DE102020117169A1 - Welding device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung (2) zum Schweißen von mindestens einem Bauteil (10a, 10b), wobei die Schweißvorrichtung (2) mindestens ein Schweißmodul (6) und mindestens eine thermische Energiequelle (8a, 8b) aufweist, wobei zumindest die mindestens eine thermische Energiequelle (8a, 8b) in die Schweißvorrichtung (2) integriert ist, wobei die mindestens eine thermische Energiequelle (8a, 8b) dazu ausgebildet ist, mindestens einen Bereich (11) des mindestens einen Bauteils (10a, 10b) zu erwärmen, und wobei das mindestens eine Schweißmodul (6) dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Bereich (11) des mindestens einen Bauteils (10a, 10b) zu schweißen.The invention relates to a welding device (2) for welding at least one component (10a, 10b), the welding device (2) having at least one welding module (6) and at least one thermal energy source (8a, 8b), with at least the at least one thermal The energy source (8a, 8b) is integrated into the welding device (2), the at least one thermal energy source (8a, 8b) being designed to heat at least one area (11) of the at least one component (10a, 10b), and wherein the at least one welding module (6) is designed to weld the at least one region (11) of the at least one component (10a, 10b).
Description
Die Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung und ein Schweißverfahren.The invention relates to a welding device and a welding method.
Ein Schweißverfahren kann durch Anpassung von Betriebsparametern modifiziert werden.A welding process can be modified by adjusting operating parameters.
Die Druckschrift
Ein Kolben für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Herstellung des Kolbens sind aus der Druckschrift
In der Druckschrift
Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, ein Schweißverfahren zu verbessern.With this in mind, one task was to improve a welding process.
Diese Aufgabe wird durch eine Schweißvorrichtung und ein Schweißverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Schweißvorrichtung und des Schweißverfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.This object is achieved by a welding device and a welding method with the features of the independent patent claims. Embodiments of the welding device and the welding method emerge from the dependent patent claims and the description.
Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung, die auch als Schweißgerät ausgebildet und/oder bezeichnet werden kann, ist zum Schweißen von mindestens einem Bauteil ausgebildet. Die Schweißvorrichtung weist mindestens ein Schweißmodul zum Schweißen mindestens eines Bereichs des mindestens einen Bauteils auf. Außerdem weist die Schweißvorrichtung mindestens eine thermische Energiequelle, je nach Definition eine Wärmequelle und/oder Hitzequelle, zum Erwärmen und/oder Erhitzen des mindestens einen Bereichs des mindestens einen Bauteils auf, die in die Schweißvorrichtung integriert, bspw. darin angeordnet ist. Die mindestens eine thermische Energiequelle ist dazu ausgebildet, zumindest den mindestens einen Bereich des mindestens einen Bauteils je nach Definition zu erwärmen und/oder zu erhitzen. Außerdem ist das mindestens eine Schweißmodul dazu ausgebildet, den mindestens einen Bereich des mindestens einen Bauteils zu schweißen.The welding device according to the invention, which can also be designed and / or referred to as a welding device, is designed for welding at least one component. The welding device has at least one welding module for welding at least one area of the at least one component. In addition, the welding device has at least one thermal energy source, depending on the definition a heat source and / or heat source, for heating and / or heating the at least one area of the at least one component, which is integrated into the welding device, for example arranged therein. The at least one thermal energy source is designed to heat and / or heat at least the at least one area of the at least one component, depending on the definition. In addition, the at least one welding module is designed to weld the at least one area of the at least one component.
Die mindestens eine thermische Energiequelle ist als Induktionselement, als Strahlungsemitter und/oder als Heizstab ausgebildet.The at least one thermal energy source is designed as an induction element, a radiation emitter and / or a heating rod.
In Ausgestaltung weist die Schweißvorrichtung ein Gehäuse auf, in dem die mindestens eine thermische Energiequelle angeordnet und somit darin integriert ist.In one embodiment, the welding device has a housing in which the at least one thermal energy source is arranged and thus integrated therein.
