激光焊方法技术

本发明专利技术涉及一种用于激光焊至少两个接合配对件

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光焊方法


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述的激光焊
/
激光束接合方法
。

技术介绍

[0002]例如，燃料电池的双极板可以由两个材料厚度非常薄的板件的复合构件制成
。
为了准备焊接过程将板件叠放，并通过激光焊相互连接
。
所形成的焊缝在此可为几米长
。
[0003]在用于激光焊至少两个接合配对件的本类型的方法中，激光束装置沿着预定的施加路径产生连续的
、
无中断的焊缝
。
[0004]在现有技术已知的激光焊的情况下，激光束以处理速度沿着施加路径连续移动，由此形成焊缝
。
在焊接过程的开始阶段之后，在处理速度高于临界限值时，以及根据其他过程参数和根据物理和几何材料特性，在焊道
/
焊缝延伸中会出现周期性的不均匀性
。
这种效应称为驼峰，因为它呈现珠状或小的聚集的结构
。
在这种焊缝结构中，周期性地形成材料堆积和材料不足，这导致焊接连接弱化并因此导致密封不严的更大可能性
。
因此，在现有技术中，该临界的处理速度限值
(
高于该速度限值会出现该效应
)
构成了一种工艺限制
。
[0005]基于此背景，在现有技术中，为产生均匀的焊缝连接，在激光焊时不能任意调高处理速度
。
由于出现不均匀性
(
驼峰
)
而引起的调节对r/>(
速度
)
调整设置了限制，这是因为由此伴随着降低连接的功能性
(
例如，在双极板中在需要气密性时会由于局部材料不足而发生密封不严
)。
由于处理速度受限，大规模生产时必须增加焊接设施的数量
。
此外，在现有技术中，存在因焊接引起的热输入而导致构件变形的高废品率风险或额外费用
。
[0006]迄今为止，不存在可应用的需要这种处理速度的大规模生产设备
。
按照目前的构思理念，需要大量的设备和装置以及与之相关的高投资总额来实现所需数量
。
处理速度的提高与缩短周期以及进而与生产率直接相关
。
[0007]由于上述工艺限制，目前无法通过调整处理参数来进一步提高处理速度
。
在对例如钢板的激光深熔焊中目前速度达到
1m/s
范围内的值，这在薄的金属箔的情况下会导致接缝表面不均匀并导致焊缝泄漏
。
[0008]从
EP 0 143 450 B1
已知一种用于脉冲高能焊接的方法和装置
。
从
US 5 595 670 A
中已知一种用于高速焊接的方法
。DE 10 2019 006 217 A1
公开了一种通过激光束连接至少两个工件的方法
。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种用于激光焊的方法，其中与现有技术相比能够在提高处理速度的同时避免焊道的周期性的不均匀性
。
[0010]该目的通过权利要求1的特征来实现
。
本专利技术的优选改进在从属权利要求中公开
。
[0011]本专利技术基于一种用于激光焊至少两个接合配对件的方法，其中激光束装置沿着具有优选非常长的路径长度的施加路径产生连续焊缝
。
[0012]本专利技术基于以下认知：在传统的激光焊中，激光束以处理速度沿施加路径连续移
动，由此产生连续焊缝
。
在焊接过程开始阶段之后，尤其是在高于临界限值的处理速度下，会出现带有材料堆积以及材料不足的周期性的不均匀性
。
因此，在现有技术中，在焊接过程开始阶段中产生的焊缝尚无缺陷，而在后续的焊接过程进程中产生的焊缝则带有周期性的不均匀性
。
在此背景下，根据权利要求1的特征部分，焊缝不是在施加路径的整个长度上连续产生的
。
相反，根据本专利技术的方法为避免由于处理速度过高而导致焊缝中出现不均匀性而包括两个处理步骤：在第一处理步骤中，产生沿施加路径长度在空间上以焊缝间距彼此间隔开的
、
在其之间布置有焊缝中断部的至少两个焊缝部段
。
在第二处理步骤中，在焊缝中断部中产生另外的焊缝部段，使得焊缝部段整体上无中断地彼此过渡，由此形成连续焊缝
。
[0013]应当强调的是，根据本专利技术的方法不限于两个接合配对件的激光焊
