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WO2009124765A1 - Verfahren zum herstellen von mindestens zwei mehrdimensionalen blechstrukturen einer fahrzeugkarosserie mittels einem ein fokuswinkel im bereich zwischen 2 und 7 ° aufweisenden laserstrahl - Google Patents

Verfahren zum herstellen von mindestens zwei mehrdimensionalen blechstrukturen einer fahrzeugkarosserie mittels einem ein fokuswinkel im bereich zwischen 2 und 7 ° aufweisenden laserstrahl Download PDF

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Publication number
WO2009124765A1
WO2009124765A1 PCT/EP2009/002638 EP2009002638W WO2009124765A1 WO 2009124765 A1 WO2009124765 A1 WO 2009124765A1 EP 2009002638 W EP2009002638 W EP 2009002638W WO 2009124765 A1 WO2009124765 A1 WO 2009124765A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sheet metal
laser beam
weld
weld seam
metal structure
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/002638
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorge Hammer
Dieter Päthe
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 WO2009124765A1 publication Critical patent/WO2009124765A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
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    • B23K26/244—Overlap seam welding
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing vehicle bodies with multi-dimensional sheet-metal structures by means of a laser beam according to the preamble of claims 1 and 3 and to a vehicle body according to the preamble of claims 13 and 14.
  • a method for increasing the seam quality during laser welding of motor vehicle components with complex 3D structures is known from DE 196 05 888 A1.
  • a weld seam with a large seam depth is produced by means of the inclination of the processing optics and thus the laser irradiation at a defined angle with respect to the surface.
  • a device for optimizing the machining of a workpiece by means of a laser beam through a modified focus angle shows the JP 2000-263269 A.
  • JP 2000-263267 A and JP 2000-254792 A also show a device with variable laser beam focus angle.
  • the laser beam is focused on the surface of the sheet metal structures to be welded in such a way that the intensity of the laser beam in the region of the energy input into the material of the elements is as large as possible.
  • the energy of the laser beam is to be limited as possible to a small area in order to effect a rapid melting of the joint area and to achieve an economical process speed, which is why a lens with a short focal length is used. Since the intensity of the transmittable energy is in the focal point depending on the diameter of the laser beam, the aim of automated welding is to exactly maintain the distance of the laser optics to the element to be processed, so that the focal point of the laser beam is in or near the weld to be formed.
  • the movement tolerances of the welding robot are determined by the wear of the robot, in particular resulting play in joints and gears, the welding speed and the dynamic forces from the direction changes of the robot.
  • the weld seams produced by such a robot are wedge-shaped at least in sections in a cross-section to the welding direction.
  • the invention has the object to perform a method of the type mentioned above, that are compensated by movements of the robot tolerances in the distance between the laser optics and the surface of the element to be processed and an uninterrupted and as constant as possible energy input into the Element is enabled.
  • the focal angle of the laser beam is set in a range between 2 ° and 7 ° to the laser beam axis.
  • a tolerance variation of the distance of the laser optics to the welding plane of a few millimeters leads to a multiplication of the cross-sectional area of the laser beam in the welding plane.
  • the cross-sectional area of the laser beam hardly changes in the welding plane.
  • Old and inexpensive systems often have large movement tolerances. By compensating the movement tolerances, precise laser welding is possible with older and cheaper systems, in higher welding speed ranges and / or with higher process stability. Furthermore, component fluctuations in the workpieces to be welded are easier to compensate.
  • diode-pumped lasers have proven to be particularly suitable, such as, for. B. Yb: YAG laser.
  • This laser is assigned a corresponding optics with a long focal length of about 300 - 600 mm, so that with a focus diameter of about 300 to 600 microns, a focus angle of 2 ° to 7 ° is achieved.
  • Lasers with a power of 4 to 20 KW have proved particularly advantageous for economical use.
  • This power which can be measured at the exit of the laser beam from the glass fiber, ie from the last interface of the structural unit of the laser, is reduced due to edge radiation, which is not captured by the downstream optics.
  • edge radiation which is not captured by the downstream optics.
  • laser losses per optical element, ie lens or mirror result in power losses. These power losses have so far been limited by a strong focusing optics.
  • the proposed focus angle of 2 ° to 7 ° with optics of relatively large focal length of 400 to 600 mm refers to the laser beam which strikes after emerging from the last optical element on the sheet metal structure to form a weld. Accordingly, this focus angle does not include the edge radiation and includes a lower laser power compared to the laser exit power.
  • the method according to the invention can be produced at a focal point position of +/- 10 mm above the sheet metal structure particularly high-quality and secure welded joints. If the laser beam impinges on the sheet-metal structure, a nugget forms as the material melts due to the energy input. Since the energy / light radiation of the laser penetrates the melt to a certain extent, the laser beam can act on the lower side of the lens / base of the lens, thus melting lower layers. In this case, the laser beam at the side areas of the weld nugget, d. H. reflected at the phase boundary melt / solid and deflected into deeper areas.
  • transition areas are formed on the sheet metal structure transitions, sheet metal top surfaces and undersides. These transition areas arise due to heat build-up, which cause a rounding of the weld seam edges and by melt, which flows into the joint gap. If two sheet metal structures overlap, a gap is created in which melt flows. In this area, a widening of the weld seam width by at least 150%, usually at least 180%, arises compared to the forming weld seam edges in the sheet metal structure. These transitional areas extend approx.
  • the parallelism of the weld seam edges ends at an end region, which accounts for approximately one third of the lowest sheet metal structure thickness. Normally, this corresponds to 4 mm, preferably 2 to 3 mm.
  • the largest weld width in the lower third of the weld depth is greater than 0.7, in particular greater than 0.8.
  • the method according to the invention is furthermore particularly advantageous when welding through sheet metal structures.
  • a focus angle of 2 ° to 7 ° and a tuned to the entire thickness of strig sheet metal layers focus position over the depth of the weld uniform energy input is possible.
