WO2007031288A1 - Verfahren zum herstellen einer schweissnaht an einer wand eines gegenstands durch teilweises aufschmelzen des materials der schweissraupe und/oder des materials der angrenzenden wände - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer schweissnaht an einer wand eines gegenstands durch teilweises aufschmelzen des materials der schweissraupe und/oder des materials der angrenzenden wände Download PDF

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Definitions

  • the inventive method is particularly suitable for producing a weld on a curved portion of a wall of the article, in particular the sink.
  • weld is welded by a convexly curved outside of the article.
  • Claim 18 is directed to an article, in particular a sink, with at least one weld produced according to the inventive method.
  • the serging operation is carried out by means of a laser whose beam is applied to the root of the bead 132 and the adjacent portions of the side wall portions 108 from the (concave) inside 131 of the sink 100 and the side wall portions 108 so that the material of the weld bead 132 and the material of the adjacent sidewall regions 108 is partially melted.
  • the molten material of the sidewall regions 108 which projects beyond the weld bead 132, flows into the region of the weld bead 132, so that after solidification of this molten material, a plating bath 136 covering the inside of the relevant weld 126, 128 and the adjacent sidewall regions 108 is produced which forms a continuous, smooth transition between the respective weld 126, 128 and the adjacent sidewall regions 108.
  • the pulse duration can be in the range of approximately 0.5 ms to approximately 2 ms.
  • the output power of the laser used for the scavenging is preferably in the range from about 50 W to about 1000 W, in particular at about 200 W.
  • the serging operation may be performed manually, with an operator manually moving the laser beam across the welds 126, 128 to be serged, thereby observing the searing operation through an eyepiece.
  • the serged welds 126, 128 may be polished on their inside and / or outside, for example by means of steel wool or other abrasive material.

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Abstract

Um ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht (126) an einer Wand (138) eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens, zu schaffen, welches die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Schweißnähte ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: Erzeugen einer Schweißraupe (132) zwischen zwei miteinander zu verbinden den Wandelementen (138) ; Versäubern der Schweißnaht durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente, so dass ein geglätteter Übergang zwischen den Wandelementen und der Schweißnaht entsteht.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER SCHWΞISSNAHT AN EINER WAND EINES GEGENSTANDS DURCH TΞILWEISES AUFSCHMELZEN DES MATERIALS DER SCHWΞISSRAUPE UND/ODER DES MATERIALS DER ANGEGRENZENDEN WÄNDE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens.
Es ist bekannt, eine solche Schweißnaht nach dem Erzeugen der Schweißraupe durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Schleifen oder Fräsen, zu versäubern, um die Schweißnaht zu glätten.
Eine solche mechanische Bearbeitung ist jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden. Ferner führt die mechanische Bearbeitung zu bleibenden Bearbeitungsspuren, die optisch sichtbar sind, was die Qualität der erzeugten Schweißnaht beeinträchtigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens, zu schaffen, welches die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Schweißnähte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens, das folgende Verfahrens seh ritte umfasst:
Erzeugen einer Schweißraupe zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wandelementen;
Versäubern der Schweißnaht durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente, so dass ein geglätteter Übergang zwischen den Wandelementen und der Schweißnaht entsteht. Der Erfindung liegt somit das Konzept zugrunde, die Übergänge zwischen den miteinander zu verbindenden Wandelementen einerseits und der Schweißraupe andererseits nicht durch mechanisches Abtragen, sondern durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente einzuebnen. Das aufgeschmolzene Material fließt von vorspringenden Bereichen des jeweiligen Übergangs zu zurückspringenden Bereichen des Übergangs, so dass der Übergang zwischen den Wandelementen und der Schweißnaht geglättet und eine optisch besonders hochwertige Schweißnaht erzeugt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt dazu, dass die so hergestellte Schweißnaht einen besonders hohen Qualitätsanspruch erfüllt.
Ferner wird der Aufwand für einen anschließenden Poliervorgang der Schweißnaht deutlich reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung einer Schweißnaht an einem gekrümmten Bereich einer Wand des Gegenstands, insbesondere des Spülbeckens.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das zumindest teilweise Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder der angrenzenden Wandelemente mittels eines Lasers erfolgt.
Laser werden bislang im Spülenbau zum Herstellen von Blechzuschnitten und zum Schweißen verwendet, nicht jedoch zur Nachbearbeitung einer Schweißraupe. Besonders günstig ist es, wenn zur Versäuberung ein gepulster Laser verwendet wird.
Dabei kann die Pulsfrequenz im Bereich von ungefähr 5 Hz bis ungefähr 100 Hz und die Pulsdauer im Bereich von ungefähr 0,5 ms bis ungefähr 2 ms liegen.
Vorzugsweise wird zur Versäuberung ein Festkörperlaser, beispielsweise ein YAG-Laser, verwendet.
