述第二构件(5)之间产生以所述弯折部(21)为起点的锥形张开的接缝(23)：
通过如下方式分析表征出现在所述第一压块(7)与所述第二压块(9)之间的力(33)的走向(31)，即借助于所述第一压块(7)与所述第二压块(9)的彼此靠近在所述焊接凸缘(19)的至少部分弹性变形的情况下使所述接缝(23)闭合来确定所述走向的斜率变化部位(37)，其中，在接缝(23)恰好闭合时出现所确定的所述斜率变化部位(37)，并且，
通过如下方式限定地开启所述接缝(23)，即通过将所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此移开所限定的值(45)并且以所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此的另外的相对位置为起点取决于分析来调整所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此的相对位置，所述走向的斜率变化部位（37）出现在该另外的相对位置处，
－ 在调整好所述第一压块(7)与所述第二压块(9)的相对位置时借助于能量束焊接接合所述第一构件(3)与所述第二构件(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带有：
－ 借助于局部地蒸发的涂层的在能量束焊接期间出现的蒸汽压力使所述第一构件(3)与所述第二构件(5)紧贴到相应的第一压块(7)与所述第二压块(9)处。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带有：
－ 借助于所述第一压块(7)的斜面(55)来预紧所述第一构件(3)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带有：
－ 确定作为所述第一压块(7)与所述第二压块(9)的力－路径简图(29)的走向(31)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带有下列中的至少一个：
－ 确定另一斜率变化部位(39)，其在靠近期间出现在所述第一构件(3)与所述第二构件(5)在所述焊接凸缘(19)的弯折部(21)处开始接触时，
－ 将两个切线(41,43)紧贴到所述走向处，
－ 确定作为所述切线(41,43)的交点的所述斜率变化部位(37)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，带有：
－ 将所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此移开下列区间中的至少一个的所限定的值(45)：0.05－0.5mm、0.1－0.4mm、0.1－0.3mm、0.15－0.25mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一构件(3)的第一厚度(11)和/或第一热穿透阻抗(13)小于所述第二构件的第二厚度(15)和/或第二热穿透阻抗(17)，带有：
－ 将能量束(27)对准所述第一构件(3)的背侧以用于接合所述第一构件(3)与所述第二构件(5)。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此移开0.2mm。
9.一种用于借助于能量束焊接接合第一构件(3)与第二构件(5)的装置，其中，所述第一构件(3)与所述第二构件(5)中的至少一个具有在该能量束焊接期间局部地蒸发的涂层，带有：
－ 第一压块（7）和第二压块(9)，可将所述第一构件（3）和所述第二构件(5)定位在该第一压块和第二压块之间，
－ 驱动装置(47)，可借助于该驱动装置使所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此靠近，并且在此所述第一构件(3)与所述第二构件(5)在所述第一构件（3）的焊接凸缘(19)的弯折部(21)处接触，并且在此在所述第一构件(3)与所述第二构件(5)之间产生以所述弯折部(21)为起点的锥形张开的接缝(23)，
－ 分析装置(53)，可借助于该分析装置通过如下方式分析表征出现在所述第一压块(7)与所述第二压块(9)之间的力(33)的走向(31)：
借助于所述第一压块(7)与所述第二压块(9)的彼此靠近在所述焊接凸缘(19)的至少部分弹性变形的情况下使所述接缝(23)闭合来确定所述走向的斜率变化部位(37)，其中，在接缝(23)恰好闭合时出现所确定的所述斜率变化部位(37)，以及
－ 控制装置(49)，可借助于该控制装置操控所述驱动装置(47)以用于取决于所述走向(31)借助于所述分析装置(53)的分析调整所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此的相对位置，并且由此通过将所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此移开所限定的值(45)并且以所述第一压块(7)与所述第二压块(9)彼此的另外的相对位置为起点，限定地开启所述接缝(23)，其中，所述走向的斜率变化部位（37）出现在该另外的相对位置处，其中，在调整好所述第一压块(7)与所述第二压块(9)的相对位置时借助于能量束焊接接合所述第一构件(3)与所述第二构件(5)。
CN201280027046.1A 2011-06-03 2012-05-14 用于借助于能量束焊接接合构件的方法和装置 Active CN103561900B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011103246.4 2011-06-03
DE102011103246A DE102011103246A1 (de) 2011-06-03 2011-06-03 Verfahren und Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen mittels Energiestrahlschweißens
PCT/EP2012/002067 WO2012163477A1 (de) 2011-06-03 2012-05-14 Verfahren und vorrichtung zum fügen von bauteilen mittels energiestrahlschweissens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103561900A CN103561900A (zh) 2014-02-05
CN103561900B true CN103561900B (zh) 2016-08-17

