專利名稱：通過局部作用的冷連接工藝，如鉚接或螺紋連接，和激光焊接來連接構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過激光射線來連接兩個(gè)或多個(gè)具有相互重疊的表面部分的構(gòu)件的方法，在該方法中，在至少其中一個(gè)重疊的表面部分上激光焊接之前，通過局部作用的冷連接工藝，優(yōu)選借助鉚釘或螺釘，將構(gòu)件形狀配合連接地相互固定，并接著通過激光射線相互焊接起來。
EP 0 988 917 B1公開了一種具有前面提到的特征的方法。在這個(gè)方法中，例如，精密鑄造的成型零件作為第一構(gòu)件，具有矩形橫截面的薄壁輕型結(jié)構(gòu)型材作為第二構(gòu)件，通過鉚釘將這兩個(gè)構(gòu)件相互固定，并接著通過激光射線相互焊接，其中，產(chǎn)生了在第一構(gòu)件的外側(cè)上延伸的填充焊縫。在這個(gè)已知方法的另一種應(yīng)用情形中，利用兩個(gè)具有相同的矩形橫截面的、端面對(duì)接的輕型結(jié)構(gòu)型材，首先將設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)外側(cè)上的板條鉚接，然后通過激光焊接連接，更具體地說，作為沿兩個(gè)板條邊緣環(huán)繞的填充焊縫。
本發(fā)明的任務(wù)在于，為具有這類特征的方法揭示形成和設(shè)置激光焊縫，使得通過冷連接工藝(例如鉚釘或螺釘)的張力產(chǎn)生的構(gòu)件的無縫接觸得到最優(yōu)利用，以及通過激光焊接引入到構(gòu)件的熱盡可能少。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)是通過如下方式得以解決激光焊縫設(shè)置在緊靠通過冷連接工藝實(shí)現(xiàn)的每個(gè)固定部位的附近，也就是特別地盡可能靠近鉚釘或螺釘。
本發(fā)明有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。
此外，借助實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，附圖以說明原理的方式示出了這些實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，鉚接用作冷連接工藝，其中，完全可能設(shè)置其他冷連接工藝，例如螺紋連接、咬合連接(clinchen)或點(diǎn)粘接。


圖1至圖3分別示出了兩個(gè)要連接的構(gòu)件1和2的部分區(qū)域，這兩個(gè)構(gòu)件具有相互重疊的表面部分1a及2a。在兩個(gè)構(gòu)件1和2連接之前，通過例如激光切割在這兩個(gè)表面部分1a，2a內(nèi)引入的孔優(yōu)選地設(shè)置在準(zhǔn)確的柵格中，使得僅僅通過插入鉚釘3a(或者螺釘)就可以定位和固定構(gòu)件1和2。不需要單獨(dú)的裝置或工具，而這些單獨(dú)的裝置或工具通常是昂貴的。不言而喻的是，對(duì)于相互重疊的表面部分1a和2a的相應(yīng)尺寸，與在圖1至圖3中所示的鉚釘列隔開，可以設(shè)置另外的鉚釘列。鉚釘3a優(yōu)選是盲鉚釘，這些盲鉚釘僅僅從一側(cè)實(shí)現(xiàn)構(gòu)件1和2的連接。
為了最優(yōu)地利用待連接的構(gòu)件1和2的無縫的表面接觸，表面接觸通過鉚釘3a相應(yīng)的軸向力特別是在固定部位3的周圍實(shí)現(xiàn)，在緊靠每個(gè)鉚釘3a的附近，也就是盡可能靠近鉚釘3a，形成激光焊縫4。由于這些大致為點(diǎn)狀的激光焊縫4，只有少量的熱引入要連接的構(gòu)件1和2中，從而幾乎不會(huì)出現(xiàn)扭曲。
圖1示出了使激光焊縫4與通過鉚釘3a實(shí)現(xiàn)的固定部位3的中心軸線3b同心設(shè)置的方案，其中，這些焊縫4是連續(xù)圓形的。從圖1還可看出，圓形激光焊縫4可以具有與出現(xiàn)的載荷水平相適應(yīng)的寬度。
圖2和圖3示出了其他焊縫形狀。根據(jù)圖2，同樣與相應(yīng)的鉚釘3a同心延伸的激光焊縫4是呈圓形有間隔(gesteppt)的，其中，在這里也示例地示出了不同的焊縫寬度。此外，圖2示出了一種實(shí)施方式，根據(jù)該實(shí)施方式，鉚釘3a由數(shù)個(gè)分別為直線形的激光焊縫4呈射線狀地包圍。圖3示出了兩個(gè)分別直線形的激光焊縫4緊靠每個(gè)鉚釘3a相互平行地延伸。在這里，成對(duì)的激光焊縫的長度可以設(shè)置在最大傳遞力作用的方向上。
在固定部位3(在這里是鉚釘3a)的數(shù)量對(duì)于要連接的構(gòu)件1和2的無縫表面接觸來說足夠時(shí)，在位于相鄰的固定部位3之間的排列或圖案之內(nèi)分別設(shè)置激光焊縫4，對(duì)于焊縫可選擇圓形或直線形的焊縫形狀中的任意一種。
