WO2010015246A1 - Fillet weld on a lap joint and/or parallel joint, and method for the production of such a filled weld - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fillet weld on an overlapping or parallel joint between a first and a second joining partner using a molded part which is used as welding filler. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a fillet weld using a molded part.
- a filler metal is used in the laser beam welding.
- This filler metal is usually used as wire or tape.
- the positioning, feeding and introduction of this welding filler material is very difficult. Complicating the introduction of the welding filler in the case is still when small focal lengths must be used, because, for example, the space is designed to be very small or angled. It is therefore necessary that in such a case for verification, a control system with a sensor with regard to the feed rate and positioning of the welding filler material is required.
- DE 10 822 16 A shows that runs between to be welded together strip edges with a welded thin, metallic profile strand, at least on the inside of a shell on both sides of the Weld is provided with projections to cover the seam.
- the object of the invention is to improve the welding or soldering of fillet welds on lap and parallel joints so that a
- the molded part is designed as a welding filler material and is thus always available in a defined amount and the same composition during the welding process.
- the molding is placed in regions between the joint partners to be joined and thus is available in a defined amount at each point of the weld.
- the molded part is formed so that it preferably has an approximately triangular outer shape, which is interrupted by a stop surface, which is formed at an angle to a support surface. Due to the stop surface on the molded part, the position of the filler metal weld material is clearly defined.
- At least one of the joining partners has a material reduction in the region of the fillet weld to be executed.
- the molded part is inserted or inserted, so that the molded part is in contact with its bearing surface with the material reduction, which may be formed as a step or recess.
- a lateral edge of the joining partner with the material reduction is pressed against the stop surface of the molded part.
- the support surface prevents slipping of the molded part before the welding or stapling process. This can be achieved in particular by a tensioning device, which braces the joining partners with the partially intermediate molded part prior to stapling or in the actual welding operation. As a result of this positioning, speed fluctuations of the wire feed are eliminated, which also results in that the present method does not record different weld material compositions.
- FIG. 1 is a view of a dumping of a molded part between two joining partners, which are connected to a fillet weld;
- FIG. 2 shows a second view of a design of a shaped piece in a perspective illustration
- Fig. 3 is a third view of a fillet weld in a cross section after
- FIG. 1 shows a first joining partner 1 and a second joining partner 2, which by means of a welding filler material in the form of a molded part 3 by a
- Joining partner 1 a material reduction 4 in the form of a paragraph or a
- Form part 3 has been introduced.
- the material reduction 4 is dimensioned such that it is of the same order of magnitude as the molded part 3 in this dimension
- the molded part 3 has formed in this area a support surface 5, which is in contact with the material reduction 4. On the opposite side of the support surface 5, a base surface 8 of the molded part 3 is present.
- a tensioning device not shown, the joining partners 1 and 2 are pressed or clamped together with the intermediate therebetween molding 3 before the welding process, to prevent slipping of the molded part 3 in the welding process.
- the molded part 3 still has a stop surface 6, which is directed against an edge 12 of the joining partner 1.
- the molded part 3 is reproduced again in a separate representation. It can be seen that the molded part 3 has approximately a triangular shape which is interrupted in a region of the bearing surface 5 and the stop surface 6 which is angled towards it. In the area of the stop surface 6 and the bearing surface 5, an interruption 7 in the form of a recess or a concavity is present. This interruption 7 allows, for example, an edge of the joining partner 1, as can be seen in FIG. 1, to protrude into this region of the interruption 7.
- the welding process is such that, prior to the actual welding operation, the joining partners 1 and 2 are combined with the correspondingly placed molded part 3, as can be seen for example in FIG. 1, and clamped or pressed against one another by means of a suitable clamping device.
- the clamping device By the clamping device, the molded part 3 can not leave its position during the welding process or the stapling process.
- a remelting of the welding filler material is achieved, so that a non-positive and positive connection in the form of a fillet 11 between the joining partners 1 and 2, as can be seen in Figure 3, arises.