Family

ID=46125396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280027046.1A Active CN103561900B (zh) 2011-06-03 2012-05-14 用于借助于能量束焊接接合构件的方法和装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140076866A1 (zh)
EP (1) EP2714323B1 (zh)
KR (1) KR101537464B1 (zh)
CN (1) CN103561900B (zh)
DE (1) DE102011103246A1 (zh)
WO (1) WO2012163477A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015106339B4 (de) * 2015-04-24 2017-02-23 Kirchhoff Automotive Deutschland Gmbh Verfahren zum stirnseitigen Laserschweißen der Stöße von zwei aneinandergrenzend gehaltenen Fügeflanschen
DE102015223446A1 (de) 2015-11-26 2017-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Remote-Laserstrahlschweißen
KR102090787B1 (ko) * 2017-01-11 2020-03-18 주식회사 엘지화학 레이저 용접용 지그 어셈블리
DE102017105900A1 (de) * 2017-03-20 2018-09-20 Kirchhoff Automotive Deutschland Gmbh Verfahren zum stirnseitigen Laserschweißen
JP6819479B2 (ja) * 2017-06-21 2021-01-27 トヨタ自動車株式会社 金属部材及びその製造方法
KR102471277B1 (ko) 2018-09-19 2022-11-28 삼성전자주식회사 게이트 절연층을 갖는 반도체 소자

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1238748A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-11 COMAU S.p.A. Method and device for laser welding of two or more overlapped metal sheets, and sheet clamping device therefor
CN1476951A (zh) * 2002-07-31 2004-02-25 尤尼泰克米亚奇国际公司 激光焊接监控器
DE20221034U1 (de) * 2002-12-19 2004-11-18 Tünkers Maschinenbau Gmbh Vorrichtung zum Hochenergie-, insbesondere zum Laserschweißen von beschichteten Blechen, insbesondere Karrosserieblechen und Karosserieteilen im Kfz-Bau
CN1654156A (zh) * 2003-12-05 2005-08-17 美商布朗森超音速公司 双参数激光光学反馈
DE102006040514A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-13 Thyssenkrupp Steel Ag Verfahren zur Herstellung einer Doppelblechstruktur

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8824213D0 (en) * 1988-10-15 1988-11-23 Univ Essex Welding of coated metals
DE4214354C2 (de) 1992-05-05 1997-07-03 G F M A Ges Fuer Fertigungs Un Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung
DE69430151T2 (de) * 1993-05-21 2002-08-22 Toyota Motor Co Ltd Laserschweissverfahren
FR2778591B1 (fr) * 1998-05-18 2000-08-04 Alsthom Gec Tole a souder sur une autre tole le long d'une zone de chevauchement, ensemble de toles, procede de soudage et caisse de vehicule ferroviaire correspondants
JP2000326080A (ja) * 1999-05-19 2000-11-28 Daihatsu Motor Co Ltd レーザ溶接方法
DE19938082B4 (de) * 1999-08-12 2005-03-10 Daimler Chrysler Ag Verbindungsbereich zweier beschichteter Metallbleche
US6460007B1 (en) * 2000-03-20 2002-10-01 Daimlerchrysler Corporation Method and apparatus for determination of resistance spot welded flange width
JP3394750B2 (ja) * 2000-10-02 2003-04-07 ファナック株式会社 ワーク押し付け装置
DE10116919C1 (de) * 2001-04-05 2003-02-13 Nothelfer Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von beschichteten Blechen durch Laserschweißen
DE10218179A1 (de) * 2002-04-24 2003-11-20 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Einrichtung zum Schweißen von Werkstücken
DE20220949U1 (de) * 2002-11-25 2004-07-15 Highyag Lasertechnologie Gmbh Vorrichtung zum Verschweißen von beschichteten Werkstücken
DE10261507B4 (de) 2002-12-23 2017-06-14 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserschweißen und lasergeschweißtes Bauteil
DE202004010860U1 (de) * 2003-12-31 2004-10-14 Highyag Lasertechnologie Gmbh Laserbearbeitungsoptik mit Andruckfinger
DE102004004460A1 (de) 2004-01-28 2005-08-18 Gefinex Gesellschaft für innovative Extrusionstechnik mbH Mehrschichtige Schutzbahn
DE102004041502B4 (de) 2004-08-27 2012-03-08 Audi Ag Überlappschweißverfahren mittels Strahlschweißung, insbesondere mittels Laserstrahlschweißung, an beschichteten Blechen, insbesondere an verzinkten Stahlblechen
DE102004044601A1 (de) * 2004-09-13 2006-03-30 Volkswagen Ag Schweißvorrichtung
JP2007038267A (ja) * 2005-08-03 2007-02-15 Nissan Motor Co Ltd 溶接装置および溶接方法
DE102006035517B3 (de) 2006-07-31 2007-09-13 Audi Ag Spanneinrichtung zum Spannen von Blechplatinen in einer Schweißvorrichtung
JP5402100B2 (ja) * 2009-03-06 2014-01-29 日産自動車株式会社 板材保持装置、板材保持方法、レーザ溶接システム、およびレーザ溶接方法
JP5199965B2 (ja) * 2009-08-11 2013-05-15 富士重工業株式会社 めっき鋼板の重ねレーザ溶接方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1238748A2 (en) * 2001-03-02 2002-09-11 COMAU S.p.A. Method and device for laser welding of two or more overlapped metal sheets, and sheet clamping device therefor
CN1476951A (zh) * 2002-07-31 2004-02-25 尤尼泰克米亚奇国际公司 激光焊接监控器
DE20221034U1 (de) * 2002-12-19 2004-11-18 Tünkers Maschinenbau Gmbh Vorrichtung zum Hochenergie-, insbesondere zum Laserschweißen von beschichteten Blechen, insbesondere Karrosserieblechen und Karosserieteilen im Kfz-Bau
CN1654156A (zh) * 2003-12-05 2005-08-17 美商布朗森超音速公司 双参数激光光学反馈
DE102006040514A1 (de) * 2006-08-30 2008-03-13 Thyssenkrupp Steel Ag Verfahren zur Herstellung einer Doppelblechstruktur