  • the distance or the Lasernahtbreite is insignificantly greater in the inlet region of the laser beam than in the exit region of the laser beam / weld.
  • the width of the weld at the top and bottom of the weld hardly varies, the deviation being less than 20%, in particular less than 15%. This makes it possible to produce welds with particularly high quality.
  • the method has to be welded, sheet metal structures, in particular sheets with a total thickness of at least 3.2 millimeters, wherein the thickness of the individual sheet metal structure between a thickness of 0.6 millimeters to 2.8 millimeters can vary.
  • the acute focus angle of the laser beam allows a deeper welding in the sheet metal structures to be joined, which substantially increases the penetration resistance, and allows the fluctuations of the energy input are substantially lower with unchanged movement tolerances of the robot.
  • an interruption-free and almost constant energy input into the sheet metal structures is possible.
  • the energy input decreases over the total depth of the weld only slightly compared to conventional methods. A decrease in the energy input into the weld over the entire weld depth of 25%, in particular of 20%, can be achieved.
  • the proposed method can be further improved by replacing the usual today transmissive optics by a reflective optics such. B. a mirror.
  • This application is particularly suitable for laser powers over 6 kW.
  • a reflective optic By using a reflective optic, the position of the focal point can be additionally stabilized. The change in the focal length due to thermal effects of transmissive optics during the welding process is thereby prevented, which has a positive influence on the quality of welding.
  • the focal point of the laser beam to produce the welds is set to an average diameter of 200 micrometers, wherein the diameter of the focal point has at least 100 micrometers and a maximum of 300 micrometers.
  • a diameter of the focal point of 200 to 300 microns and a depth of the weld seam, which comes close to the exit interface, or a through-welding it is possible to transmit the same or a greater force with a smaller total seam area.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a laser beam with a large focus angle
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a laser beam with a small focus angle according to the invention
  • FIG. 4a shows a cross section through a Lasemaht perpendicular to the welding direction with a large focus angle.
  • FIG. 4b shows a cross section through a laser seam perpendicular to the welding direction with a small focus angle according to the invention
  • 5a shows a cross section through a laser seam of a three-layered sheet metal structure with a large focus angle
  • Fig. 5b shows a cross section through a laser seam of a three-layer sheet metal structure with a small focus angle according to the invention.
  • Figures 1 and 2 show a laser beam 1 when welding two sheet metal structures 3, 4. The laser beam 1 is focused on a focus point 2 that the laser beam 1 in the desired welding plane 12 has a minimum diameter 14.
  • FIG. 1 shows this laser beam 1, as known from the prior art, with a large focus angle 10 of 20 °.
  • the laser beam 1 impinges on the element 3 in a deviating welding plane 13, the distance of the focal point 2 to the laser optics remaining unchanged.
  • the diameter 15 of the laser beam 1 is greater than in the desired welding plane 12. The intensity of the energy input into the elements 3, 4 is significantly reduced, so that a suspension of the welding operation is possible.
  • FIG. 2 shows the laser beam 1 according to the invention with a small focus angle 10 of 5 °. If the laser beam 1 hits the element 3 in the deviating welding plane 13, the diameter 15 of the laser beam 1 is increased much less. The intensity of the energy input into the elements 3, 4 is reduced only insignificantly, an interruption-free and almost constant energy input into the elements 3, 4 is possible.
  • FIG. 3 shows a seam region 5 with a weld seam 6 with a mean diameter of 600 micrometers and a seam region 5 with a plurality of weld seams 7, 8, 9 with an average diameter of 180 micrometers.
  • the total area of the welds 7, 8, 9 is smaller than the area of the weld 6, they may transmit the same or a greater force.
  • the welds 6, 7, 8, 9 are generated by the laser beam in a welding direction 11. In this case, the welds 7, 8, 9 can be generated simultaneously and / or sequentially.
  • FIG. 4 a shows a cross section 11 through a weld seam 6, which connects two sheet metal structures 3, 4 to one another.
  • the cross section 11 is perpendicular to a welding direction R, wherein the weld 6 is produced with conventional technology with a focus angle 10 of 20 °.
  • the weld 6 can be divided into three sections. On the side facing the laser beam entrance, a first section 16 is formed whose weld seam flanks 17 are formed almost parallel. This is followed by a second section 18, in which the weld edges 17 are formed conically tapered. The weld seam flanks 17 then run towards one another in a third section 19 in the form of a dome formed as an end region.
  • the welding energy introduced into the weld 6 corresponds approximately to the molten volume.
  • Figure 4b shows a cross section 11 through a weld 6, which is generated with a laser beam with a focus angle of 5 °.
  • the cross section 11 is perpendicular to a welding direction R, wherein in turn two sheet metal structures 3, 4 are interconnected.
  • the weld is made with the same focus diameter of the laser beam as in Fig. 4a of 500 microns.
  • the two sheet-metal structures 3, 4 have, analogously to the sheet-metal structures 3, 4 in FIG. 4a, the same thickness of 1.2 mm.
  • the weld edges 17, 20 of the laser seam are formed almost parallel.
  • the right, real weld seam edge 20 approximately reproduces the course of a welding flank, which arises as a result of turbulent flows and other thermal influences in the molten bath. If the irregularities of the real weld seam flank 20 are smoothed, a line is obtained which runs parallel to the weld seam flank 17 shown in idealized form.
  • the laser beams compared to a conventional focus angle of about 20 ° are not reflected as often at the formed by the weld edge 17 phase boundary and the energy is almost uniform over the entire weld depth T, here the Total sheet thickness t equals, distributed.
  • the Total sheet thickness t equals, distributed.
  • the welded connection is almost free of stress, which is why an angular distortion of the sheet metal structures 3, 4 can be reliably avoided.
  • FIG. 5 a shows, analogously to FIG. 4 a, a cross section 11 through a weld seam 6, which connects three sheet metal structures 3, 4, 4 'to one another.