- the welding nozzles can be omitted and, moreover, a complicated control system in the form of sensors for checking the wire feed is not necessary.
- the optimization of the fillet 11 is increased in terms of their properties such as strength, ductility, corrosion and hot cracking.
- This proposed method or the use of a molded part in a fillet weld 11 is particularly suitable when using aluminum or aluminum alloys.
- the molding is made of AIMgX or AISiX or the like.
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Abstract
Description
Kehlnaht an einem Überlapp- und/oder Parallelstoß und ein Verfahren zur Fillet weld on an overlap and / or parallel joint and a method for
Erzeugung einer solchen KehlnahtGeneration of such fillet weld
Die Erfindung betriff eine Kehlnaht an einem Überlapp- oder Parallelstoß zwischen einem ersten und einem zweiten Fügepartner unter der Verwendung eines Formteiles, das als Schweißzusatzwerkstoff eingesetzt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer solchen Kehlnaht unter der Verwendung eines Formteiles.The invention relates to a fillet weld on an overlapping or parallel joint between a first and a second joining partner using a molded part which is used as welding filler. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a fillet weld using a molded part.
Um eine Verbesserung der Schweißnahteigenschaften, wie insbesondere Festigkeit, Duktilität, Heißriss- und Korrosionsverhalten zu erreichen, wird bei der Laserstrahlschweißerei ein Schweißzusatzwerkstoff verwendet. Dieser Schweißzusatzwerkstoff wird in der Regel als Draht oder Band eingesetzt. Dabei gestaltet sich die Positionierung, Zuführung und Einbringung dieses Schweißzusatzwerkstoffes als sehr schwierig. Erschwerend wird das Einbringen des Schweißzusatzwerkstoffes in dem Falle noch, wenn kleine Brennweiten verwendet werden müssen, weil beispielsweise der Bauraum sehr klein oder verwinkelt ausgebildet ist. Es ist deshalb notwendig, dass in einem solchen Falle zur Überprüfung ein Kontrollsystem mit einer Sensorik hinsichtlich der Zuführgeschwindigkeit und Positionierung des Schweißzusatzwerkstoffes erforderlich ist.In order to achieve an improvement in the weld properties, in particular strength, ductility, hot cracking and corrosion behavior, a filler metal is used in the laser beam welding. This filler metal is usually used as wire or tape. The positioning, feeding and introduction of this welding filler material is very difficult. Complicating the introduction of the welding filler in the case is still when small focal lengths must be used, because, for example, the space is designed to be very small or angled. It is therefore necessary that in such a case for verification, a control system with a sensor with regard to the feed rate and positioning of the welding filler material is required.
Gerade beim Abrollen des Schweißzusatzwerkstoffes werden Eigenspannungen in Form von Verwindungen abgebaut, die zu einer unerwünschtenEspecially when unwinding the welding filler residual stresses in the form of twists are reduced, which leads to an undesirable
Depositionierung des Schweißzusatzwerkstoffes in der Schweißzone führen.Deposition of the welding filler in the weld zone lead.
Ferner führt dieses zu einer Defokussierung des Laserstrahls, wodurch dieFurthermore, this leads to a defocusing of the laser beam, whereby the
Prozessinstabilitäten, wie beispielsweise Einbrandkerben oder Prozessspuren zunehmen. Ein weiterer Nachteil beim Arbeiten mit Drähten bzw. Bändern liegt darin, dass es bei der Zuführung dieser SchweißzusatzwerkstoffeProcess instabilities, such as penetration scores or process traces increase. Another disadvantage when working with wires or ribbons is that it is in the supply of these welding consumables
Geschwindigkeitsschwankungen gibt. Diese Geschwindigkeitsschwankungen führen darüber hinaus zu einer nicht reproduzierbaren Schweißgutzusammensetzung. Darüber hinaus entstehen unterschiedliche Schweißgutzusammensetzungen in dem Bereich der Nahtwurzel und der Nahtflanke.Speed variations exist. These speed fluctuations also lead to an irreproducible Weld Metal. In addition, different weld compound compositions occur in the area of the seam root and the seam flank.