Die Ausgangsleistung des verwendeten Lasers beträgt vorzugsweise von ungefähr 50 W bis ungefähr 1.000 W.
Der Versäuberungsvorgang durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe und/oder der angrenzenden Wandelemente wird vorteilhafterweise während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr zwei Minuten durchgeführt.
Die Schweißnaht wird vorzugsweise an einem gekrümmten Bereich der Wand des Gegenstands erzeugt.
Dabei ist es günstig, wenn die Schweißnaht von einer konvex gekrümmten Außenseite des Gegenstands her geschweißt wird.
Ferner ist es günstig, wenn die Schweißnaht von einer konkav gekrümmten Innenseite des Gegenstands her versäubert wird.
Besonders günstig ist es, wenn die Schweißnaht vor dem Versäuberungsvorgang nicht vollständig durchgeschweißt wird. Auf diese Weise lässt sich durch das Fließen des aufgeschmolzenen Materials beim Versäuberungsvorgang ein besonders glatter Übergang zwischen der Schweißnaht und den angrenzenden Wandelementen erreichen.
Die angrenzenden Wandelemente stehen vor dem Versäubern vorzugsweise auf ihrer zu versäubernden Seite über die Schweißraupe über.
Zum Herstellen der Schweißraupe kann grundsätzlich jedes hierfür geeignete Schweißverfahren verwendet werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Schweißraupe unter einer Schutzgasatmosphäre erzeugt wird.
Besonders günstig ist es, wenn die Schweißraupe mittels eines Wolfram-Inert- Gasschweißverfahrens (WIG-Verfahrens) erzeugt wird.
Die versäuberte Schweißnaht kann nach dem Versäubern poliert werden, um den optischen Eindruck weiter zu verbessern.
Anspruch 18 ist auf einen Gegenstand, insbesondere ein Spülbecken, mit mindestens einer gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißnaht gerichtet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen aus einem Metallblech herausgetrennten Zuschnitt zur Herstellung eines Spülbeckens; Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines aus dem
Zuschnitt aus Fig. 1 durch Stanz- und Biegevorgänge hergestellten Spülbeckens;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Detailansicht einer vertikalen
Schweißnaht und einer Querschweißnaht an der Außenseite eines kugelabschnittsförmigen Eckbereichs des Spülbeckens aus Fig. 2, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen schematischen horizontalen Schnitt durch die vertikale
Schweißnaht aus Fig. 3, vor einem mittels eines Lasers durchgeführten Versäuberungsvorgang; und
Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden schematischen horizontalen
Schnitt durch die vertikale Schweißnaht, nach einem mittels eines Lasers durchgeführten Versäuberungsvorgang.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Zur Herstellung eines Spülbeckens 100 aus einem metallischen Blechmaterial, insbesondere aus einem Edelstahlmaterial, vorzugsweise aus einem Chrom- Nickel-Stahl-Material, beispielsweise aus dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4301 (gemäß DIN EN 10088), wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird aus einem Metallblech des gewünschten Materials der in Fig. 1 dargestellte Blechzuschnitt 102 herausgetrennt. Dieses Heraustrennen des Blechzuschnitts 102 aus dem Ausgangsmaterial kann beispielsweise mittels Laserschneidens erfolgen.
Anschließend werden an dem Blechzuschnitt 102 durch Ausstanzen und Prägen eine Auslauföffnung 104 (siehe Fig. 2) und gegebenenfalls auch (nicht dargestellte) Überlauföffnungen erzeugt.
Ferner kann in den mittigen Bodenbereich 106 des Blechzuschnitts 102 ein - vorzugsweise zu der Auslauföffnung 104 hin gerichtetes - Gefälle eingeprägt werden.
Der mittige Bodenbereich 106 des Blechzuschnitts 102 ist von vier Seiten- wandbereichen 108 umgeben, welche von dem Bodenbereich 106 kreuzförmig nach außen abstehen.
Die dem Bodenbereich 106 abgewandten äußeren Enden der Seitenwandbe- reiche 108 werden um jeweils 90° umgebogen, um im Einbauzustand horizontal ausgerichtete Montageflansche 110 zu bilden (siehe Fig. 2).
Anschließend werden nacheinander alle vier Seitenwandbereiche 108 an längs der Ränder des Bodenbereichs 106 verlaufenden Biegelinien um jeweils 90° mit einem Biegeradius von beispielsweise ungefähr 10 mm so umgebogen oder aufgefaltet, dass die Seitenwandbereiche 108 im wesentlichen vertikal ausgerichtet sind und jeweils zwei einander benachbarte Seitenwandbereiche, beispielsweise die Seitenwandbereiche 108a und 108b, längs ihrer vertikalen seitlichen Kanten 112 und an einem im wesentlichen kugelabschnittsförmigen Eckbereich 114 aneinander angrenzen.