  • the cross section 1 1 is perpendicular to a welding direction R, wherein the weld 6 is produced with conventional technology with a focus angle 10 of 20 °. Due to the larger total sheet thickness t and consequently a greater necessary energy input into the Weld 6, the weld 6 has an initial upper weld seam width 21 of approximately 1000 ⁇ m. Otherwise, the welded connection again shows the characteristic sections described in FIG. 4a.
  • FIG. 5b again shows a cross section 11 through a weld seam 6, which is produced with a focus angle of the laser of 5 °.
  • the cross section 11 is perpendicular to a welding direction R, wherein three sheet metal structures 3, 4, 4 'are interconnected. Due to the effect already described, the energy introduced into the weld seam 6, with the exception of one end region 26, is distributed uniformly over the entire weld depth T. Consequently, approximately the same amount of energy is introduced into the section formed by the first sheet-metal structure 3 as in the section formed by the middle sheet-metal structure 4.
  • parallel welding flanks 17 with a constant weld seam width 22 are formed, which are interrupted by fillets 23 having a larger weld seam width 25 at the transition areas (sheet-metal structural transitions / sheet-metal structural surfaces).
  • the fillets 23 are formed due to the reduced heat dissipation in the joint gap 24 and on the sheet structure surface 27.
  • These transition regions with a larger weld width 25 arise due to heat build-up, which cause a rounding of the weld seam edges 17 and by melt, which flows into the joint gap 24.
  • the transition region is normally ⁇ 1/6, in particular ⁇ 1/8 of the total sheet thickness t.
  • the parallel or nearly parallel weld seam edges go over into an end region 26.
  • the end region 27 is a maximum of 1/3, in particular a maximum of 1/4, the welding depth T 'in the lowest sheet-metal structure and / or a maximum of 1/4, in particular a maximum of 1/5 of the total welding depth T.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugkarosserien mit komplexen geometrischen mehrdimensionalen Strukturen mittels eines Laserstrahls (1), wobei der Laserstrahl (1) mit einem Fokuspunkt (2) auf und/oder in zumindest einem der zu verschweißenden Elemente (3, 4) aus unterschiedlichen Materialien oder demselben Material, beispielsweise Metall, in einem Nahtbereich zur Erzeugung einer Schweißnaht mit einem vorbestimmten Fokuswinkel (10) fokussiert wird. In dieser Erfindung wird der Fokuswinkel (10) des Laserstrahls (1) in einem Bereich zwischen 2° und 7° eingestellt. Hierdurch wird es möglich, dass bei einer Toleranzschwankung die Änderung des Durchmessers (14, 15) und somit der Querschnittsfläche des Laserstrahls (1) in der Schweißebene (12, 13) gering ist. Der Laserstrahl (1) wird beim Verschweißen von zwei Elementen (3, 4) auf eine Soll-Schweißebene (12) fokussiert und weißt dort einen minimalen Durchmesser (14) auf. Bei Änderungen des Abstands der Laseroptik zum Element (3), bedingt durch toleranzbehaftete Bewegungen des Roboters, trifft der Laserstrahl (1) in einer abweichenden Schweißebene (13) auf das Element (3). In der Schweißebene (13) ist der Durchmesser (15) des Laserstrahls (1) größer als in der Soll-Schweißebene (12). Der Energieeintrag in die Elemente (3, 4) ist deutlich herabgesetzt, so dass ein Aussetzen des Schweißvorgangs möglich ist. Dieser Effekt ist unbedeutend, wenn der Laserstrahl (1) mit einem Fokuswinkel (10) von 2° bis 7° fokussiert wird.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON MINDESTENS ZWEI
MEHRDIMENSIONALEN BLECHSTRUKTUREN EINER
FAHRZEUGKAROSSERIE MITTELS EINEM EIN FOKUSWINKEL IM
BEREICH ZWISCHEN 2 UND 7 ° AUFWEISENDEN LASERSTRAHL
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugkarosserien mit mehrdimensionalen Blechstrukturen mittels eines Laserstrahls nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 3 sowie eine Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 13 und 14.
Ein Verfahren zum Steigern der Nahtqualität beim Laserschweißen von Kfz-Bauteilen mit komplexen 3D-Strukturen ist aus der DE 196 05 888 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Schweißnaht mit großer Nahttiefe mittels der Neigung der Bearbeitungsoptik und damit der Lasereinstrahlung in einem definierten Winkel in Bezug auf die Oberfläche erzeugt.
Eine Vorrichtung zur Optimierung der Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Läserstrahls durch einen veränderten Fokuswinkel zeigt die JP 2000-263269 A.
Die JP 2000-263267 A und die JP 2000-254792 A zeigen ebenso eine Vorrichtung mit veränderbarem Laserstrahl-Fokuswinkel.
Zum Schweißen wird der Laserstrahl auf der Oberfläche der zu verschweißenden Blechstrukturen derart fokussiert, dass die Intensität des Laserstrahls im Bereich des Energieeintrags in das Material der Elemente möglichst maximal ist. Mit anderen Worten soll die Energie des Laserstrahls möglichst auf einen kleinen Bereich begrenzt werden, um ein rasches Aufschmelzen des Fügebereichs zu bewirken und eine wirtschaftliche Prozessgeschwindigkeit zu erzielen, weshalb eine Optik mit einer kurzen Brennweite eingesetzt wird. Da die Intensität der übertragbaren Energie abhängig von dem Durchmesser des Laserstrahls im Fokuspunkt ist, liegt das Bestreben beim automatisierten Schweißen darin, den Abstand der Laseroptik zum zu bearbeitenden Element exakt einzuhalten, sodass der Fokuspunkt des Laserstrahls in oder nahe der zu bildenden Schweißnaht liegt. Die Bewegungstoleranzen des Schweißroboters werden durch den Verschleiß des Roboters, insbesondere entstandenes Spiel in Gelenken und Getrieben, die Schweißgeschwindigkeit und die dynamischen Kräfte aus den Richtungswechseln des Roboters bestimmt. Die durch einen solchen Roboter erzeugten Schweißnähte sind in einem Querschnitt zur Schweißrichtung zumindest abschnittsweise keilförmig ausgebildet.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die durch Bewegungen des Roboters entstehenden Toleranzen im Abstand zwischen der Laseroptik und der Oberfläche des zu bearbeitenden Elements ausgeglichen werden und ein unterbrechungsfreier und möglichst konstanter Energieeintrag in das Element ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und 3 und mit einer Fahrzeugkarosserie gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und 14. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem der Fokuswinkel des Laserstrahls in einem Bereich zwischen 2° und 7° zur Laserstrahlachse eingestellt wird. Hierdurch wird es möglich, dass bei Toleranzschwankungen des Systems die Änderung des Durchmessers und somit der Querschnittsfläche des Laserstrahls in der Schweißebene gering ist. Beim Schweißen mit einem großen Fokuswinkel, üblich sind mindestens 10° - 20°, führt eine Toleranzschwankung des Abstandes der Laseroptik zu der Schweißebene von wenigen Millimetern zu einer Vervielfachung der Querschnittsfläche des Laserstrahls in der Schweißebene. Beim Schweißen mit einem spitzen Fokuswinkel, beispielsweise 5°, verändert sich die Querschnittsfläche des Laserstrahls in der Schweißebene kaum. Alte und kostengünstige Anlagen weisen oft große Bewegungstoleranzen auf. Durch die Kompensierung der Bewegungstoleranzen wird präzises Laserschweißen mit älteren und kostengünstigeren Anlagen, in höheren Schweißgeschwindigkeitsbereichen und/oder mit einer höheren Prozessstabilität möglich. Des Weiteren sind Bauteilschwankungen bei den zu verschweißenden Werkstücken leichter zu kompensieren.
Zur Erzeugung des Laserstrahls mit einem erfindungsgemäßen Fokuswinkel haben sich diodengepumte Laser als besonders geeignet erwiesen, wie z. B. Yb:YAG-Laser. Diesem Laser wird eine entsprechende Optik mit einer langen Brennweite von ca. 300 - 600 mm zugeordnet, sodass bei einem Fokusdurchmesser von ca. 300 bis 600 μm ein Fokuswinkel von 2° bis 7° erreicht wird. Zur "Erzielung einer höheren Intensität sind auch Fokusdurchmesser von ca. 200 bis 300 μm bei entsprechend reduzierter Brennweite einstellbar. Besonders Vorteilhaft für einen wirtschaftlichen Einsatz haben sich Laser mit einer Leistung von 4 bis 20 KW erwiesen. Diese Leistung die bei Austritt des Laserstrahls aus der Glasfaser, d. h. aus der letzten Grenzfläche der baulichen Einheit des Lasers gemessen werden kann, wird aufgrund von Randstrahlung, die durch die nachgeschaltete Optik nicht eingefangen wird, reduziert. Üblicherweise entstehen beim Laserschweißen pro Optikelement, d. h. Linse oder Spiegel, Leistungsverluste. Diese Leistungsverluste werden bisher durch eine stark fokussierende Optik begrenzt. Der vorgeschlagene Fokuswinkel von 2° bis 7° mit einer Optik von relativ großer Brennweite von 400 bis 600 mm bezieht sich auf den Laserstrahl, der nach Austritt aus dem letzten Optikelement auf der Blechstruktur zur Ausbildung einer Schweißnaht auftrifft. Dieser Fokuswinkel schließt demgemäß die Randstrahlung nicht mit ein und umfasst eine gegenüber der Laseraustrittsleistung geringere Laserleistung.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich bei einer Fokuspunktlage von +/- 10 mm über der Blechstruktur besonders hochwertige und sichere Schweißverbindungen herstellen. Trifft der Laserstrahl auf der Blechstruktur auf, so bildet sich aufgrund des Energieeintrags eine Schweißlinse unter Aufschmelzen des Materials aus. Da die Energie-/Lichtstrahlung des Lasers die Schmelze zu einem gewissen Anteil durchdringt, kann der Laserstrahl auf die Linsenunterseite / Linsenboden einwirken und so tiefer liegende Schichten aufschmelzen. Dabei wird der Laserstrahl an den Seitenbereichen der Schweißlinse, d. h. an der Phasengrenze Schmelze / Feststoff reflektiert und in tiefer liegende Bereiche abgelenkt.
Bei einem herkömmlichen Laserschweißverfahren mit einem Fokuswinkel von ca. 17° bildet sich deshalb eine charakteristische Schweißnaht aus die in einem Schnitt durch die Schweißnaht senkrecht zum Nahtverlauf in drei Abschnitte einteilbar ist. Im ersten, obersten Abschnitt bilden sich nahezu parallele Schweißnahtflanken aus. Diesem ersten Abschnitt schließt sich in einem zweiten Abschnitt sich verjüngende, in einem Winkel aufeinanderzulaufende Schweißnahtflanken an, bis diese in einem dritten Abschnitt unter Ausbildung einer Kuppe zusammenlaufen.
