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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Beivielen beschichteten Blechen weist das Beschichtungsmaterial einendeutlich niedrigeren Siedepunkt auf als das Material des Bleches.Dadurch kommt es beim Zusammenschweißen derartiger Bleche zu explosionsartigenVerdampfungen von Beschichtungsmaterial, welche die Qualität der Verbindungstark beeinträchtigen.Zur Verbesserung der Verbindungsqualität wurde bereits vorgeschlagen,mittels Abstandhaltern enge Spalten zwischen den Blechen zu erzeugen,in die das verdampfende Beschichtungsmaterial entweichen kann. DieAbstandhalter sollen z. B. durch Laserbeschuss der Bleche erzeugtwerden. Nachteilig dabei ist vor allem, dass derartig erzeugte Abstandhalterverhältnismäßig spitzausfallen. Dadurch drückensie sich - in Abhängigkeitvon den verwendeten Spannkräften- relativ leicht in das zu beabstandete Blech ein oder werden selbstdeformiert, wodurch unerwünschteAbweichungen im Blechabstand auftreten.Die Aufgabe der vorliegendenErfindung besteht daher darin, die Abweichungen im Blechabstanddurch geeignete Formgebung der Abstandhalter zu senken.DieAufgabe wird gelöstdurch ein Verfahren, bei dem der Laserstrahl durch und/oder um dasZentrum seiner Bearbeitungsflächeeine Bewegung mit transversalen und longitudinalen Komponenten ausführt. Dadurchwird eine Topographieänderungerzeugt, die ballige Form aufweist, d. h. einen Spitzenradius hat,der größer istals die Höheder Topographieänderung.
    公开号:DE102004005358A1
    申请号:DE102004005358
    申请日:2004-02-03
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Wolfgang Becker；Jens BÜHLER；Klaus Goth；Mike PÄLMER；Claus-Dieter Reiniger；Daniel Zauner
    申请人:DaimlerChrysler AG；
    IPC主号:B21B1-22
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Laserbearbeitung beschichteterBleche gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 1 und ein beschichtetes Blech gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruchs 8 oder 10. Ein derartiges Verfahren und Blechsind bereits aus der DE44 07 190 A1 bekannt.
    [0002] Beivielen beschichteten Blechen, insbesondere bei ZinkbeschichtetenBlechen wie sie in der Automobilindustrie Verwendung finden, weistdas Beschichtungsmaterial einen deutlich niedrigeren Siedepunktauf als der Schmelzpunkt des Blechmaterials. Dadurch kommt es beimLaserschweissen derartiger Bleche im Überlapp-Stoß zu explosionsartigen Verdampfungenvon Beschichtungsmaterial, welche die Qualität der Verbindung stark beeinträchtigen.
    [0003] ZurVerbesserung der Verbindungsqualität wurde bereits vorgeschlagen,mittels Abstandhaltern enge Spalten zwischen den Blechen zu erzeugen,in die das verdampfte Beschichtungsmaterial entweichen kann. GeeignetekraterförmigeAbstandhalter könnengemäß der JP11-047967 durch Laserbeschuß derOberflächeerzeugt werden. Gemäß der DE 44 07 190 A1 können miteinem gepulsten Laserstrahl rändelungsartigeAbstandhalter hergestellt werden. Möglichkeiten zur Beeinflussungder Geometrie der Abstandhalter werden nicht offenbart.
    [0004] Nachteiligdabei ist vor allem, dass derartig erzeugte Abstandhalter verhältnismäßig spitzausfallen. Dadurch drückensie sich – inAbhängigkeitvon den verwendeten Spannkräften – relativleicht in das zu beabstandende Blech ein oder werden selbst deformiert,wodurch unerwünschteAbweichungen im Blechabstand auftreten. Bei dünnen Blechen kann es auch zuAbzeichnungen der Noppen auf der gegenüberliegenden Seite des zu beabstandendenBleches kommen.
    [0005] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Abweichungenim Blechabstand durch geeignete Formgebung der Abstandhalter zusenken.
    [0006] DieErfindung ist in Bezug auf das zu schaffende Verfahren und geeigneteBleche durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 und 10 wiedergegeben.Die weiteren Ansprücheenthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens(Patentansprüche2 bis 6) und Bleches (Patentanspruch 9).
    [0007] DieAufgabe wird bezüglichdes zu schaffenden Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, dassauf mindestens einer Seite mindestens eines beschichteten Blechesmittels eines Lasers mindestens eine aus der Oberfläche herausragendeTopographieänderungerzeugt wird, wobei der Laserstrahl die mindestens eine Topographieänderungerzeugt, indem er durch und/oder um das Zentrum seiner Bearbeitungsfläche eineBewegung mit transversalen und longitudinalen Komponenten ausführt.
    [0008] DerVorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine Bewegung desLaserstrahls innerhalb der Wechselwirkungszone der Schmelze erfolgtund diese dadurch zusätzlichzu der durch die Erwärmunginduzierten Durchmischung anregt oder quasi umrührt. Dies führt dazu, dass die resultierendeTopographieänderungan ihrer Spitze „balliger" ausgebildet wird,d.h. einen Spitzenradius aufweist, der größer ist als die Höhe der Topographieänderung. DerartigeTopographieänderungensind besser als Abstandhalter geeignet als die vorbekannten, dasie sich aufgrund der "Balligkeit" weniger in das zubeabstandende Blech eindrückenoder selbst deformiert werden und deshalb weniger unerwünschte Abweichungenim Blechabstand auftreten. Außerdemtreten auch bei dünnenBlechen keine Abzeichnungen der Topographieänderungen auf der gegenüberliegendenSeite des zu beabstandenden Bleches auf. Ferner weisen beschichteteBleche mit den erfindungsgemäß erzeugtenTopographieänderungen einebessere Korrosionsbeständigkeitauf als solche mit nach vorbekannten Verfahren hergestellten. Einerseitsdrücktsich eine ballige Spitze weniger in das zu beabstandende Blech einund beschädigtdaher dessen Beschichtung weniger oder gar nicht. Andererseits istauch die Einsenkung des Bleches, aus deren Material die herausragendeTopographieänderunggebildet wird, grundsätzlichflacher ausgebildet als bei vorbekannten Verfahren und tendiertdaher weniger zur Einlagerung von Feuchtigkeit (geringere Kapillaritätswirkung).
    [0009] Besondersvorteilhaft wird der Laserstrahl mittels einer Scanner-Einrichtungauf die Oberfläche gelenkt.Eine Scanner-Einrichtung ist eine besonders schnelle und flexibleStahlablenk-Einrichtung, beispielsweise ein Spiegelsystem (aus mindestenseinem ein- oder mehr-achsig ansteuerbaren schwenkbaren Spiegeln)oder auch akusto-optische Modulatoren.
    [0010] DergroßeVorteil des erfindungsgemäßen Verfahrensgegenüberdem in JP 11-047967 vorgeschlagenen besteht darin, dass die Scanner-Einrichtunggleichmäßig relativzur Oberflächeeines Bleches bewegt wird und dabei die Scannereinrichtung den Laserstrahlfür einenkurzen Bearbeitungszeitraum auf eine Bearbeitungsfläche lenktund dann sehr schnell auf eine andere Bearbeitungsfläche umlenktHierdurch entfallen die fürdie Umpositionierung des Laserstrahls erforderlichen Zeiten nahezuvollständig.Somit wird eine sehr hohe Auslastung des Lasersystems ermöglicht.Im Gegensatz dazu wird bei einem konventionellem Lasersystem, wiees beispielsweise in der JP 11-047967 zur Anwendung kommt, ein Laserstrahlmittels eines starren Linsensystem auf die Bearbeitungsfläche gelenkt.Für den Übergangzu einer zweiten Bearbeitungsflächemuss das Linsensystem relativ zum Bauteil bewegt werden, währenddessenmuss der Laser ausgeschaltet werden. Weiterhin sind die Lage undAnordnung der Topographieänderungenerfindungsgemäß innerhalb desBearbeitungsbereiches des Laserscanners frei programmierbar. ImVergleich zum starren Linsensystem muss der Laserscanner nicht über dieeinzelnen Topographieänderungenpositioniert werden, sondern kann in vorteilhafter Weise auf eineroptimierten Bahn zwischen den Topographieänderungen geführt werden.Aus diesen Unterschieden resultieren sehr unterschiedliche erforderlicheBearbeitungszeiten: Mittels eines Laserscanners ist die Erzeugung von30 geeigneten Topographieänderungenin circa 0,3 Sekunden möglich,ein konventionelles System erfordert circa die 10-fache Bearbeitungszeitund ist darüberhinaus auch hinsichtlich der möglichenBewegungsbahnen wesentlich eingeschränkter während eine Scanner-Einrichtungsämtlicheerfindungsgemäßen Bewegungsbahnenleicht und extrem schnell ansteuern kann.
    [0011] Ineiner vorteilhaften Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensbesteht mindestens ein Blech aus höherfestem Stahl. Der BegriffhöherfesteStählebezeichnet Stählemit einer Zugfestigkeit von mehr als 350 Mpa, insbesondere TRIP-und Dual-Phasen-Stähle(Z.B. TRIP700, DP600). Versuche zeigen, dass sich mit den bekanntenVerfahren bei derartigen höherfestenStählen überhauptkeine als Abstandhalter verwertbaren Topographieänderungen erzeugen lassen – wohl abermit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
    [0012] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrenswird der Laserstrahl hinsichtlich seines Leistungs- und/oder Geschwindigkeitsprofilsdiskontinuierlich gesteuert, d.h. Leistung und/oder Geschwindigkeitder Strahlführungsind nicht überdie gesamte Bearbeitungsdauer konstant, sondern weisen mindestens2 unterschiedliche Werte auf. Beispielsweise wird die Leistung desLaserstrahls zu Beginn seiner Bewegung zur Erzeugung der Topographieänderungerhöhtund zum Schluss wieder gesenkt. Oder die Geschwindigkeit wird inder Nähedes Bearbeitungszentrums niedriger gesteuert als in der Peripherie.Auch diese Veränderungender Laserbearbeitung des Blechs resultieren in steuerbar unterschiedlichenGeometrien der Topographieänderungen.
    [0013] Ineiner vorteilhaften Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrensist der Laserstrahl nicht auf die Oberfläche fokussiert. Vorzugsweisebefindet sich der Fokus in einer solchen Entfernung von der Oberfläche deszu bearbeitenden Bleches, dass die Bestrahlungsfläche desLasers auf der Oberflächedessen Fokusflächeum mindestens 50 Prozent, besser 200 Prozent übersteigt. Eine solche flächige Erwärmung vergleichmäßigt denAufschmelzvorgang von Beschichtung und Blech und begünstigt dieAusbildung geeigneter Topographieänderungen.
    [0014] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrensbeschreibt der Laserstrahl bei seiner Bewegung eine Ellipse, Rosetteoder Fermat-Figur. Letztere wird durch die Polargleichung (1) beschrieben:r2 = a2θ, r = Radius, θ = Polarwinkel,a = Konstante (1) Der Vorteil einer Laserstrahlführung nach derartigen Figurenliegt in den geeigneten „balligen" Geometrien der resultierendenTopographieänderungen.