In der DE 10 2004 054 346 A1 wird ein verbessertes Schweißverfahren vorgestellt, bei dem der Schweißzusatzwerkstoff prozesssicher und reproduzierbar einbringbar ist. Es wird zwischen die zu verbindenden Fügepartner ein aus einem Schweißzusatzwerkstoff stranggepressten Formteil angeordnet. Diese Verwendung von Formteilen ist jedoch auf T- oder Stumpfstoßschweißen begrenzt.In DE 10 2004 054 346 A1, an improved welding method is presented in which the filler metal can be introduced reliably and reproducibly. It is arranged between the joining partner to be joined from a welding consumable extruded molding. However, this use of moldings is limited to T or butt welding.
Bei der Ausbildung von beispielsweise induktiv erhitzten Kanten, wie sie beim Stumpfnahtschweißen angewendet werden, zeigt die DE 10 822 16 A, dass zwischen den miteinander zu verschweißenden Bandkanten ein mit zu verschweißender dünner, metallischer Profilstrang einläuft, der zumindest an der Innenseite eines Mantels beidseits der Schweißnaht mit Vorsprüngen zur Abdeckung der Naht versehen ist.In the formation of, for example, inductively heated edges, such as those used in butt welding, DE 10 822 16 A shows that runs between to be welded together strip edges with a welded thin, metallic profile strand, at least on the inside of a shell on both sides of the Weld is provided with projections to cover the seam.
Ein ähnliches Schweißverfahren zur Verbindung von Rohrenden im Stumpfschweißverfahren offenbart die DE 35 16 571 A1. In gleicher Weise sei noch darauf hingewiesen, dass die Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen auch in der US 4 267 4 28 beschrieben wird.A similar welding method for connecting pipe ends by butt welding is disclosed in DE 35 16 571 A1. In the same way, it should be noted that the use of welding consumables is also described in US 4,267,428.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Schweißen oder Löten von Kehlnähten an Überlapp- und Parallelstößen so zu verbessern, dass eineThe object of the invention is to improve the welding or soldering of fillet welds on lap and parallel joints so that a
Prozesssicherheit und damit höhere Reproduzierbarkeit des Schweiß- oderProcess reliability and thus higher reproducibility of the welding or
Lötprozesses gegeben ist. Ferner soll eine bessere Zugänglichkeit zumSoldering process is given. Furthermore, a better accessibility to
Schweißbad und damit geringere Anforderungen an die Anlagetechnik erreicht werden. Darüber hinaus soll eine weitgehend homogene Schweißgutzusammensetzung und damit eine Qualitätsverbesserung beimWelding and thus lower demands on the system technology can be achieved. In addition, a largely homogeneous weld material composition and thus a quality improvement in the
Ausbilden derartiger Kehlnähte an Überlapp- und Parallelstößen in der Zukunft möglich sein. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.Forming such fillet welds on overlapping and parallel joints in the future be possible. The object is achieved with the features of claim 1 and a method according to claim 12. The dependent claims provide a further embodiment of the inventive concept again.
Eine Verbesserung der Prozesssicherheit und damit eine höhere Produzierbarkeit des Schweißprozesses insgesamt wird durch den Einsatz eines Formteiles erreicht. Dabei ist das Formteil als Schweißzusatzwerkstoff ausgebildet und steht somit immer in einer definierten Menge und gleicher Zusammensetzung beim Schweißvorgang zur Verfügung. Dabei wird das Formteil bereichsweise zwischen die zu verbindenden Fügepartner platziert und steht somit in einer definierten Menge an jedem Punkt der Schweißnaht zur Verfügung.An improvement in process reliability and thus greater producibility of the welding process as a whole is achieved by the use of a molded part. In this case, the molded part is designed as a welding filler material and is thus always available in a defined amount and the same composition during the welding process. In this case, the molding is placed in regions between the joint partners to be joined and thus is available in a defined amount at each point of the weld.