Mit dem Laserschweißverfahren mit einem Fokuswinkel von 2° bis 7° lassen sich nun besonders vorteilhafte Schweißnähte mit parallelen oder nahezu parallelen Schweißnahtflanken der Schweißverbindung herstellen. Aufgrund der höheren Parallelität der Laserstrahlen bei kleinem Fokuswinkel werden diese weniger oft an der sich an den Schweißnahtflanken ausbildenden Grenzschicht gebrochen. Dadurch kann ein prozentual höherer Anteil der Strahlungsenergie in tiefere Schichten geleitet werden. Bei entsprechender Abstimmung des Fokuswinkels von 2° bis 7°, der Fokuslage und der gesamten Dicke der zu verschweißenden Blechlagen werden parallele oder nahezu parallele Schweißnahtflanken der Schweißverbindung erzielt. Dabei wird von einem gemittelten Wert der Schweißnahtflanken, d. h. der Phasengrenze Schmelze / Feststoff ausgegangen. Da sich aufgrund von Strömungen / Wirbeln im Schmelzbad lokale Überhitzungen ausbilden, verläuft die Phasengrenze nie wie z. B. bei einer Bohrung exakt geradlinig sondern wellenförmig. Außerdem bilden sich Übergangsbereiche an den Blechstrukturübergängen, Blechstrukturoberseiten und Unterseiten aus. Diese Übergangsbereiche entstehen aufgrund von Wärmestaus, die eine Verrundung der Schweißnahtflanken bewirken und durch Schmelze, die in den Fügespalt hineinfließt. Liegen zwei Blechstrukturen übereinander, so entsteht ein Spalt, in den Schmelze hineinfließt. In diesem Bereich entsteht eine Verbreiterung der Schweißnahtbreite um mindestens 150%, üblicherweise mindestens 180%, gegenüber den sich ausbildenden Schweißnahtflanken in der Blechstruktur. Diese Übergangsbereiche reichen ca. 2 mm in die Blechstruktur hinein und werden zur Überprüfung der Parallelität nicht berücksichtig. Die Parallelität der Schweißnahtflanken endet an einem Endbereich, der ca. ein Drittel der untersten Blechstrukturdicke ausmacht. Im Normalfall entspricht dies 4 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm.
Aufgrund der Führung des Laserstrahls mit einem Fokuswinkel in einem Bereich zwischen 2° und 7° entsteht somit über die Schweißnahttiefe eine nahezu konstante Schweißnahtbreite, wobei die größte Schweißnahtbreite im unteren Drittel der Schweißnahttiefe jedoch mindestens 0,2 mm entfernt von einer Blechstrukturoberfläche (Blechstrukturoberseite, Blechstrukturunterseite) im Verhältnis zum Abstand in der Mitte der obersten Blechstruktur größer als 0,7, insbesondere größer als 0,8, ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin besonders vorteilhaft beim Durchschweißen von Blechstrukturen. Bei einem Fokuswinkel von 2° bis 7° und einer auf die gesamte Dicke der zu verscheißenden Blechlagen abgestimmten Fokuslage ist ein über die Tiefe der Schweißnaht gleichmäßiger Energieeintrag möglich. Somit bilden sich durch einen konstanten Energieeintrag in jede Ebene/Tiefe der Schweißnaht borlochförmige Schweißnahtflanken der Schweißnaht aus, die in einem Abstand voneinander beabstandet sind, wobei der Abstand bzw. die Lasernahtbreite im Eintrittsbereich des Laserstrahls unwesentlich größer als im Austrittsbereich des Laserstrahls / Schweißnaht ist. Mit anderen Worten variiert die Breite der Schweißnaht an der Oberseite und Unterseite der Schweißnaht kaum, wobei die Abweichung kleiner als 20 %, insbesondere kleiner als 15%, ist. Hierdurch wird es möglich, Schweißnähte mit besonders hoher Qualität herzustellen.
- A - Als besonders günstig herausgestellt hat sich das Verfahren für zu verschweißende , Blechstrukturen, insbesondere Bleche mit einer Gesamtstärke von mindestens 3,2 Millimetern, wobei die Stärke der einzelnen Blechstruktur zwischen einer Stärke von 0,6 Millimeter bis 2,8 Millimeter variieren kann. Der spitze Fokuswinkel des Laserstrahls erlaubt dabei ein tieferes Einschweißen in die zu verbindenden Blechstrukturen, was die Durchschweißsicherheit wesentlich erhöht, und ermöglicht es, dass bei unveränderten Bewegungstoleranzen des Roboters die Schwankungen des Energieeintrags wesentlich geringer sind. Hierdurch wird ein unterbrechungsfreier und nahezu konstanter Energieeintrag in die Blechstrukturen möglich. Der Energieeintrag nimmt über die Gesamttiefe der Schweißnaht deshalb im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren nur geringfügig ab. Eine Abnahme des Energieeintrags in die Schweißnaht über die gesamte Schweißnahttiefe von 25%, insbesondere von 20 %, kann erreicht werden.
Aufgrund der verbesserten Schweißnahtgeometrie sind höhere Schweißgeschwindigkeiten möglich. Beispielsweise kann bei einer Gesamtblechdicke von mindestens 3,5 mm und einer zur Schweißung eingesetzten Laserleistung von höchstens 5 kW mit einer .Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 4,5 m/min gefahren werden. Alternativ kann bei einer höheren Laserleistung von höchstens 6 kW mit einer Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 6 m/min gefahren werden. Wird die Laseranlage über einen Roboterarm geführt und kann der Laser zusätzlich zur Bewegung des Roboterarms noch über eine weitere Einrichtung bewegt werden, z. B. einen Scanner, so sind bei entsprechender Abstimmung der Laserleistung und der gesamten Blechstrukturdicke Schweißgeschwindigkeiten von über 11 m/min mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.
Das vorgeschlagene Verfahren kann weiterhin verbessert werden durch den Ersatz der heute üblichen transmissiven Optik durch eine reflektorische Optik, wie z. B. einen Spiegel. Diese Anwendung ist besonders geeignet bei Laserleistungen über 6 kW. Durch den Einsatz von einer reflektorischen Optik kann die Lage des Fokuspunktes zusätzlich stabilisiert werden. Die Änderung der Brennweite aufgrund von thermischen Effekten von transmissiven Optiken während des Schweißvorganges wird dadurch unterbunden, was einen positiven Einfluss auf die Schweißqualität zeigt.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt eine Naht zu erzeugen, bei der der Fokuspunkt des Laserstrahls im Nahtbereich auf einen mittleren Durchmesser von 600 Mikrometer eingestellt wird, wobei der Durchmesser des Fokuspunkts mindestens 300 Mikrometer und maximal 1000 Mikrometer aufweist.
