DE19618256A1

DE19618256A1 - Verfahren zur Herstellung eines Überzugs

Info

Publication number: DE19618256A1
Application number: DE19618256A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Funk; Ruth Soodt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: DE19618256C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des 1. Anspruchs angegebenen Art.

Es ist allgemein bekannt, daß unter Produktionsbedingungen bei Laserschweiß nähten am Beginn und Ende der Schweißnaht Fehler in Form von kleinen Löchern entstehen können. Auch kann es immer wieder vorkommen, daß Fehler in Form von Kratern im Verlauf der Schweißnaht auftreten.

Solange diese Fehler die Festigkeit der Schweißnaht nicht direkt beeinflussen, ist es bekanntgeworden, diese Fehler durch Schließen der Löcher/Krater manuell nachzuarbeiten, damit keine langfristige Schädigung durch Korrosionsangriff statt finden kann.

Allgemein ist es in der Automobilindustrie bekannt, Schweißnähte gegen Korrosion durch Beschichten mit Lot, dem sogenannten Aufzinnen, zu schützen. Auch dies wird manuell in einem separaten Arbeitsgang durchgeführt, nachdem zuvor ein Werker die Schweißnaht visuell überprüft hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, daß ein separater Nacharbeitsgang zum Aufbringen des Beschich tungsmaterials bzw. zum Verschließen von kleinen Löchern nicht notwendig ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des 1. Anspruchs. Grund gedanke hierbei ist, die in der Schweißnaht bzw. in den unmittelbar angrenzenden Blechbereichen unmittelbar nach dem Schweißen vorhandene Restwärme auszu nutzen, um das Beschichtungsmaterial aufzuschmelzen. Dies bedeutet für das Beschichtungsmaterial, daß es einen Schmelzpunkt aufweist, der niedriger ist als die Temperatur in der Schweißnaht unmittelbar nach dem Schweißen bzw. in den unmittelbar angrenzenden Blechbereichen und die hoch genug ist, um die folgen den Nachbehandlungen der Schweißverbindung, beispielsweise im Automobilbau die Einbrenntemperatur der verschiedenen Öfen, schadlos zu überstehen.

Die Ansprüche 2 und 3 beschreiben bevorzugte Ausgangsformen des Überzug materials, wobei sich Pulver als Überzugsmaterial universell einsetzbar gezeigt hat. Bei Verwendung von Pulver spielt die Überhöhung der Schweißnaht gegenüber der Umgebung eine zu vernachlässigende Größe.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 hat sich als bevorzugte Auftragsrichtung herausgestellt. Hierbei spielt es keine Rolle, daß beim Laserschweißen mit Schutz gas gearbeitet wird. Auch bei Auftragen von Pulver haben Versuche gezeigt, daß das Pulver nicht weggeblasen wurde.

Die Weiterbildung nach den Ansprüchen 5 und 7 beschreiben bevorzugte Auf tragsmaterialien.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eine ausgewählten Beispiels näher erläu tert. Es stellen dar:

Fig. 1 einen schematisierten Querschnitt durch eine Schweißnaht mit Hartlot als Beschichtungsmittel;

Fig. 2 eine analoge Anordnung zu Fig. 1 mit einer Pulverzuführvorrich tung;

Fig. 3a eine Alternative zu Fig. 1 für Weichlot;

Fig. 3b eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 3a.

Die Abbildungen zeigen schematisiert Anordnungen zur Durchführung des Verfah rens.

Allen Beispielen gemeinsam ist ein schematisiert gezeigtes Laserschweißgerät 1, das einen Laserstrahl 2 auf zwei zu verschweißende Bleche 3 und 4 aussendet. Weiterhin wird über eine geeignete Schutzgasdüse 5 Schutzgas zur Schweißstelle zugeführt.

In Fig. 1 ist eine Materialzuführeinrichtung 6 gezeigt. Als Material wird ein Hartlot 7 verwendet, welches in Form eines endlosen Drahtes zugeführt wird. Die Ma terialzuführdüse 6 ist in der Ebene der Schweißnaht angeordnet und entgegen gesetzt geneigt zur Vorschubrichtung 8. Versuche haben ergeben, daß die Zufuhr eines Flußmittels zum Lot die Ergebnisse verbessert.