Das Formteil ist so ausgebildet, dass es vorzugsweise eine annähernd dreieckige äußere Form aufweist, die durch eine Anschlagfläche, die in einem Winkel zu einer Auflagefläche ausgebildet ist, unterbrochen wird. Durch die Anschlagfläche am Formteil wird die Lage des Schweißzusatzwerkstoffes am Schweißgut eindeutig definiert.The molded part is formed so that it preferably has an approximately triangular outer shape, which is interrupted by a stop surface, which is formed at an angle to a support surface. Due to the stop surface on the molded part, the position of the filler metal weld material is clearly defined.
Um das Formteil bereichsweise zwischen die zu verbindenden Fügepartnern platzieren zu können, weist mindestens einer der Fügepartner eine Materialreduzierung im Bereich der auszuführenden Kehlnaht auf. In diesem Bereich der Materialreduzierung wird das Formteil eingelegt bzw. eingesteckt, so dass das Formteil mit seiner Auflagefläche mit der Materialreduzierung, die als Absatz oder Rücksprung ausgebildet sein kann, in Berührung steht. Eine seitliche Kante des Fügepartners mit der Materialreduzierung wird gegen die Anschlagfläche des Formteiles gedrückt. Durch die Deponierung des Formteiles vor dem Schweiß- bzw. Heftvorgang ist sichergestellt, dass auf der gesamten Länge der Kehlnaht stets die gleiche Menge Schweißzusatzwerkstoff zur Verfügung steht. Dieses hat zur Folge, dass eine Optimierung der Eigenschaften bezüglich Festigkeit, Duktilität, Korrosion und Heißrisssicherheit gegeben ist. Die Auflagefläche verhindert dabei ein Verrutschen des Formteiles vor dem Schweiß- bzw. Heftvorgang. Dieses kann insbesondere durch eine Spannvorrichtung erreicht werden, die die Fügepartner mit dem teilweise dazwischen befindlichen Formteil vor dem Heften bzw. im eigentlichen Schweißvorgang miteinander verspannt. Durch diese Positionierung fallen Geschwindigkeitsschwankungen der Drahtzuführung weg, was auch zur Folge hat, dass bei dem vorliegenden Verfahren nicht unterschiedliche Schweißgutzusammensetzungen zu verzeichnen sind.In order to be able to place the molded part in regions between the joining partners to be joined, at least one of the joining partners has a material reduction in the region of the fillet weld to be executed. In this area of material reduction, the molded part is inserted or inserted, so that the molded part is in contact with its bearing surface with the material reduction, which may be formed as a step or recess. A lateral edge of the joining partner with the material reduction is pressed against the stop surface of the molded part. By depositing the molded part before the welding or stapling process it is ensured that the same amount of filler metal is always available over the entire length of the fillet weld. This has the consequence that an optimization of the properties in terms of strength, ductility, corrosion and hot cracking is given. The support surface prevents slipping of the molded part before the welding or stapling process. This can be achieved in particular by a tensioning device, which braces the joining partners with the partially intermediate molded part prior to stapling or in the actual welding operation. As a result of this positioning, speed fluctuations of the wire feed are eliminated, which also results in that the present method does not record different weld material compositions.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen, in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to a possible, schematically illustrated in the drawings embodiment.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 Eine Ansicht einer Deponierung eines Formteiles zwischen zwei Fügepartnern, die mit einer Kehlnaht verbunden werden;1 is a view of a dumping of a molded part between two joining partners, which are connected to a fillet weld;
Fig. 2 eine zweite Ansicht einer Ausbildung eines Formstückes in einer perspektivischen Darstellung;FIG. 2 shows a second view of a design of a shaped piece in a perspective illustration; FIG.
Fig. 3 eine dritte Ansicht einer Kehlnaht in einem Querschnitt nach demFig. 3 is a third view of a fillet weld in a cross section after
Schweißvorgang mit einem Formteil.Welding process with a molded part.