Also Published As

Publication number Publication date
EP2714323B1 (de) 2017-04-12
WO2012163477A1 (de) 2012-12-06
KR20140005373A (ko) 2014-01-14
US20140076866A1 (en) 2014-03-20
KR101537464B1 (ko) 2015-07-16
DE102011103246A1 (de) 2012-12-06
CN103561900A (zh) 2014-02-05
EP2714323A1 (de) 2014-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103561900B (zh) 用于借助于能量束焊接接合构件的方法和装置
CN104125872B (zh) 对端面法兰连接进行缝焊的方法
US20170259373A1 (en) Method and Apparatus for Joining Workpieces at a Lap Joint
US11020820B2 (en) Laser welding method
US20140034621A1 (en) Method and system of hot wire joint design for out-of-position welding
CN102958641A (zh) 利用激光产生的突起控制间隙的金属板部件的激光搭焊
CN111673219B (zh) 一种厚骨架t型结构激光振荡填丝单面焊双侧成形的焊接方法
CN113227002B (zh) 用于借助于ukp激光射束对接焊接的方法以及由单个部件接合的光学元件
DE102015014060B4 (de) Verfahren zum Fügen von zwei Bauteilen im Bereich einer Fügezone mittels mindestens einem Laserstrahl sowie Verfahren zum Erzeugen einer durchgehenden Fügenaht
DE202014105648U1 (de) Vorrichtung zum Fügen von Werkstücken an einem Überlappungsstoß
CN1914000A (zh) 用激光束改变镀层金属板表面形状的方法和具有这种类型形状改变的镀层金属板
EP3216552A1 (en) Laser welding methods, method of manufacturing a welded body, method of manufacturing electrode for spark plug, and method of manufacturing spark plug based on such laser welding methods
CN108971687B (zh) 一种薄钢板角接接头的焊接方法
JP6213332B2 (ja) 厚鋼板のホットワイヤ・レーザ複合溶接方法
CN113275708B (zh) 第一工件和第二工件的增强型自动焊接***和方法
RU2642218C1 (ru) Способ лазерной сварки продольного шва трубы (варианты)
CN101213047A (zh) 具有带***部的焊接凸起的构件和具有带焊接凸起的构件的灯壳件
KR20120131563A (ko) 상대적 아크력을 제어하여 루트 갭 변동을 극복하고 안정적으로 이면 비드를 형성하는 맞대기 이음 ｇｍａｗ 초층 용접 방법
JP2012187590A (ja) レーザ溶接鋼管の製造方法
CN202607080U (zh) 一种激光扫描熔化金属粉末焊接装置
CN100453236C (zh) 铝合金缺陷微区补焊方法
CN105345213B (zh) 焊枪结构、焊接机及焊接方法
KR20180013481A (ko) 레이저 용접방법
CN107363406A (zh) 一种激光焊接钣金的方法
Bellmann et al. Particle Ejection by Jetting and Related Effects in Impact Welding Processes & Interface Formation during Collision Welding of Aluminum

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant