LASER-METALLSCHUTZGAS-HYBRIDSCHWEISSEN UND ZUSATZDRAHT SOWIE DESSEN

VERWENDUNG HIERFÜR

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer maßgeschneiderten Platine aus mindestens zwei Platinenteilen, von denen mindestens ein Platinenteil aus einem presshärtbarem Mangan-Bor-Stahl ist, von denen mindestens ein Platinenteil0 zumindest einseitig mit einer Beschichtung aus Aluminium oder einer

aluminiumbasierten Legierung versehen ist und die mindestens zwei Platinenteile mittels Laserstrahlschweißen oder Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen unter Verwendung von Schutzgas und unter Zuführung eines Zusatzdrahts verschweißt werden. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines

5 pressgehärteten Bauteils hieraus und einen Zusatzdraht hierfür.

Maßgeschneiderte und geschweißte Platinen aus Stahlblech, die auch als Tailored Welded Blanks (TWB) bezeichnet werden, sind allgemein bekannt. Tailored Welded Blanks werden aus mindestens zwei Platinenteilen mit artgleichen oder

0 verschiedenen Werkstoffgüten, wie beispielsweise 22MnB5 an HC340LA, mit

gleichen oder verschiedenen Dicken und/oder gleichen oder verschiedenen

Beschichtungen vorzugsweise mittels Laserstrahlschweißen zusammengefügt. Die Auswahl und Kombination der verschiedenen Werkstoffgüten, Dicken und/oder Beschichtungen und deren zugehörige Abmessungen erfolgt in Hinblick auf ein5 hieraus herzustellendes Bauteil, das dann an verschiedenen Stellen jeweils die

gewünschten Eigenschaften aufweist. Derartige Tailored Welded Blanks werden vielfach in der Automobilindustrie eingesetzt und mittels Umformung, insbesondere Presshärten, zu Karosserie- oder Fahrwerksbauteilen weiterverarbeitet. 0 Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2017 120 051 A1 ist bereits ein

Verfahren zum Laserstrahlschweißen mehrerer Stahlbleche aus presshärtbarem Mangan-Bor-Stahl, insbesondere aus der Stahlsorte 22MnB5, zu einem Tailored Welded Blank bekannt. Entsprechender Weise haben die zu fügenden Stahlbleche eine unterschiedliche Dicke und/oder eine unterschiedliche Zugfestigkeit. Außerdem5 ist mindestens eines der Stahlbleche zumindest einseitig mit Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, insbesondere einer AISi-Legierung, beschichtet. Die AlSi- Legierung kann einen Al-Gehalt im Bereich von 70 bis 90 Gewichts-% AI aufweisen. Die Stahlbleche weisen eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm und die Beschichtung eine Dicke von maximal 100 pm, insbesondere von maximal 50 pm, auf. Das

Laserstrahlschweißen erfolgt unter Zuführung eines Zusatzdrahts in ein Schmelzbad der angrenzenden und aufgeschmolzenen Stahlbleche, das ausschließlich von einem Laserstrahl erzeugt wird. Der Zusatzdraht weist folgende Zusammensetzung auf: C: 0,1 - 0,4 Gew.-%, Si: 0,5 - 2,0 Gew.-%, Mn: 1 ,0 - 2,5 Gew.-%, Cr und Mo: 0,5 - 2,0 Gew.-%, Ni: 1 ,0 - 4,0 Gew.-%, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

Mangan und Nickel sollen die Bildung von Austenit begünstigen. Der Zusatzdraht enthält im Wesentlichen kein Aluminium. Der Zusatzdraht wird von dem Schmelzbad aufgeschmolzen und diesem zugeführt, um den Massengehalt des Aluminiums, das durch Aufschmelzen der AISi-Beschichtung beim Schweißvorgang in das Schmelzbad gelangt, zu reduzieren. Hierbei soll der Mangan-Gehalt des Zusatzdrahtes stets höher, vorzugsweise um etwa 0,2 Gew.-% höher, als der Mangan-Gehalt eines Grundwerkstoffs des beschichteten Stahlblechs sein. Des Weiteren soll es günstig sein, wenn auch der Gehalt an Chrom und Molybdän des Zusatzdrahtes höher als im Grundwerkstoff ist. Vorzugsweise liegt der kombinierte Chrom-Molybdän-Gehalt des Zusatzdrahtes um etwa 0,2 Gew.-% höher als der kombinierte Chrom-Molybdän- Gehalt des Grundwerkstoffs. Vor dem Zuführen des Zusatzdrahtes in das

Schmelzbad wird der Zusatzdraht auf eine Temperatur von mindestens 50 °C, vorzugsweise mindestens 90 °C, erwärmt. Die Stahlbleche werden durch das Laserstrahlschweißen im Stumpfstoß oder im Überlappstoß mit einem Spalt von weniger als 0,8 mm, insbesondere weniger als 0,4 mm, gefügt. Das

Laserstrahlschweißen erfolgt unter Schutzgas.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer maßgeschneiderten, beschichteten Platine mittels

Laserstrahlschweißen oder Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen, eines pressgehärteten Bauteils hieraus und einen Zusatzdraht sowie eine Verwendung hierfür zu schaffen, mit denen Platinenteile prozesssicher zu einer

maßgeschneiderten Platine gefügt werden können.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , ein Verfahren gemäß Anspruch 13, einen Zusatzdraht gemäß Anspruch 14 und einer Verwendung des Zusatzdrahtes gemäß Anspruch 20 gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 12 und 15 bis 19 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer maßgeschneiderten Platine aus mindestens zwei Platinenteilen, von denen mindestens ein Platinenteil aus einem presshärtbaren Mangan-Bor-Stahl ist, von denen mindestens ein

Platinenteil zumindest einseitig mit einer Beschichtung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung versehen ist und die mindestens zwei Platinenteile mittels Laserstrahlschweißen oder Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen unter Verwendung von Schutzgas und unter Zuführung eines Zusatzdrahts verschweißt werden, ein prozesssicheres Fügen der Platinenteile zu einer maßgeschneiderten Platine dadurch erreicht, dass der Zusatzdraht folgende chemische

Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: C: 0,41 bis 0,9, vorzugsweise 0,43 bis 0,9; Si: 0,4 bis 4; Mn: 0,4 bis 3; optional Cr: 0 bis 10; sowie mit optionaler Zulegierung von einem oder mehreren der folgenden Zusatzelemente: Mo: 0,01 bis 1 ,0; B: 0,0008 bis 0,0040; Ti: 2,5 x B <= Ti <= 5 x B; V: 0,01 bis 0,4; Nb: 0,01 bis 0,2; W: 0,01 bis 0,2; Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen. Hierbei weist vorzugsweise das Platinenteil aus dem presshärtbaren Mangan-Bor-Stahl und das weitere nicht presshärtbare Platinenteil, vorzugsweise aus HC340LA, auch die Beschichtung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung auf. Unter Einsatz des erfindungsgemäßen Zusatzdrahts können die Platinenteile zu einer

maßgeschneiderten Platine gefügt werden, ohne die Beschichtung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung vorher im Fügebereich zu entfernen, sei es beispielsweise mechanisch oder durch Verdampfen mittels eines zusätzlichen

Laserstrahls. Ein Entfernen der Beschichtung vor dem Schweißen wird unter anderem aus besseren Korrosionsschutzgründen nicht vorgenommen. Der hohe Anteil von C und Cr beziehungsweise zusätzlich oder ersatzweise von Mo, V, Nb, W ermöglicht nach dem Schweißen in einem Schweißnahtbereich eine Aufhärtung zu erzielen, die einerseits auf eine Umwandlungshärtung des C-Anteils und andererseits auf eine Ausscheidungshärtung durch die Karbidbildner Cr, Mo, V, Nb, W zurückgeht. Dies führt zu deutlich stabileren und homogeneren Härteverläufen über die Schweißnaht, insbesondere nach einem etwaigen Presshärten der maßgeschneiderten Platine zu einem Bauteil. Vorteilhafter Weise ist die Zusammensetzung des Zusatzdrahtes hierbei auch so gewählt, dass der Massengehalt des Aluminiums, der durch

Aufschmelzen der Beschichtung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung, insbesondere der AISi-Beschichtung, in das Schmelzbad gelangt, reduziert wird. Allein durch den in das Schmelzbad eingebrachten Zusatzdraht an sich erfolgt bereits eine Verdünnung der in das Schmelzbad gelangten Beschichtung. Zusätzlich erfolgt eine Kompensation der durch die in das Schmelzbad gelangten Beschichtung möglicherweise geschwächten Gefügebereiche durch die Bildung der festigkeits- und härteerhöhenden Karbide. Außerdem erfolgt eine Homogenisierung des Schmelzbads durch die feinverteilten Karbide.

Insgesamt ist der wesentliche Vorteil des Zusatzdrahts in dem Erzielen eines prozesssicheren Härteverlaufs in der Schweißnaht, auch nach einem etwaigen Presshärten, durch die zusätzlichen Karbide zu sehen.

In einer ersten bevorzugten alternativen Zusammensetzung des Zusatzdrahts weist die chemische Zusammensetzung in Gew.-% neben dem hohen C-Gehalt auch einen hohen Gehalt an Cr unter Vermeidung der Verwendung der übrigen genannten optionalen Zusatzelemente auf. Es ist somit bereits ausreichend C und Cr vorhanden, um neben der Aufhärtung durch C auch die gewünschte Karbidbildung zu erreichen. Entsprechend weist der Zusatzdraht in dieser Alternative folgende chemische

Zusammensetzung in Gew.-% auf: C: 0,41 bis 0,9, vorzugsweise 0,43 bis 0,9; Si: 0,4 bis 4; Mn: 0,4 bis 3; Cr: 2,0 bis 10, vorzugsweise 3,0 bis 10; Rest Fe und

unvermeidbare Verunreinigungen.

Eine der bevorzugten alternativen Zusammensetzungen des Zusatzdrahts zeigt eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% auf, bei der der Gehalt an Cr verringert und durch mindestens eines der Zusatzelemente wie folgt zu einer

Gesamtzusammensetzung ergänzt wird: C: 0,41 bis 0,9, vorzugsweise 0,43 bis 0,9;

Si: 0,4 bis 4; Mn: 0,4 bis 3; Cr: 0,05 bis 10, vorzugsweise 0,05 bis 3 oder

vorzugsweise 0,3 bis 10; mindestens eines der folgenden Zusatzelemente: Mo: 0,01 bis 1 ,0, vorzugsweise 0,01 bis 0,2; B: 0,0008 bis 0,0040; Ti: 2,5 x B <= Ti <= 5 x B; V: 0,01 bis 0,4, vorzugsweise 0,01 bis 0,2; Nb: 0,01 bis 0,2; W: 0,01 bis 0,2; Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

Der in dem vorhergehenden Absatz beschriebene Zusatzdraht weist in drei besonderen alternativen Zusammensetzungen neben den Grundelementen C, Si, Mn wiederum unter Reduzierung des Elements Cr auf 0,05 bis 3 Gew.-% nur jeweils eines oder eine Gruppe von folgenden Zusatzelementen in Gew.-% auf: Mo: 0,01 bis 1 ,0 oder V: 0,01 bis 0,4 oder B: 0,0008 bis 0,0040 mit Ti: 2,5 x B <= Ti <= 5 x B (Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen).

Eine bevorzugte alternative Zusammensetzung des Zusatzdrahts zeigt eine chemische Zusammensetzung in Gew.-% mit den Grundelementen C: 0,41 bis 0,9, vorzugsweise 0,43 bis 0,9; Si: 0,4 bis 4; Mn: 0,4 bis 3 unter Auslassung des

Grundelements Cr, welches in seiner Funktion von mindestens einem der folgenden Zusatzelemente ersetzt wird: Mo: 0,01 bis 1 ,0, vorzugsweise 0,01 bis 0,2; B: 0,0008 bis 0,0040; Ti: 2,5 x B <= Ti <= 5 x B; V: 0,01 bis 0,4, vorzugsweise 0,01 bis 0,2; Nb: 0,01 bis 0,2; W: 0,01 bis 0,2; Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.

In drei besonderen alternativen Zusammensetzungen weist der in dem

vorhergehenden Absatz beschriebene Zusatzdraht neben den Grundelementen C, Si, Mn wiederum unter Auslassung des Elements Cr nur jeweils eines oder eine Gruppe der folgenden Zusatzelemente in Gew.-% auf: Mo: 0,01 bis 1 ,0 oder V: 0,01 bis 0,4 oder B: 0,0008 bis 0,0040 mit Ti: 2,5 x B <= Ti <= 5 x B (Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen).