Die Figur 1 zeigt einen ersten Fügepartner 1 und einen zweiten Fügepartner 2, die mittels eines Schweißzusatzwerkstoffes in Form eines Formteiles 3 durch einenFIG. 1 shows a first joining partner 1 and a second joining partner 2, which by means of a welding filler material in the form of a molded part 3 by a
Schweißvorgang miteinander verbunden werden sollen. Dabei weist der ersteWelding process to be interconnected. In this case, the first one
Fügepartner 1 eine Materialreduzierung 4 in Form eines Absatzes oder einesJoining partner 1 a material reduction 4 in the form of a paragraph or a
Rücksprunges auf. In diesem Bereich der Materialreduzierung 4 ist teilweise dasReturn to. In this area of material reduction 4 is partially the
Formteil 3 eingebracht worden. Die Materialreduzierung 4 ist so bemessen, dass sie in ihren Abmaßen die gleiche Größenordnung wie das Formteil 3 in diesemForm part 3 has been introduced. The material reduction 4 is dimensioned such that it is of the same order of magnitude as the molded part 3 in this dimension
Bereich aufweist. Das Formteil 3 hat in diesem Bereich eine Auflagefläche 5 ausgebildet, die mit der Materialreduzierung 4 in Kontakt steht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Auflagefläche 5 ist eine Basisfläche 8 des Formteiles 3 vorhanden. Durch eine nicht dargestellte Spannvorrichtung werden vor dem Schweißvorgang die Fügepartner 1 und 2 mit dem dazwischen befindlichen Formteil 3 miteinander verpresst oder verklemmt, um ein Verrutschen des Formteiles 3 bei dem Schweißvorgang zu unterbinden.Has area. The molded part 3 has formed in this area a support surface 5, which is in contact with the material reduction 4. On the opposite side of the support surface 5, a base surface 8 of the molded part 3 is present. By a tensioning device, not shown, the joining partners 1 and 2 are pressed or clamped together with the intermediate therebetween molding 3 before the welding process, to prevent slipping of the molded part 3 in the welding process.
Das Formteil 3 weist noch eine Anschlagfläche 6 auf, die gegen eine Kante 12 des Fügepartners 1 gerichtet ist. Durch die Anschlagfläche 6 in Verbindung mit der Kante 12 wird insbesondere erreicht, dass die Lage des Formteiles 3 genau definiert ist und somit eine reproduzierbare Zusammensetzung der Schweißnaht erzielt wird.The molded part 3 still has a stop surface 6, which is directed against an edge 12 of the joining partner 1. By the stop surface 6 in conjunction with the edge 12 is achieved in particular that the position of the molded part 3 is precisely defined and thus a reproducible composition of the weld is achieved.
In der Figur 2 wird in einer separaten Darstellung das Formteil 3 noch einmal wiedergegeben. Es zeigt sich, dass das Formteil 3 annähernd eine dreieckige Form aufweist, die in einem Bereich von der Auflagefläche 5 und der dazu im Winkel stehenden Anschlagfläche 6 unterbrochen wird. Im Bereich der Anschlagfläche 6 und der Auflagefläche 5 ist eine Unterbrechung 7 in Form eines Rücksprunges oder einer Einwölbung vorhanden. Diese Unterbrechung 7 gestattet es, dass beispielsweise eine Kante des Fügepartners 1 , wie sie der Figur 1 entnommen werden kann, in diesem Bereich der Unterbrechung 7 hineinragt.In the figure 2, the molded part 3 is reproduced again in a separate representation. It can be seen that the molded part 3 has approximately a triangular shape which is interrupted in a region of the bearing surface 5 and the stop surface 6 which is angled towards it. In the area of the stop surface 6 and the bearing surface 5, an interruption 7 in the form of a recess or a concavity is present. This interruption 7 allows, for example, an edge of the joining partner 1, as can be seen in FIG. 1, to protrude into this region of the interruption 7.