Alternativ dazu wird vorgeschlagen im Nahtbereich mehrere Schweißnähte gleichzeitig und/oder nacheinander zu erzeugen, wobei der Durchmesser des Fokuspunkts wesentlich kleiner ist. Dabei ist es günstig, dass der Fokuspunkt des Laserstrahls zur Erzeugung der Schweißnähte auf einen mittleren Durchmesser von 200 Mikrometer eingestellt wird, wobei der Durchmesser des Fokuspunkts mindestens 100 Mikrometer und maximal 300 Mikrometer aufweist. Bei einem Durchmesser des Fokuspunkts von 200 bis 300 μm und einer Tiefe der Schweißnaht, die bis Nahe an die Austrittsgrenzfläche heranreicht, oder einer Durchschweißung, ist es möglich, bei gleichzeitig kleinerer Gesamtnahtfläche die gleiche oder eine größere Kraft zu übertragen.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Laserstrahls mit einem großen Fokuswinkel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Laserstrahls mit einem erfindungsgemäßen kleinen Fokuswinkel;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier unterschiedlicher Nahtbereiche;
Fig. 4a einen Querschnitt durch eine Lasemaht senkrecht zur Schweißrichtung mit einem großen Fokuswinkel;
Fig. 4b einen Querschnitt durch eine Lasernaht senkrecht zur Schweißrichtung mit einem erfindungsgemäßen kleinen Fokuswinkel;
Fig. 5a einen Querschnitt durch eine Lasernaht einer dreilagigen Blechstruktur mit einem großen Fokuswinkel;
Fig. 5b einen Querschnitt durch eine Lasernaht einer dreilagigen Blechstruktur mit einem erfindungsgemäßen kleinen Fokuswinkel. Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Laserstrahl 1 beim Verschweißen von zwei Blechstrukturen 3, 4. Der Laserstrahl 1 ist dabei so auf einen Fokuspunkt 2 fokussiert, dass der Laserstrahl 1 in der Soll-Schweißebene 12 einen minimalen Durchmesser 14 aufweist.
Figur 1 zeigt diesen Laserstrahl 1 , wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit einem großen Fokuswinkel 10 von 20°. Bei Änderungen des Abstands der Laseroptik zum Element 3, bedingt durch toleranzbehaftete Bewegungen des Roboters, trifft der Laserstrahl 1 in einer abweichenden Schweißebene 13 auf das Element 3, wobei der Abstand des Fokuspunkts 2 zur Laseroptik unverändert ist. In der abweichenden Schweißebene 13 ist der Durchmesser 15 des Laserstrahls 1 größer als in der Soll-Schweißebene 12. Die Intensität des Energieeintrags in die Elemente 3, 4 ist deutlich herabgesetzt, sodass ein Aussetzen des Schweißvorgangs möglich ist.
Die Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Laserstrahl 1 mit einem kleinen Fokuswinkel 10 von 5°. Trifft der Laserstrahl 1 in der abweichenden Schweißebene 13 auf das Element 3, so ist der Durchmesser 15 des Laserstrahls 1 weit weniger vergrößert. Die Intensität des Energieeintrags in die Elemente 3, 4 verringert sich nur unwesentlich, ein unterbrechungsfreier und nahezu konstanter Energieeintrag in die Elemente 3, 4 wird ermöglicht.
Figur 3 zeigt einen Nahtbereich 5 mit einer Schweißnaht 6 mit einem mittleren Durchmesser von 600 Mikrometer und einen Nahtbereich 5 mit mehreren Schweißnähten 7, 8, 9 mit einem mittleren Durchmesser von 180 Mikrometer. Obwohl die Gesamtfläche der Schweißnähte 7, 8, 9 kleiner ist als die Fläche der Schweißnaht 6, können diese die gleiche oder eine größere Kraft übertragen. Die Schweißnähte 6, 7, 8, 9 werden von dem Laserstrahl in einer Schweißrichtung 11 erzeugt. Dabei können die Schweißnähte 7, 8, 9 gleichzeitig und/oder nacheinander erzeugt werden.
Figur 4a zeigt einen Querschnitt 11 durch eine Schweißnaht 6, die zwei Blechstrukturen 3, 4 miteinander verbindet. Der Querschnitt 11 ist senkrecht zu einer Schweißrichtung R, wobei die Schweißnaht 6 mit herkömmlicher Technologie mit einem Fokuswinkel 10 von 20° erzeugt ist. Die Schweißnaht 6 lässt sich in drei Abschnitte aufteilen. Auf der dem Laserstrahleintritt zugewandten Seite bildet sich ein erster Abschnitt 16 aus, dessen Schweißnahtflanken 17 nahezu parallel ausgebildet sind. Dem schließt sich ein zweiter Abschnitt 18 an, bei dem die Schweißnahtflanken 17 konisch aufeinander zulaufend ausgebildet sind. Die Schweißnahtflanken 17 laufen dann in einem als Endbereich ausgebildeten dritten Abschnitt 19 in Form einer Kuppe aufeinander zu. Die in die Schweißnaht 6 eingebrachte Schweißenergie entspricht ungefähr dem aufgeschmolzenen Volumen. Wie aus Fig. 4a somit sehr deutlich sichtbar wird, ist in die obere Blechstruktur 3 wesentlich mehr Energie eingebracht worden als in die untere Blechstruktur 4. In der Schweißverbindung entsteht deshalb eine Zug- Druck Spannung, die zu einem Winkelverzug der Blechstrukturen 3,4 führen kann. r
Demgegenüber zeigt Figur 4b einen Querschnitt 11 durch eine Schweißnaht 6, die mit einem Laserstrahl mit einem Fokuswinkel von 5° erzeugt ist. Der Querschnitt 11 ist senkrecht zu einer Schweißrichtung R, wobei wiederum zwei Blechstrukturen 3, 4 miteinander verbunden sind. Die Schweißnaht ist mit demselben Fokusdurchmesser des Laserstrahls wie in Fig. 4a von 500 μm hergestellt. Die beiden Blechstrukturen 3, 4 haben analog der Blechstrukturen 3, 4 in Fig. 4a die selbe Dicke von 1 ,2 mm. Die Schweißnahtflanken 17, 20 der Lasernaht sind nahezu parallel ausgebildet. Die rechte, reale Schweißnahtflanke 20 gibt ungefähr den Verlauf einer Schweißflanke wieder, wie sie aufgrund von Wirbelströmungen und anderen thermischen Einflüssen im Schmelzbad entsteht. Glättet man die Unregelmäßigkeiten der realen Schweißnahtflanke 20, so erhält man eine Linie, die parallel zu der idealisiert dargestellten Schweißnahtflanke 17 verläuft.