在關(guān)于所要爭取的盡可能最小的扭曲方面，建議確定焊接次序。如果長的鉚釘列有上述焊接圖案之一，不應(yīng)當(dāng)按次序焊接，而應(yīng)當(dāng)交替焊接。在包括多個(gè)鉚釘列的結(jié)構(gòu)中，可以將換邊包括在焊接次序中。因此，在焊接收縮進(jìn)而扭曲方面產(chǎn)生相反的作用，該相反作用減小了扭曲或變形。
適宜的是，根據(jù)本發(fā)明的方法可以利用相應(yīng)的投資需求高度自動(dòng)化地實(shí)現(xiàn)，也可以在沒有大量投資的情況下可移動(dòng)地實(shí)現(xiàn)。為了自動(dòng)化，可使用激光焊接機(jī)器人，該機(jī)器人引導(dǎo)激光焊頭，特別有利地還可以使用掃描焊頭。
為了可移動(dòng)地實(shí)現(xiàn)該方法，手動(dòng)操作的激光焊頭是眾所周知的，這些激光焊頭可以借助自動(dòng)進(jìn)給，產(chǎn)生直線形焊縫。通過將這些焊縫設(shè)置在緊靠鉚釘?shù)闹車?，可以設(shè)計(jì)用于對(duì)激光焊頭進(jìn)行定位和/引導(dǎo)的鉚釘頭，使得該鉚釘頭與焊頭上相應(yīng)的配合件相配。為了可移動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，可采用帶有掃描鏡頭的焊頭，該焊頭通過環(huán)形地引導(dǎo)激光焊接射線可以產(chǎn)生圓形焊縫(連續(xù)的或間隔的)。
這里描述的方法包括局部作用的冷連接工藝，特別是通過借助鉚釘或螺釘形狀配合連接和通過激光焊接的材料連接，借助該方法能夠制造任意尺寸的結(jié)構(gòu)，例如有軌車輛的車廂的模塊段。
權(quán)利要求
1.一種通過激光射線連接兩個(gè)或多個(gè)具有相互重疊的表面部分(1a，2a)的構(gòu)件(1，2)的方法，在該方法中，在至少其中一個(gè)重疊的表面部分(1a，2a)上激光焊接之前，通過局部作用的冷連接工藝，優(yōu)選是借助鉚釘(3a)或螺釘，將構(gòu)件(1，2)形狀配合連接地相互固定，并接著通過激光射線相互焊接起來，其特征在于，激光焊縫(4)設(shè)置在緊靠通過冷連接工藝實(shí)現(xiàn)的每個(gè)固定部位(3)的附近，也就是特別地盡可能靠近鉚釘(3a)或螺釘。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光焊縫(4)相對(duì)于固定部位(3)，例如鉚釘(3a)的中心軸線(3b)同心設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光焊縫(4)是連續(xù)圓形的。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光焊縫(4)是呈圓形間隔的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述固定部位(3)由數(shù)個(gè)分別為直線形的激光焊縫(4)呈射線狀地包圍。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)有兩條激光焊縫(4)，這兩條激光焊縫分別為直線形并且靠近所述固定部位(3)地相互平行地延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述兩條激光焊縫(4)的長度設(shè)置在最大的待傳遞力作用的方向上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為冷連接工藝使用的鉚釘(3)或螺釘用作定位和/或引導(dǎo)特別是手動(dòng)操作的焊接系統(tǒng)的激光焊頭。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，構(gòu)件(1，2)的咬合連接作為冷連接工藝。
10.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，構(gòu)件(1，2)的點(diǎn)式粘接作為冷連接工藝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過激光射線來連接兩個(gè)或多個(gè)具有相互重疊的表面部分(1a，2a)的構(gòu)件(1，2)的方法。在該方法中，在至少其中一個(gè)重疊的表面部分(1a，2a)上激光焊接之前，通過局部作用的冷連接工藝，優(yōu)選是借助鉚釘(3a)或螺釘，將構(gòu)件(1，2)形狀配合連接地相互固定，并接著通過激光射線相互焊接起來，其中，激光焊縫(4)設(shè)置在緊靠通過冷連接工藝實(shí)現(xiàn)的每個(gè)固定部位(3)的附近，也就是特別地盡可能靠近鉚釘(3a)或螺釘。
文檔編號(hào)B23K26/00GK101056737SQ200580038665
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者D·帕特林, N·沃夫, G·邁耶, C·普克 申請(qǐng)人:西門子公司