Der idealisierte Auftreffpunkt des Lotes auf der Schweißnaht hat von der Achse des Laserstrahls 2 einen Abstand a. Die Größe dieses Abstandes ist abhängig von der Vorschubgeschwindigkeit, der Nahtform und dem Lotmaterial.

Mit der in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung wurden Versuche durchgeführt. Hier bei wurde ein Hartlot L-Ag55Sn verwendet. Als Flußmittel wurde pastöse Silberlot paste SFP 89 Typ F-SH1 benutzt. Der Neigungswinkel der Materialzuführdüse 6 zur Horizontalen betrug 45°.

Geschweißt wurde mit einem Laser der Brennweite f = 250 mm und einer Leistung am Werkstück von 5 kW. Der Rohstrahldurchmesser betrug 44 mm. Die Vor schubgeschwindigkeit des Werkstückes war auf 5 m/min. eingestellt.

Als Schutzgas wurde Helium verwendet. Zugeführt wurden 12 l/min. Die Schutz gasdüse 5 war unter einem Winkel von 45° zur Horizontalen geneigt. Der Abstand von der Strahlachse betrug 2-3 mm.

Der Abstand a des Lotauftreffpunktes auf die Schweißnaht von der Strahlachse des Laserstrahles 2 wurde im Bereich zwischen 2 und 9 mm variiert.

Abstände zwischen 4 und 8 mm erbrachten brauchbare Ergebnisse. Es wurde eine geschlossene Beschichtung erzielt, die auch bei einer im Automobilbereich übli chen Weiterverarbeitung einschließlich Lackieren keine Probleme aufwiesen.

Im Unterschied zu Fig. 1 ist in Fig. 2 eine Pulverzuführeinrichtung 9 dargestellt. Sie dient dazu, Pulverlacke in pulverisierter Form zuzuführen. Neben Pulverlacken können auch geeignete Kunststoffe, bevorzugt in Pulverform, zugeführt werden.

Bei unveränderten Schweißbedingungen mußte jedoch der Abstand a auf 45 bis 60 mm erhöht werden, um sehr gute Ergebnisse zu erzielen. Abstände von 35 bis 45 mm bzw. zwischen 60 und 90 mm sind nur bedingt geeignet. Abstände außer halb dieses Bereiches haben sich als unbrauchbar erwiesen.

Der Neigungswinkel der Pulverzuführdüse 9 zur Nahtoberfläche wurde auf deutlich größere Winkel wie in Figur eingestellt. Gute Ergebnisse ließen sich im Bereich zwischen 85 und 105° erzielen. Pulver wurde entweder über eine Pulver-Gas-Düse oder eine Zyklonendüse zugeführt.

In dem Beispiel nach Fig. 3 wurde im Gegensatz zu Fig. 1 Weichlot zugeführt. Hierbei ergab sich die in Fig. 3a und b dargestellte Anordnung, nämlich daß das Weichlot in Richtung auf die Vorschubgeschwindigkeit zugeführt wird. Allerdings war es günstig, hier die Zuführdüse 10 aus der Schweißnahtebene um einen Win kel β_D von 30°. Der Neigungswinkel α_D der Zuführdüse 10 betrug rund 30°.

Als Weichlot wurde das Lot L-SnAg5 mit einer Flußmittelseele verwandt. Zusätzlich wurden externe Flußmittel zugeführt - wie in Fig. 1.

Bei sonst gleichen Schweißbedingungen wie in Fig. 1 wurde der Abstand a des Lotauftreffpunktes auf der Schweißnaht von der Achse des Laserstrahles 2 im Be reich zwischen 12 und 25 mm variiert. Gute Ergebnisse wurden im Bereich zwi schen 15 und 19 mm erzielt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf einer mit einem Laser er zeugten Schweißnaht dadurch gekennzeichnet, daß das den Überzug bildende Material unmittel bar nach Herstellung der Schweißnaht auf die noch Restwärme enthaltende Schweißnaht und/oder benachbarten Blechbereiche aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial als Pulver aufgeschüt tet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial als gallertartige Masse aufgetragen wird.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmaterial entgegengesetzt ge neigt zur Vorschubrichtung der zu verschweißenden Bleche aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzugsmaterial Lot verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Überzugsmaterial Pulverlacke verwandt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Lot ein Flußmittel zuge führt wird.