。
相反，根据本专利技术的方法还适合用于制造包括多个接合配对件的复合构件
。
还应当强调的是，根据本专利技术的方法可以与材料厚度无关地使用
。
这意味着该方法不仅可以涵盖材料厚度较厚的应用情况
(
例如车身构造
)
，还可以涵盖例如约
50
μ
m
至
200
μ
m
的材料厚度较薄的应用情况，例如对电化学系统的电化学部件
(
例如燃料电池的双极板
、
电芯部件或电池模块的
、
整个电池系统的
、
电解槽的
、
氢气压缩机等的部件
)
进行激光焊
。
[0014]该构思基于的考虑是，实现一种能够允许高处理速度但同时可靠地避免在所产生的焊缝中出现驼峰的使用激光束焊接的接合工艺
。
要实施的该构思的特点是，要形成的长的
、
连续的且气密的焊缝由大量焊缝段逐步组成
。
在此目的是，与长的连续焊缝相比能够以明显更高的处理速度接合各个焊缝段
。
[0015]在此构思是，在焊缝开始时，根据过程参数
(
主要以处理速度
)
以及根据物理和几何材料特性来实施焊接过程
。
在该开始阶段中，除了构件的熔化之外，必须首先建立围绕小孔和流向所形成的熔池中的流场
。
在该开始阶段中，不发生周期性地形成的驼峰
。
该开始阶段的时长相应于各焊缝段的长度
。
这取决于过程参数且在很大程度上基于处理速度得出
。
[0016]因此，就焊缝段而言，可以明显提高处理速度
。
在激光束焊接中使用的激光光学器件可以在毫秒范围内使激光束在两个焊缝段
(
焊缝段1的尾端到焊缝段2的首端
)
之间精确对准
。
由此能够实现，无明显时间损失地相继形成在空间上彼此分开的焊缝段
。
根据该各个焊缝段依次排序的策略，焊缝段优选被实施为搭接的，由此在焊缝段之间产生连续的
、
材料锁合的以及气密的连接
。
为确保焊缝段之间的密封可靠性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于激光焊对至少两个接合配对件
(1、3)
进行激光焊的方法，其中激光束装置
(13)
沿优选具有非常长的路径长度的施加路径
(11)
产生连续焊缝
(5)
，其特征在于，为了避免由于处理速度
(v)
高而导致在焊缝
(5)
中出现不均匀性，该方法被分为第一处理步骤
(I)
和第二处理步骤
(II)
：在该第一处理步骤中，产生至少两个焊缝部段
(S1、S3、S5、S7、S9)
，所述至少两个焊缝部段沿路径纵向方向彼此间隔开，在所述至少两个焊缝部段之间分别设有焊缝中断部
(15)
，以及在该第二处理步骤中，激光束装置
(13)
在每个焊缝中断部
(15)
中产生另外的焊缝部段
(S2、S4、S6、S8)
，使得所有焊缝部段
(S1
至
S9)
无中断地过渡到彼此，从而形成连续的焊缝
(5)。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了增加焊缝的密封性，相邻焊缝部段
(S1
至
S9)
以搭接部
(9)
彼此过渡
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所有焊缝部段
(S1
至
S9)
与施加路径
(11)
纵向对准，尤其是在搭接区域
(9)
中，一个焊缝部段
(S1
至
S9)
的焊缝尾端与相邻焊缝部段
(S1
至
S9)
的焊缝首端搭接
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为实现焊缝搭接，相邻焊缝部段
(S1
至
S5)
具有相对彼此倾斜的搭接段
(25)
，所述搭接段在搭接点
(27)
处彼此交叉或交叠
。5.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，制成的焊缝
(5)
从在边缘处的第一焊缝部段
(S1)
开始能够以升序编号被分成第二
、
第三
、
第四以及后续的焊缝部段
(S2
至
S9)
，尤其是，在激光焊过程中，以时间上的处理顺序来产生第一
、
第三
、
第二
、
第五
、

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：