    [0015] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrenserzeugt der Laserstrahl die mindestens eine Topographieänderungauf der ihm abgewandten Seite des mindestens einen Bleches, indemer dieses Blech im Bereich seiner Bearbeitungsfläche durchgehend aufschmilzt. Hierzuist eine geeignete Bearbeitungszeit bis zum Durchtritt vorzugebenoder auch ein Durchtrittssensor vorzusehen, der die Bearbeitungszeitregelt. Diese Ausgestaltung ermöglichteine weitere Verfahrensbeschleunigung beim Zusammenschweissen mehrererBleche. Bei dem Verfahren gemäß der JP 11-047967wird zunächstein einzelnes Blech ausgerichtet und dann werden Topographieänderungenauf dieses Blech aufgebracht, danach wird ein weiteres Blech zugeführt undrelativ zu dem ersten ausgerichtet und dann werden beide zusammengepreßt und verschweißt. Vorteilhafterist es aber, beide Bleche gemeinsam ohne Anpressdruck auszurichten.Mangels Anpressdruck verbleibt ein für die meisten Anwendungen ausreichenderMinimalspalt zwischen den Blechen, er kann jedoch auch mittels einergeeigneten Ausrichtvorrichtung gewährleistet werden. Danach werdendurch eines oder auch durch beide der Bleche Topographieänderungengemäß dieser vorteilhaftenAusführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenseingebracht. Danach werden die Bleche zusammengepreßt und miteinanderverschweisst. In Anbetracht der hohen Geschwindigkeit verfügbarer Scanner-Einrichtungenund der Erzeugung der Topographieänderungen bedeutet die Einsparungeines Ausrichtvorgangs eine ganz wesentliche Zeitersparnis.
    [0016] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrenswird mindestens ein weiteres Blech mit dem mindestens einen beschichtetenBlech derart in Kontakt gebracht, daß die mindestens eine herausragendeTopographieänderungdie Ausbildung mindestens eines Spaltes zwischen den mindestenszwei Blechen bewirkt, und daß diemindestens zwei Bleche im Bereich des mindestens einen Spaltes miteinanderverschweisst werden, derart, daß dabeiauftretende Verdampfungsprodukte in den mindestens einen Spalt entweichenkönnen.Die Entweichmöglichkeitfür die Verdampfungsproduktegewährleisteteine wesentlich höhereQualitätder Schweißnaht.
    [0017] Ineiner anderen vorteilhaften Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verfahrenswerden die mindestens zwei Bleche derart miteinander verschweisstwerden, daß dieentstehende Schweissnaht die vorher erzeugte mindestens eine Topographieänderungzumindest teilweise überschweißt.
    [0018] Jedederartige Topographieänderungstellt eine Verletzung der Beschichtung dar, da diese infolge derLaserbestrahlung verdampft und das blanke Blechmaterial zurückbleibt.Insbesondere eine Zinkbeschichtung im Automobilbau dient als Korrosionsschutz.Jede Verletzung kann einen Korrosionskeim darstellen. Eine Schweißnaht stelltzwar ebenfalls eine derartige Verletzung dar, sie ist aber für die Verbindungzwingend er forderlich. Dadurch, daß die Schweißnaht über dieTopographieänderungengezogen wird und diese zumindest teilweise ersetzt, wird die Anzahlder möglichenKorrosionskeime vermindert und damit das Korrosionsrisiko gemindert. Für eine nachfolgendeKorrosionsschutzbehandlung, insbesondere Galvanisierung, ist dieForm der Topographieänderungenwesentlich: Erfindungsgemäß bildetsich ein gleichmäßig konturierterBerg aus, gemäß der JP11-047967 bildet sich ein Krater aus. Ein Berg weist eine geringereOberflächeals ein aus der gleichen Materialmenge gebildeter Krater auf undsomit eine geringere AngriffsflächegegenüberKorrosion. Darüberhinaus kann ein Berg auch zwischen zwei Blechen allseitig galvanisiertwerden. Ein Krater wird jedoch von dem oben liegenden Blech abgedecktund kann innen nicht galvanisiert werden. In das Kraterinnere kannwährenddes Zusammenfügensder Bleche Feuchtigkeit gelangen und die Topographieänderungwird zum Korrosionskeim.
    [0019] DieAufgabe wird bezüglichdes zu schaffenden Bleches erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass esmindestens eine aus der Oberflächeherausragenden Topographieänderungaufweist, deren Spitzenradius größer istals die Höheder Topographieänderung.Dabei ist die Höhedefiniert zwischen der Spitze der Topographieänderung und der tiefsten Stelleder Einsenkung des Bleches, aus deren Material die herausragendeTopographieänderungerzeugt wurde.
    [0020] DerartigeTopographieänderungenzeigen die vorstehend beschriebenen Vorteile.
    [0021] Ineiner anderen vorteilhaften Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Blechesweisen Spitzenradius und Höheder Topographieänderungein Verhältnisvon mindestens 2:1 auf.
    [0022] Darausresultiert eine stärke "Balligkeit" und somit eine Verstärkung dergenannten Vorteile.
    [0023] Ineiner alternativen oder additiven Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechesweist dieses ebenfalls mindestens eine aus der Oberfläche herausragendeTopographieänderungauf, es besteht jedoch aus höherfestemStahl.
    [0024] Versuchehaben gezeigt, dass sich mit den vorbekannten Verfahren überhauptkeine als Abstandhalter verwertbaren Topographieänderungen erzeugen lassen – wohl abermit dem erfindungsgemäßen Verfahren,bei dem der Laserstrahl bewegt wird.
    [0025] Nachfolgendwerden anhand von fünfAusführungsbeispielenund der Figur das erfindungsgemäße Verfahrenund Blech nähererläutert: DieFigur zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht eine erfindungsgemäß hergestellteTopographieänderung,die an ihrer Spitze „ballig" ausgebildet wird,d.h. einen Spitzenradius r aufweist, der größer ist als die Höhe h derTopographieänderung.Eine Beschichtung ist auf der Figur nicht abgebildet, da diese nurden Bearbeitungsbereich des Laserstrahls zeigt, in dem die Beschichtungbei der Herstellung der Topographieänderung verdampft ist.
    [0026] Ineinem ersten Ausführungsbeispielwird ein elektolytisch verzinktes Stahl-Blech mit einer Dicke von0,8 mm ausgerichtet, eine Scanner-Einrichtung wird gleichmäßig darüber verfahrenund lenkt einen Laserstrahl nacheinander auf mehrere Bearbeitungsflächen. DieScanner-Einrichtung besteht aus ei nem zwei-dimensional schwenkbarencomputer-gesteuerten Spiegelsystem. Die Scannereinrichtung weist circa320 mm Abstand zur Oberflächedes Bleches auf, der Laserfokus befindet sich circa 20 mm vor der Oberfläche. DieScannereinrichtung führtden Laserstrahl mit einer Verfahrgeschwindigkeit von 1,25 m/minzu einer Bearbeitungsfläche.Auf den letzten Mikrometern vor Erreichen der eigentlichen Bearbeitungsfläche wirddie Laserleistung innerhalb eines Zeitraums von 5 ms auf eine Bearbeitungsleistung von3,5 kW erhöht.Danach führtdie Scannereinrichtung den Laserstrahl zur Erzeugung der Topographieänderungkreisförmig über diebeschichtete Blechoberfläche.Der Kreis weist einen Durchmesser von 0,12 mm auf. Für dessenBearbeitung werden 24 ms benötigt.Nach Durchlaufen der Kreisbahn führt dieScannereinrichtung den Laserstrahl zur nächsten Bearbeitungsfläche. NachVerlassen der eigentlichen Bearbeitungsfläche wird die Laserleistunginnerhalb eines Zeitraums von 5 ms wieder auf einen vorgebbarenWert abgesenkt. Durch die Kreisbewegung des Laserstrahls innerhalbder Wechselwirkungszone der Schmelze, d.h. eine Bewegung mit lateralen undlongitudinalen Komponenten, wird die Schmelze zusätzlich zuder durch die Erwärmunginduzierten Durchmischung angeregt oder quasi umgerührt. Dies führt dazu,dass die resultierende Topographieänderung an ihrer Spitze „balliger" ausgebildet wird,d.h. einen Spitzenradius aufweist, der größer ist als die Höhe (140 μm) der Topographieänderung.Dies wird durch die Defokussierung des Laserstrahls unterstützt, dadadurch die Erwärmungder Bearbeitungsflächeflächigerund gleichmäßiger erfolgt.Daraus resultiert eine gleichmäßigere Verdampfungder Beschichtung und die Ausbildung einer Topographieänderungin Form eines gleichmäßig konturiertenBerges in einer flachen Einsenkung des Bleches.
    [0027] NachErzeugung der benötigtenAnzahl von Topographieänderungenwird ein zweites Blech zugeführtund ausgerichtet und danach werden beide zusammengepreßt und miteinanderverschweißt.
    [0028] Ineinem zweiten Ausführungsbeispielwerden Bleche desselben Materials mit einer Dicke von 1,2 mm verwendet.Bei derartigen Blechen ist ein breiterer Abstand zwischen zwei Blechenbis zu 0,3 mm fürdie Ausbildung einer guten Schweissnaht zulässig. Diese Bleche sollen nachdem Verschweissen einer kathodischen Tauchlackierung unterzogenwerden. Dazu ist ein Mindestabstand von 0,2 mm erforderlich. Deshalbwerden einige der vorgenannten Laserparameter geändert: Der Kreisdurchmesserbeträgt0,11 mm, die Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahls 0,7 m/min,Die Bearbeitungszeit erhöhtsich auf 36 ms. Daraus resultiert eine Topographieänderungmit einer Höhevon 220 μm,die 200 μm über das Blechherausragt und so den gewünschtenAbstand einstellt.
    [0029] Ineinem dritten Ausführungsbeispielwerden zwei elektrolytisch verzinkte Stahl-Bleche mit einer Dickevon 1,2 mm übereinanderbeabstandet ausgerichtet. Der Laserstrahl weist eine Leistung von3,5 kW und eine Verfahrgeschwindigkeit von 7 m/min auf. Der Laserstrahlwird von der Scanner-Einrichtung derart geführt, dass er um und durch dasZentrum seiner Bearbeitungsflächeeine enger werdende Spirale mit einem Anfangsdurchmesser von 1,2mm beschreibt, wobei er das Zentrum nach 5 Umdrehungen erreicht.Dazu benötigter eine Bearbeitungszeit von 100 ms. Durch die spiralförmige Bewegungvon außennach innen erfolgt eine gleichmäßigere Ausbildungder Topographieänderungauf der Laser-abgewandten Seite des Bleches in Form eines gleichmäßig konturiertenBerges. Nach Erzeugung der benötigtenAnzahl von Topographieänderungenwerden beide Bleche zusammengepreßt und miteinander verschweißt. Dabeiwird die Schweißnahtzumindest übereinige der Topographieänderungengeführt.
    [0030] Bei1,5 mm dicken Blechen ist ein größerer Spiralradiusvon 1,6 mm erforderlich, fürdessen Durchlauf bis zum Zentrum 7 Umdrehungen erforderlich sind.Dadurch erhöhtsich die Bearbeitungszeit auf 160 ms pro Topographieänderungauf der auf der Laser-abgewandten Seite des Bleches.