Damit nach dem Auffalten der Seitenwandbereiche einander benachbarte Seitenwandbereiche 108 möglichst lückenlos aneinander anschließen, ist an dem Blechzuschnitt 102 zu beiden Seiten jedes Seitenwandbereichs 108 jeweils ein im wesentlichen dreieckiger Vorsprung 116 vorgesehen, welcher über die angrenzende, im Montagezustand des Spülbeckens 100 im wesentlichen vertikal ausgerichtete seitliche Kante 112 des Seitenwandbereichs 108 nach außen übersteht.
Um das vorstehend beschriebene Auffalten und die Ausbildung des kugelab- schnittsförmigen Eckbereichs 114 des Spülbeckens 100 zu ermöglichen, ist der Blechzuschnitt 102 ferner im Eckbereich zwischen zwei einander benachbarten Seitenwandbereichen 108 mit jeweils drei Einschnitten versehen, die sich beim Auffalten der Seitenwandbereiche 108 im wesentlichen schließen.
Von diesen jeweils drei Einschnitten bildet der mittlere Einschnitt 118 im auf- gefaltenen Zustand der Seitenwandbereiche 108 einen vertikalen Spalt 120 (siehe Fig. 3), während die beiden seitlichen Einschnitte 122 im aufgefalteten Zustand der Seitenwandbereiche 108 jeweils einen horizontal verlaufenden Spalt 124 bilden.
Nach dem Auffalten der Seitenwandbereiche 108 werden jeweils zwei aneinander angrenzende Seitenwandbereiche 108, beispielsweise die Seitenwandbereiche 108a und 108b, durch Verschweißen miteinander verbunden, wobei jeweils eine vertikale Schweißnaht 126, welche den Spalt zwischen einander gegenüberstehenden seitlichen Kanten 112 der Seitenwandbereiche 108 und den vertikalen Spalt 120 im Eckbereich 114 verschließt, und eine Querschweißnaht 128, welche die beiden horizontalen Spalte 124 im Eckbereich 114 verschließt, gebildet werden.
Die Seitenwandbereiche 108 bilden somit durch Schweißen miteinander zu verbindende Wandelemente 138 des Spülbeckens 100. Dieses Verschweißen kann grundsätzlich durch jedes beliebige, geeignete Schweißverfahren, insbesondere ein Schmelzschweißverfahren, durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird die Verschweißung der Seitenwandbereiche 108 mittels eines Wolfram-Inert-Gasschweißverfahrens (WIG-Verfahrens) durchgeführt.
Hierbei handelt es sich um ein Schmelzschweißverfahren, bei welchem ein Lichtbogen mittels einer Wolfram-Elektrode erzeugt wird und die Schweißung in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere in einer Atmosphäre aus einem der inerten Gase Argon oder Helium oder aus einem Gemisch dieser inerten Gase, durchgeführt wird.
Vorzugsweise wird die Verschweißung zweier einander benachbarter Seitenwandbereiche 108 ohne Zufuhr von Schweißzusatzstoffen durchgeführt.
Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, wird die Schweißung von der konvex gekrümmten Außenseite 129 des Spülbeckens 100 und der Seitenwandbereiche 108 aus durchgeführt, d.h. die Wolfram-Elektrode wird an der Außenseite 129 des Spülbeckens 100 und der Seitenwandbereiche 108 an den zu bildenden Schweißnähten 126, 128 entlang geführt.
Ferner werden die Schweißnähte 126, 128 nicht komplett durchgeschweißt, was bedeutet, dass das durch Aufschmelzen des Materials der benachbarten Seitenwandbereiche 108 und anschließendes Erstarren dieses Materials gebildete Schweißbad 130, welches im folgenden als Schweißraupe 132 bezeichnet wird, sich von der Außenseite 129 des Spülbeckens 100 und der miteinander zu verschweißenden Seitenwandbereiche 108 aus nicht ganz bis zu der (konkav gewölbten) Innenseite 131 des Spülbeckens 100 und der miteinander zu verschweißenden Seitenwandbereiche 108 hin erstreckt, sondern nur einen Teil des Spaltes zwischen den miteinander zu verschweißenden Seitenwand- bereichen 108 ausfüllt, so dass die miteinander zu verschweißenden Seiten- wandbereiche 108 an ihrer Innenseite über die Schweißraupe 132 überstehen.
Nach dem Schweißvorgang liegen somit abrupte Übergänge 134 zwischen der Schweißraupe 132 einerseits und den angrenzenden Seitenwandbereichen 108 andererseits vor (siehe Fig. 4).
Diese abrupten Übergänge werden nach dem Schweißvorgang durch einen Versäuberungsvorgang geglättet.