Aufgrund des kleinen Fokuswinkels des Lasers von 5° werden die Laserstrahlen im Vergleich zu einem üblichen Fokuswinkel von ca. 20° nicht so oft an der durch die Schweißnahtflanke 17 ausgebildeten Phasengrenze reflektiert und die Energie wird nahezu gleichmäßig über die gesamte Schweißnahttiefe T, die hier der Gesamtblechdicke t entspricht, verteilt. Bei gleichem oder geringerem Energieeintrag ist deshalb ein Durchschweißen der Blechstrukturen 3,4 möglich. Weiterhin ist die Schweißverbindung aufgrund der nahezu gleichmäßigen Energieverteilung über die gesamte Tiefe t nahezu spannungsfrei, weshalb ein Winkelverzug der Blechstrukturen 3, 4 sicher vermieden werden kann.
In Fig. 5a und Fig. 5b ist eine dreitägige Schweißverbindung dargestellt mit einer jeweiligen Blechstrukturdicke von 1 ,2 mm. Fig. 5a zeigt analog zu Fig. 4a einen Querschnitt 11 durch eine Schweißnaht 6, die drei Blechstrukturen 3, 4, 4' miteinander verbindet. Der Querschnitt 1 1 ist senkrecht zu einer Schweißrichtung R, wobei die Schweißnaht 6 mit herkömmlicher Technologie mit einem Fokuswinkel 10 von 20° erzeugt ist. Aufgrund der größeren Gesamtblechdicke t und einem demzufolge größeren notwendigen Energieeintrag in die Schweißnaht 6, weist die Schweißnaht 6 eine anfängliche obere Schweißnahtbreite 21 von ungefähr 1000 μm auf. Ansonsten zeigt die Schweißverbindung wiederum die in Fig. 4a beschriebenen, charakteristische Abschnitte.
Figur 5b zeigt wiederum einen Querschnitt 11 durch eine Schweißnaht 6, die mit einem Fokuswinkel des Lasers von 5° erzeugt ist. Der Querschnitt 11 ist senkrecht zu einer Schweißrichtung R, wobei drei Blechstrukturen 3, 4, 4' miteinander verbunden sind. Aufgrund des bereits beschriebenen Effektes wird die in die Schweißnaht 6 eingebrachte Energie, ausgenommen einem Endbereich 26, gleichmäßig über die gesamte Schweißnahttiefe T verteilt. Demzufolge wird in den durch die erste Blechstruktur 3 gebildeten Abschnitt ungefähr gleich viel Energie eingebracht, wie in den durch die mittlere Blechstruktur 4 gebildeten Abschnitt. Es bilden sich somit parallele Schweißflanken 17 mit einer konstanten Schweißnahtbreite 22 aus, die durch Verrundungen 23 mit größerer Schweißnahtbreite 25 an den Übergangsbereichen (Blechstrukturübergängen / Blechstrukturoberflächen) unterbrochen sind. Die Verrundungen 23 bilden sich aufgrund des verringerten Wärmeabflusses im Fügespalt 24 und an der Blechstrukturoberfläche 27 aus. Diese Übergangsbereiche mit größerer Schweißnahtbreite 25 entstehen aufgrund von Wärmestaus, die eine Verrundung der Schweißnahtflanken 17 bewirken und durch Schmelze, die in den Fügespalt 24 hineinfließt. Der Übergangsbereich ist normalerweise < 1/6, insbesondere < 1/8 der Gesamtblechstärke t. Die parallelen oder nahezu parallelen Schweißnahtflanken gehen in einen Endbereich 26 über. Der Endbereich 27 ist maximal 1/3, insbesondere maximal 1/4, der Schweißtiefe T' in der untersten Blechstruktur und/oder maximal 1/4, insbesondere maximal 1/5 der gesamten Schweißtiefe T.
Bezugszeichenliste
1 Laserstrahl
2 Fokuspunkt
3 Blechstruktur
4 Blechstruktur
5 Nahtbereich
6 Schweißnaht
7, 8, 9 Schweißnähte
10 Fokuswinkel
11 Querschnitt
12 Soll-Schweißebene
13 Schweißebene
14 Durchmesser
15 Durchmesser
16 Erster Abschnitt
17 Schweißnahtflanke
18 Zweiter Abschnitt
19 Dritter Abschnitt
20 Reale Schweißnahtflanke
21 Schweißnahtbreite
22 Schweißnahtbreite
23 Verrundung
24 Fügespalt
25 Schweißnahtbreite
26 Endbereich
27 Blechstrukturoberfläche
R Schweißrichtung t Gesamtblechdicke
T Schweißnahttiefe
T' Schweißnahttiefe in der untersten Blechstruktur

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Fügen von mindestens zwei mehrdimensionalen Blechstrukturen (3, 4, 4') einer Fahrzeugkarosserie mittels eines Laserstrahls (1) durch Ausbildung einer Schweißnaht (6) entlang einer Hauptbahn bzw. eines Schweißpunktes, wobei der Laserstrahl (1) auf einen Nahtbereich (5) der zu verschweißenden Elemente (3, 4, 4') aus unterschiedlichen Materialien oder demselben Material, beispielsweise Metall, zur Erzeugung der Schweißnaht (6) mit einem vorbestimmten Fokuswinkel (10) fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahls (1) mit einem Fokuswinkel (10) in einem Bereich zwischen 2° und 7° derart geführt wird, dass die Schweißnaht (6), in einem Querschnitt durch die Schweißnaht (6) senkrecht zu einer Schweißrichtung (R) gesehen, über die gesamte Schweißnahttiefe (T), ausgenommen von Übergangsbereichen der Blechstrukturen und einem Endbereich (26), gegenüberliegende, im Wesentlichen geradlinig verlaufende Schweißnahtflanken (17) in einem Winkel von kleiner 15° zur Laserstrahlachse aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (6) erzeugt wird, die gegenüberliegende, geradlinig verlaufende Schweißnahtflanken (17) in einem Winkel von kleiner 10° zur Laserstrahlachse aufweist.