    [0031] Ineinem fünftenAusführungsbeispielwird ein elektrolytisch verzinktes TRIP700-Stahl-Blech mit einerDicke von 1,0 mm ausgerichtet, eine Scanner-Einrichtung wird gleichmäßig darüber verfahren undlenkt einen Laserstrahl nacheinander auf mehrere Bearbeitungsflächen. DieScannereinrichtung weist circa 300 mm Abstand zur Oberfläche desBleches auf, der Laserfokus befindet sich auf der Oberfläche. DieScannereinrichtung führtden Laserstrahl mit einer Verfahrgeschwindigkeit von 8 m/min zueiner Bearbeitungsfläche.Auf den letzten Mikrometern vor Erreichen der eigentlichen Bearbeitungsfläche wirddie Laserleistung innerhalb eines Zeitraums von 5 ms von einer Grundleistungvon 1,9 kW auf eine Bearbeitungsleistung von 2,2 kW erhöht. Danach führt dieScannereinrichtung den Laserstrahl zur Erzeugung der Topographieänderungkreisförmig über diebeschichtete Blechoberfläche.Der Kreis weist einen Durchmesser von 1,8 mm auf. Für dessenBearbeitung werden 70 ms benötigt.Nach Durchlaufen der Kreisbahn führtdie Scannereinrichtung den Laserstrahl zur nächsten Bearbeitungsfläche. Nach Verlassender eigentlichen Bearbeitungsflächewird die Laserleistung innerhalb eines Zeitraums von 5 ms wieder aufeinen vorgebbaren Wert abgesenkt. Durch die Kreisbewegung des Laserstrahlsinnerhalb der Wechselwirkungszone der Schmelze, d.h. eine Bewegungmit lateralen und longitudinalen Komponenten, wird die Schmelzezusätzlichzu der durch die Erwärmunginduzierten Durchmischung angeregt oder quasi umgerührt. Diesführt beidiesem höherfestemTRIP700-Stahl-Blech dazu, dass sich eine kraterförmige Topographieänderungausbildet, deren „ballige" Wände alsAbstandhalter fungieren. Nach Erzeugung der benötigten Anzahl von Topographieänderungenwird ein zweites TRIP-Stahl-Blech zugeführt und ausgerichtet und danachwerden beide zusammengepreßtund miteinander verschweißt.
    [0032] Daserfindungsgemäße Verfahrenerweist sich in den Ausführungsformender vorstehend beschriebenen Beispiele als besonders geeignet für das Laserschweißen beschichteterBleche, insbesondere aus höherfestemStahl, in der Automobilindustrie.
    [0033] Insbesonderekönnenso erhebliche Vorteile bezüglichder Bearbeitungszeit erzielt werden. Aber auch der Korrossionsschutzkann durch die verbesserte Form der Topographieänderungen und durch die Führung derSchweißnaht über zumindesteinen Teil der Topographieänderungenverbessert werden.
    [0034] DieErfindung ist nicht nur auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispielebeschränkt,sondern vielmehr auf weitere übertragbar.
    [0035] Soist zum Beispiel denkbar, dass die Scanner-Einrichtung anstatt durchein Spiegelsystem durch akusto-optische Modulato ren auszubilden. Fernerist es möglichstatt den Laserscanner überdie Bauteiloberflächezu führen,die Bauteile unter einem ortsfesten Scanner zu bewegen. Gegebenenfalls können Scannerund Bauteil eine gegenseitig koordinierte Bewegung vollführen.
    [0036] Auchder Abstand der Scanner-Einrichtung vom Blech und der Grad der Defokussierungoder die genannten Bewegungsmuster sind nicht zwingend und können beiBedarf, beispielsweise an die Laserleistung oder auch an das Materialvon Blech und/oder Beschichtung, angepasst werden. Zusätzlich kannes vorteilhaft sein, die Laserleistung während der Bestrahlung in geeigneterWeise zu variieren.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Laserbearbeitung beschichteter Bleche,bei dem auf mindestens einer Seite mindestens eines Bleches mittelsdes Lasers mindestens eine aus der Oberfläche herausragende Topographieänderungerzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahldie mindestens eine Topographieänderungerzeugt, indem er durch und/oder um das Zentrum seiner Bearbeitungsfläche eineBewegung mit transversalen und longitudinalen Komponenten ausführt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens ein Blech aus höherfestemStahl besteht
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Laserstrahl hinsichtlich seines Leistungs- und/oder Geschwindigkeitsprofils diskontinuierlichgesteuert wird.
    [4] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Laserstrahl nicht auf die Oberfläche fokussiertwird.