Es ist auch möglich, dass das mindestens eine Schweißmodul der Schweißvorrichtung zwischen zwei thermischen Energiequellen der Schweißvorrichtung angeordnet ist. Dabei kann ein Schweißmodul unmittelbar benachbart zu einer ersten thermischen Energiequelle und unmittelbar benachbart zu einer zweiten thermischen Energiequelle angeordnet sein. Das mindestens eine Schweißmodul kann ebenfalls in die Schweißvorrichtung integriert und/oder in dem Gehäuse der Schweißvorrichtung angeordnet sein.It is also possible that the at least one welding module of the welding device is arranged between two thermal energy sources of the welding device. A welding module can be arranged directly adjacent to a first thermal energy source and directly adjacent to a second thermal energy source. The at least one welding module can also be integrated into the welding device and / or arranged in the housing of the welding device.
Außerdem kann das mindestens eine Schweißmodul als Laserschweißmodul zum Laserschweißen des mindestens einen Bereichs des mindestens einen Bauteils ausgebildet sein und eine Laserquelle aufweisen, die dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl zu erzeugen.In addition, the at least one welding module can be designed as a laser welding module for laser welding the at least one area of the at least one component and can have a laser source that is designed to generate a laser beam.
Das erfindungsgemäße Schweißverfahren ist zum Schweißen von mindestens einem Bauteil mit einer Schweißvorrichtung, bspw. einer Ausführungsform der vorgestellten Schweißvorrichtung bzw. eines entsprechenden Schweißgeräts, ausgebildet, die mindestens ein Schweißmodul und mindestens eine thermische Energiequelle aufweist, wobei zumindest die mindestens eine thermische Energiequelle in die Schweißvorrichtung integriert ist, wobei mindestens ein Bereich des mindestens einen Bauteils, mit der mindestens einen thermischen Energiequelle bzw. von der mindestens einen thermischen Energiequelle erwärmt wird, und wobei der mindestens eine Bereich des mindestens einen Bauteils von dem mindestens einen Schweißmodul bzw. mit dem mindestens einen Schweißmodul geschweißt wird.The welding method according to the invention is designed for welding at least one component with a welding device, for example an embodiment of the presented welding device or a corresponding welding device, which has at least one welding module and at least one thermal energy source, with at least the at least one thermal energy source in the welding device is integrated, wherein at least one area of the at least one component is heated with the at least one thermal energy source or by the at least one thermal energy source, and wherein the at least one area of the at least one component is heated by the at least one welding module or with the at least one Welding module is welded.
Es ist möglich, dass der mindestens eine zu schweißende Bereich des mindestens einen Bauteils von der mindestens einen thermischen Energiequelle bzw. durch die mindestens eine thermische Energiequelle erwärmt bzw. erhitzt wird, bevor er von dem mindestens einen Schweißmodul bzw. durch das mindestens einen Schweißmodul geschweißt wird. Alternativ oder ergänzend kann der mindestens eine Bereich des mindestens einen Bauteils mit der mindestens einen thermischen Energiequelle bzw. durch die mindestens eine thermische Energiequelle erwärmt bzw. erhitzt werden, während dieser mindestens eine Bereich von dem mindestens einen Schweißmodul bzw. mit dem mindestens einen Schweißmodul geschweißt wird und/oder nachdem dieser mindestens eine Bereich durch das mindestens eine Schweißmodul bzw. mit dem mindestens einen Schweißmodul geschweißt wurde bzw. worden ist.It is possible that the at least one area to be welded of the at least one component is heated or heated by the at least one thermal energy source or by the at least one thermal energy source before it is welded by the at least one welding module or by the at least one welding module will. Alternatively or in addition, the at least one area of the at least one component can be heated or heated with the at least one thermal energy source or by the at least one thermal energy source, while this at least one area of the at least one welding module or with the at least one welding module is being welded is and / or after this at least one area has been or has been welded by the at least one welding module or with the at least one welding module.