Der Versäuberungsvorgang wird mittels eines Lasers durchgeführt, mit dessen Strahl die Wurzel der Schweißraupe 132 und die angrenzenden Abschnitte der Seitenwandbereiche 108 von der (konkav gewölbten) Innenseite 131 des Spülbeckens 100 und der Seitenwandbereiche 108 her so beaufschlagt werden, dass das Material der Schweißraupe 132 und das Material der angrenzenden Seitenwandbereiche 108 teilweise aufgeschmolzen wird.
Das aufgeschmolzene Material der Seitenwandbereiche 108, welches über die Schweißraupe 132 übersteht, fließt in den Bereich der Schweißraupe 132 hinein, so dass nach dem Erstarren dieses aufgeschmolzenen Materials ein die Innenseite der betreffenden Schweißnaht 126, 128 und der angrenzenden Seitenwandbereiche 108 überdeckendes Versäuberungsbad 136 erzeugt ist, welches einen kontinuierlichen, glatten Übergang zwischen der betreffenden Schweißnaht 126, 128 und den angrenzenden Seitenwandbereichen 108 bildet.
Auf diese Weise wird der Bereich der betreffenden Schweißnaht 126, 128 an der Innenseite 131 des Spülbeckens 100 und der miteinander verschweißten Seitenwandbereiche 108 eingeebnet und optisch praktisch unsichtbar gemacht.
Für den beschriebenen Versäuberungsvorgang wird vorzugsweise ein gepulster Laser verwendet.
Die Pulsdauer kann dabei im Bereich von ungefähr 0,5 ms bis ungefähr 2 ms liegen.
Die Pulsfrequenz des gepulsten Lasers beträgt vorzugsweise von ungefähr 5 Hz bis ungefähr 100 Hz, insbesondere ungefähr 20 Hz.
Die Ausgangsleistung des zur Versäuberung verwendeten Lasers liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 50 W bis ungefähr 1.000 W, insbesondere bei ungefähr 200 W.
Die zu versäubernden Schweißnähte 126, 128 werden vorzugsweise während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr 2 Minuten, insbesondere während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr 1 Minute, mit dem Strahl des für die Versäuberung verwendeten Lasers beaufschlagt.
Der zur Versäuberung verwendete Laser kann insbesondere ein Festkörperlaser sein. Vorzugsweise wird ein YAG-Laser verwendet.
Der Versäuberungsvorgang kann insbesondere manuell durchgeführt werden, wobei eine Bedienungsperson den Laserstrahl manuell über die zu versäubernden Schweißnähte 126, 128 hinweg bewegt und dabei den Versäuberungsvorgang durch ein Okular beobachtet. Nachdem die Schweißnähte 126, 128 auf die vorstehend beschriebene Weise versäubert worden sind, können die versäuberten Schweißnähte 126, 128 an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite poliert werden, beispielsweise mittels Stahlwolle oder eines anderen abrasiven Materials.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Schweißnaht (126, 128) an einer Wand eines Gegenstands, insbesondere eines Spülbeckens (100), umfassend folgende Verfahrensschritte:
Erzeugen einer Schweißraupe (132) zwischen zwei miteinander zu verbindenden Wandelementen (138);
Versäubern der Schweißnaht (126, 128) durch teilweises Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe (132) und/oder des Materials der angrenzenden Wandelemente (138), so dass ein geglätteter Übergang zwischen den Wandelementen (138) und der Schweißnaht (126, 128) entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen des Materials der Schweißraupe (132) und/oder der angrenzenden Wandelemente (138) mittels eines Lasers erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulster Laser verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulster Laser mit einer Pulsfrequenz von ungefähr 5 Hz bis ungefähr 100 Hz verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein gepulster Laser mit einer Pulsdauer von ungefähr 0,5 ms bis ungefähr 2 ms verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Festkörperlaser verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein YAG-Laser verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser mit einer Ausgangsleistung von ungefähr 50 W bis ungefähr 1.000 W verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Versäuberungsvorgang während einer Zeitdauer von höchstens ungefähr 2 Minuten durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (126, 128) an einem gekrümmten Bereich der Wand des Gegenstands erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (126, 128) von einer konvex gekrümmten Außenseite (129) des Gegenstands her geschweißt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (126, 128) von einer konkav gekrümmten Innenseite (131) des Gegenstands her versäubert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (126, 128) vor dem Versäuberungsvorgang nicht vollständig durchgeschweißt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die angrenzenden Wandelemente (138) vor dem Versäubern auf ihrer zu versäubernden Seite (131) über die Schweißraupe (132) überstehen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißraupe (132) unter einer Schutzgasatmosphäre erzeugt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißraupe (132) mittels eines Wolfram-Inert-Gasschweiß- verfahrens erzeugt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (126, 128) nach dem Versäubern poliert wird.
18. Gegenstand, insbesondere Spülbecken (100), mit mindestens einer Schweißnaht (126, 128), die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 hergestellt ist.
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