Der Schweißvorgang gestaltet sich so, dass vor dem eigentlichen Schweißvorgang die Fügepartner 1 und 2 mit dem entsprechend platzierten Formteil 3, wie es beispielsweise der Figur 1 zu entnehmen ist, zusammengelegt werden und mittels einer geeigneten Spannvorrichtung aufeinander geklemmt oder gepresst werden. Durch die Spannvorrichtung kann das Formteil 3 während des Schweißvorganges bzw. auch des Heftvorganges seine Position nicht verlassen. Bei dem nachfolgenden Schweißvorgang wird eine Umschmelzung des Schweißzusatzwerkstoffes erreicht, so dass eine kraft- und formschlüssige Verbindung in Form einer Kehlnaht 11 zwischen den Fügepartner 1 und 2, wie sie der Figur 3 zu entnehmen ist, entsteht. Durch die Verwendung des Formteiles 3 beim Fügen der Fügepartner 1 und 2 in Form einer Kehlnaht 11 ist eine bessere Zugänglichkeit zum Schweißbad und damit geringere Anforderungen an die Anlagetechnik verbunden. Es können somit die Schweißdüsen entfallen und darüber hinaus ist ein aufwendiges Kontrollsystem in Form von Sensoren zur Überprüfung der Drahtzufuhr nicht notwendig. Gleichzeitig wird jedoch auch die Optimierung der Kehlnaht 11 hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität, Korrosion und Heißrisssicherheit erhöht.The welding process is such that, prior to the actual welding operation, the joining partners 1 and 2 are combined with the correspondingly placed molded part 3, as can be seen for example in FIG. 1, and clamped or pressed against one another by means of a suitable clamping device. By the clamping device, the molded part 3 can not leave its position during the welding process or the stapling process. In the subsequent welding process, a remelting of the welding filler material is achieved, so that a non-positive and positive connection in the form of a fillet 11 between the joining partners 1 and 2, as can be seen in Figure 3, arises. By using the molded part 3 when joining the joining partners 1 and 2 in the form of a fillet weld 11 better accessibility to the weld pool and thus lower demands on the investment technique is connected. Thus, the welding nozzles can be omitted and, moreover, a complicated control system in the form of sensors for checking the wire feed is not necessary. At the same time, however, the optimization of the fillet 11 is increased in terms of their properties such as strength, ductility, corrosion and hot cracking.
Durch die etwa dreieckige Form des Formteils 3 wird erreicht, dass etwa gleiche Schweißgutzusammensetzungen im Bereich der Nahtwurzel und der Nahtflanke 10, auftreten.Due to the approximately triangular shape of the molded part 3, it is achieved that approximately equal weld metal compositions in the vicinity of the seam root and the seam flank 10 occur.
Dieses vorgestellte Verfahren bzw. auch die Verwendung eines Formteiles bei einer Kehlnaht 11 eignet sich insbesondere bei der Verwendung von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen. Das Formteil ist dabei aus AIMgX bzw. aus AISiX oder dergleichen hergestellt.This proposed method or the use of a molded part in a fillet weld 11 is particularly suitable when using aluminum or aluminum alloys. The molding is made of AIMgX or AISiX or the like.
Bei der entsprechender Verwendung von geeigneten Materialien versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf ein Lötverfahren Anwendung finden kann. With the appropriate use of suitable materials, it will be understood that the present invention may be applied to a soldering process.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Erster Fügepartner1. First joint partner
2. zweiter FügepartnerSecond joining partner
3. Formteil3. molding
4. Materialreduzierung4. Material reduction
5. Auflagefläche5th contact surface
6. Anschlagfläche6. stop surface
7. Unterbrechung7. Interruption
8. Basisfläche8. Base area
9. Außenfläche9. outer surface
10. Nahtflanke10. Seam edge
11. Kehlnaht11. Fillet weld
12. Kante 12th edge
Claims
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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| DE102008036863A1 (en) | 2010-02-18 |
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