Das mindestens eine Bauteil, dessen mindestens einer Bereich bei dem Schweißverfahren von dem bzw. mit dem Schweißgerät geschweißt und zusätzlich erwärmt bzw. erhitzt wird, ist aus Metall und kann als Blech ausgebildet sein bzw. bezeichnet werden. Dabei weist dieses mindestens eine Bauteil mindestens einen Anteil aus Aluminium auf, wobei das mindestens eine Bauteil aus Aluminium oder einem Gemisch aus Aluminium und einem anderen Metall bzw. aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.The at least one component, the at least one area of which is welded by or with the welding device during the welding process and additionally heated or heated, is made of metal and can be designed or referred to as sheet metal. This at least one component has at least a portion of aluminum, the at least one component being formed from aluminum or a mixture of aluminum and another metal or from an aluminum alloy.
Weiterhin wird bzw. ist das mindestens eine Bauteil, das erwärmt und geschweißt wird, für eine Karosserie eines Fahrzeugs vorgesehen bzw. ausgebildet.Furthermore, the at least one component that is heated and welded is provided or designed for a body of a vehicle.
Mit einer Ausführungsform der Schweißvorrichtung bzw. eines entsprechenden Schweißgeräts kann unter Durchführung einer Ausführungsform des Schweißverfahrens mindestens ein Bauteil aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung schnell geschweißt und hierfür zusätzlich erwärmt werden. Dabei ist mit der mindestens einen Wärmequelle der Schweißvorrichtung eine partielle bzw. zumindest bereichsweise Vorwärmung des Schweißbereichs bzw. des mindestens einen zu schweißenden Bereichs des mindestens einen Bauteils möglich bevor dieser geschweißt wird.With an embodiment of the welding device or a corresponding welding device, at least one component made of aluminum and / or an aluminum alloy can be quickly welded and additionally heated for this purpose while performing an embodiment of the welding method. With the at least one heat source of the welding device, partial or at least regional preheating of the welding area or of the at least one area to be welded of the at least one component is possible before it is welded.
Hierdurch ist eine Reduzierung einer Heißrissanfälligkeit des Materials, aus dem das mindestens eine Bauteil besteht, möglich. Außerdem kann eine Schweißgeschwindigkeit erhöht werden. Durch extern eingebrachte Wärme in das mindestens eine Bauteil und Erhöhung der Temperatur des mindestens einen Bauteils ist eine Reduzierung der notwendigen Schweißenergie für einen Aufschmelzprozess des zu schweißenden Bereichs möglich. Durch Verringerung von Schweißbetriebsmitteln können Investitionskosten reduziert werden.This makes it possible to reduce the susceptibility of the material from which the at least one component is made to hot cracks. In addition, a welding speed can be increased. By externally introduced heat into the at least one component and increasing the temperature of the at least one component, it is possible to reduce the welding energy required for a melting process of the area to be welded. By reducing welding resources, investment costs can be reduced.
Mit einer großflächigen Erwärmung des zu schweißenden und/oder geschweißten Bereichs bzw. eines Schweißbereichs über die mindestens eine Wärmequelle, also eine Wärmequelle oder mehrere Wärmequellen, kann ein Temperaturgradient um eine abkühlende Schweißnaht reduziert werden, wobei thermomechanische Spannungen in dem mindestens einen Bauteil abgebaut werden. Die mindestens eine Wärmequelle kann als Induktionselement, als Strahlungsemitter und/oder als Heizgerät, bspw. Heizstab, in der Schweißvorrichtung bzw. in dem Schweißgerät realisiert werden. Dabei ist die mindestens eine Wärmequelle in der Schweißvorrichtung und somit in der Vorrichtungstechnik integriert, bspw. darin eingebaut.With a large-area heating of the area to be welded and / or welded or a weld area via the at least one heat source, i.e. one heat source or several heat sources, a temperature gradient around a cooling weld seam can be reduced, with thermomechanical stresses being reduced in the at least one component. The at least one heat source can be implemented as an induction element, as a radiation emitter and / or as a heating device, for example a heating rod, in the welding device or in the welding device. The at least one heat source is integrated in the welding device and thus in the device technology, for example built into it.