    [5] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Laserstrahl bei seiner Bewegung eine Ellipse,Rosette oder Fermat-Figur beschreibt.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Blech mit demmindestens einen beschichteten Blech derart in Kontakt gebrachtwird, dass die mindestens eine herausragende Topographieänderungdie Ausbildung mindestens eines Spaltes zwischen den mindestenszwei Blechen bewirkt, und dass die mindestens zwei Bleche imBereich des mindestens einen Spaltes miteinander verschweisst werden,derart, dass dabei auftretende Verdampfungsprodukte in denmindestens einen Spalt entweichen können.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass die mindestens zwei Bleche derart miteinander verschweisstwerden, dass die entstehende Schweissnaht die vorher erzeugte mindestens eineTopographieänderungzumindest teilweise ersetzt.
    [8] Beschichtetes Blech mit mindestens einer aus derOberflächeherausragenden Topographieänderung,dadurch gekennzeichnet, dass die Topographieänderung einen Spitzenradiusaufweist, der größer istals die Höheder Topographieänderung.
    [9] Beschichtetes Blech nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass Spitzenradius und Höhe derTopographieänderungein Verhältnisvon mindestens 2:1 aufweisen.
    [10] Beschichtetes Blech mit mindestens einer aus derOberflächeherausragenden Topographieänderungdadurch gekennzeichnet, dass das Blech aus höherfestem Stahl besteht.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-08| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-03| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    2007-09-20| 8364| No opposition during term of opposition|
    2008-01-17| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    2020-10-08| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004005358A|DE102004005358B4|2004-02-03|2004-02-03|Verfahren zur Laserbearbeitung beschichteter Bleche und beschichtetes Blech|DE102004005358A| DE102004005358B4|2004-02-03|2004-02-03|Verfahren zur Laserbearbeitung beschichteter Bleche und beschichtetes Blech|
    DE502005000977T| DE502005000977D1|2004-02-03|2005-01-27|Verfahren zur topographieänderung mit laserstrahl von beschichteten blechen und beschichtetes blech mit einer topographieänderung|
    JP2006551771A| JP4645853B2|2004-02-03|2005-01-27|レーザビームによる塗装金属板の断面変形方法及びこの種の断面変形を有する塗装金属板|
    PCT/EP2005/000766| WO2005075141A1|2004-02-03|2005-01-27|Verfahren zur topographieänderung mit laserstrahl von beschichteten blechen und beschichtetes blech mit einer topographieänderung|
    US10/588,356| US7939781B2|2004-02-03|2005-01-27|Method for modifying the topography of coated sheet metal using a laser beam and coated sheet metal with a topographical modification of this type|
    AT05701198T| AT366163T|2004-02-03|2005-01-27|Verfahren zur topographieänderung mit laserstrahl von beschichteten blechen und beschichtetes blech mit einer topographieänderung|
    KR1020067016987A| KR20060126789A|2004-02-03|2005-01-27|레이저 빔을 이용하여 코팅된 박판의 토포그래피를변형하기 위한 방법 및 이러한 타입의 토포그래피적변형부를 가지는 코팅된 박판|
    BRPI0507398-7A| BRPI0507398A|2004-02-03|2005-01-27|processo para a mudança de topografia com feixe de laser de diversas chapas revestidas e chapa revestida com uma mudança de topografia|
    EP05701198A| EP1711303B1|2004-02-03|2005-01-27|Verfahren zur topographieänderung mit laserstrahl von beschichteten blechen und beschichtetes blech mit einer topographieänderung|
    CNA200580003839XA| CN1914000A|2004-02-03|2005-01-27|用激光束改变镀层金属板表面形状的方法和具有这种类型形状改变的镀层金属板|
    ES05701198T| ES2287893T3|2004-02-03|2005-01-27|Procedimiento para variar con un rayo laser la topografia de chapas revestidas y chapa revestida con una variacion de su topografia.|
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