3. Verfahren zum Fügen von mindestens zwei mehrdimensionalen Blechstrukturen (3, 4, 4') einer Fahrzeugkarosserie mittels eines Laserstrahls (1) durch Ausbildung einer Schweißnaht (6) entlang einer Hauptbahn bzw. eines Schweißpunktes, wobei der Laserstrahl (1) auf einen Nahtbereich (5) der zu verschweißenden Blechstrukturen (3, 4, 4') aus unterschiedlichen Materialien oder demselben Material, beispielsweise Metall, zur Erzeugung der Schweißnaht (6) mit einem vorbestimmten Fokuswinkel (10) fokussiert wird, sodass die Schweißnaht (6) in die Materialien unter Ausbildung gegenüberliegender eine Schweißnahtbreite (22) der Schweißnaht (6) begrenzender Schweißnahtflanken (17) eingebracht wird dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (1) mit einem Fokuswinkel (10) in einem Bereich zwischen 2° und 7° derart geführt wird, dass die größte Schweißnahtbreite (22) im unteren Drittel der Schweißnahttiefe (T) jedoch mindestens 0,2 mm entfernt von einer Blechstrukturoberfläche (27) im Verhältnis zur Schweißnahtbreite (22) in der Mitte der obersten Blechstruktur (3) größer als 0,75 ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis größer als 0,85 ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in die Blechstrukturen (3, 4, 4') über die Tiefe der Schweißnaht (6) um maximal 25 % abnimmt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in eine Blechstrukturanordnung aus zumindest drei Blechstrukturen (3, 4, 4') zumindest in die ersten beiden Blechstrukturen (3, 4) in Relation zur Blechstrukturdicke nahezu gleich ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser bei einer Gesamtblechdicke (t) von mindestens 3,5 mm und einer zur Schweißung eingesetzten Laserleistung von höchstens 5 kW mit einer Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 4,5 m/min und von höchstens 6 kW mit einer Vorschubgeschwindigkeit von mindestens 6 m/min geführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokuspunkt (2) des Laserstrahls (1) auf einen mittleren Durchmesser von 300 bis 600 Mikrometern bei einer Brennweite von 300 bis 600 mm eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokuspunkt (2) des Laserstrahls (1) zur Erzeugung einer Schweißnaht (7, 8, 9) auf einen mittleren Durchmesser von 200 Mikrometern oder kleiner eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2, insbesondere 3, im Wesentlichen parallel verlaufende Schweißnähte (7, 8, 9) in einem Abstand von < 10 cm gezogen werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Laserstrahlerzeugung ein Yb:Yag-Laser eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Laserstrahls des Lasers zumindest eine reflektorische Optik eingesetzt wird.
13. Fahrzeugkarosserie mit einer Schweißnaht (6) zwischen einer ersten Blechstruktur (3) und mindestens einer weiteren Blechstruktur (4, 4'), wobei jede weitere Blechstruktur (4, 4') mit der ersten Blechstruktur (3) durch einen Laserstrahl (1) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Querschnitt durch die Schweißnaht (6) senkrecht zu einer Schweißrichtung (R) die Schweißnaht (6) über die gesamte Schweißnahttiefe (T); ausgenommen von Übergangsbereichen der Blechstrukturen und einem Endbereich (26), gegenüberliegende, im Wesentlichen geradlinig verlaufende Schweißnahtflanken (17) in einem Winkel von kleiner 15° zur Laserstrahlachse aufweist.
14. Fahrzeugkarosserie mit einer Schweißnaht (6) zwischen einer ersten Blechstruktur (3) und mindestens zwei weiteren Blechstrukturen (4, 4'), wobei jede weitere Blechstruktur (4, 4') mit der ersten Blechstruktur (3) durch einen Laserstrahl (1 ) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (6) die erste Blechstruktur (3) und mindestens die eine mittig angeordnete Blechstruktur (4) durchdringt und bis in die endseitig angeordnete Blechstruktur (4') zumindest hineinragt, wobei in einem Schnitt durch die Schweißnaht (6) senkrecht zur Schweißrichtung (R) die Schweißnaht (6), ausgenommen von Übergangsbereichen der Blechstrukturen (3, 4, 4'), gegenüberliegende, geradlinig verlaufende Schweißnahtflanken (17) in der ersten Blechstruktur (3) und der/den mittig angeordnete Blechstrukturen (4) in einem Winkel von kleiner 15° zur Laserstrahlachse aufweist.
15. Fahrzeugkarosserie mit einer Schweißnaht (6) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (6) im Übergangsbereich zwischen den Blechstrukturen (3, 4, 4') eine Schweißnahtbreite (25) aufweist, die im Verhältnis zu der Schweißnahtbreite (22) der Mitte einer angrenzenden Blechstruktur (3, 4, 4') um mindestens 200% vergrößert ist.
16. Fahrzeugkarosserie mit einer Schweißnaht (6) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (6) alle Blechstrukturen (3, 4, 4') durchdringt und die Schweißnahtbreite (25) in einem ersten äußeren Bereich gegenüber dem zweiten äußeren Bereich um nicht mehr als 20% abweicht.
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