Außerdem ist die Schweißvorrichtung zum Laserschweißen bzw. Laserstrahlschweißen ausgebildet. Das Schweißverfahren ist üblicherweise zur Fertigung von Karosseriebauteilen aus Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen, bspw. Aluminiumknetlegierungen, vorgesehen. Mit der Schweißvorrichtung wird anlagenseitig eine Heizvorrichtung zur Erwärmung eines als Grundkörper ausgebildeten Bauteils und eines als Verstärkungseinsatz ausgebildeten Bauteils einer Karosserie eines Fahrzeugs bereitgestellt. Mit der Schweißvorrichtung ist eine partielle Vorerwärmung des mindestens einen Bauteils möglich.In addition, the welding device is designed for laser welding or laser beam welding. The welding process is usually intended for the production of body parts from aluminum and / or aluminum alloys, for example wrought aluminum alloys. With the welding device, a heating device for heating a component designed as a base body and a component of a vehicle body designed as a reinforcement insert is provided on the system side. Partial preheating of the at least one component is possible with the welding device.
Mit der Schweißvorrichtung können auch beim schnellen Schweißen von Aluminiumlegierungen ansonsten auftretende thermisch induzierte Spannungen und Dehnungen bei der Erstarrung des Schweißguts und somit des mindestens einen Bauteils und somit sogenannte Heißrisse entlang einer Schweißnaht oder quer zur Schweißnaht vermieden werden. Mit der Schweißvorrichtung und dem Schweißverfahren kann eine Schweißgeschwindigkeit gesteigert und eine Bildung von Heißrissen limitiert werden. Somit können bspw. im Karosseriebau dennoch hohe Taktzeiten erreicht werden, ohne Mehrinvestitionen in weitere Schweißgeräte vornehmen zu müssen, zumal sich mehrere Schweißgeräte ansonsten gegenseitig behindern können.With the welding device, thermally induced stresses and expansions that otherwise occur during the solidification of the weld metal and thus of the at least one component and thus so-called hot cracks along a weld seam or across the weld seam can also be avoided with the rapid welding of aluminum alloys. With the welding device and the welding process, a welding speed can be increased and the formation of hot cracks can be limited. In this way, for example, high cycle times can still be achieved in the body shop without having to make additional investments in further welding devices, especially since several welding devices can otherwise interfere with one another.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
-
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung beim Durchführen einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens. -
2 zeigt in schematischer Darstellung die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung aus1 beim Durchführen einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens. -
3 zeigt in schematischer Darstellung die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung aus1 bzw.2 beim Durchführen einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens.
-
1 shows a schematic representation of an embodiment of the welding device according to the invention when performing a first embodiment of the welding method according to the invention. -
2 shows the embodiment of the welding device according to the invention in a schematic representation1 when performing a second embodiment of the welding method according to the invention. -
3 shows the embodiment of the welding device according to the invention in a schematic representation1 or.2 when performing a third embodiment of the welding method according to the invention.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Komponenten sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet.The figures are described coherently and comprehensively. The same components are assigned the same reference symbols.
Die in den
Bei Durchführung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens werden mit der hier gezeigten Schweißvorrichtung
Bei Durchführung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens werden mit derselben Schweißvorrichtung
Bei Durchführung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens werden mit der Schweißvorrichtung
Bei Durchführung der jeweiligen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens mit der hier gezeigten Schweißvorrichtung
Bei der jeweiligen Ausführungsform des Schweißverfahrens wird die Schweißvorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- SchweißvorrichtungWelding device
- 44th
- Gehäusecasing
- 66th
- SchweißmodulWelding module
- 8a, 8b8a, 8b
- thermische Energiequellethermal energy source
- 10a, 10b10a, 10b
- BauteilComponent
- 1111th
- BereichArea
- 12a, 12b12a, 12b
- BauteilComponent
- 1313th
- BereichArea
- 14a, 14b14a, 14b
- BauteilComponent
- 1515th
- BereichArea
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 202015009465 U1 [0005]DE 202015009465 U1 [0005]
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R016 | Response to examination communication |