Bei den vorgenannten Bereichsangaben bei der chemischen Zusammensetzung des Zusatzdrahts - wie beispielsweise C: 0,41 bis 0,9 - sind die Minimal- und die

Maximalwerte als mitumfasst zu verstehen.

Die vorgenannten Bestandteile des Zusatzdrahtes sind als nicht abschließende Aufzählungen der Elemente, der Zusatzelemente beziehungsweise des Restes Eisen (Rest Fe) und unvermeidbare Verunreinigungen im Sinne von notwendigen

Bestandteilen neben anderen Bestandteilen zu verstehen. Vorzugsweise können die vorgenannten Bestandteile des Zusatzdrahtes auch als abschließend im Sinne von „bestehend aus“ verstanden werden, da alle vorteilhaften und gewünschten

Wirkungen mit der jeweiligen chemischen Zusammensetzung des Zusatzdrahts bereits erreicht werden.

Die vorbeschriebenen und alternativen chemischen Zusammensetzungen des Zusatzdrahts haben in Bezug auf die Grundelemente und Zusatzelemente und jeweils in den beanspruchten Bereichen die folgenden Wrkungen in der erstarrenden Schmelze und während eines nachfolgenden Presshärtens der maßgeschneiderten Platine zu einem Bauteil.

Kohlenstoff C steigert in gelöster Form die Härtbarkeit von Stahl. Mit steigendem zwangsgelösten Kohlenstoffgehalt im Martensit steigen die Gitterverzerrungen und damit verbunden die Festigkeit. C, soweit in ausreichender Menge vorhanden ist, bildet Sonderkarbide mit anderen Metallen wie zum Beispiel Chrom, Titan, Niob, Vanadium. Daher ist im vorliegenden Zusatzdraht der C-Gehalt im Gew.-% relativ hoch mit 0,41 bis 0,9, vorzugsweise 0,43 bis 0,9, angegeben. Dabei ist nicht nur die Art, sondern auch die Verteilung und Größe der Ausscheidungen von entscheidender Bedeutung für die resultierende Festigkeitssteigerung.

Silizium Si bindet beim Vergießen Sauerstoff und wird daher zur Beruhigung im Zuge der Desoxidation des Stahls verwendet. Ein Minimalgehalt von Si wird mit 0,4 Gew.-% angegeben. Si bedingt eine starke Mischkristallverfestigung und erhöht daher Zugfestigkeit und Streckgrenze. Auch behindert Si die Bildung von Karbiden und wird daher auf einen Maximalgehalt von 4 Gew.-% begrenzt. Darüber hinaus verschiebt Si die Umwandlungstemperatur A1 nach oben (um 20 bis 30 K je 1 Gew.-% Si, jedoch nur bis 3 Gew.-%), was die Austenitisierung behindern kann. Auch daher wird Si auf einen Maximalgehalt von 4 Gew.-% begrenzt.

Mangan Mn fördert die Mischkristallverfestigung und verbessert die Einhärtbarkeit deutlich. Aufgrund einer Diffusionsbehinderung wird die Perlit- und Bainitumwandlung zu längeren Zeiten verschoben und die Martensitstarttemperatur gesenkt. Der Mangangehalt liegt zwischen 0,4 bis 3 Gew.-%.

Chrom Cr in gelöster Form steigert schon in geringen Mengen die Härtbarkeit von Stahl erheblich. In Form von Chromkarbiden wird eine Teilchenverfestigung und eine Steigerung der Anlassbeständigkeit bedingt. Es ist ein Chromgehalt von 0 bis 10 Gew.-% vorgesehen, eine Zulegierung ist somit optional.

Molybdän Mo steigert in gelöster Form die Härtbarkeit von Stahl und verschiebt die Austenitumwandlung zu niedrigeren Temperaturen. Die Zulegierung von Mo ist optional und der Gehalt liegt zwischen 0,01 bis 1 Gew.-%. Bor B ist extrem effektiv zur Härtbarkeitssteigerung. Es ist ein Borgehalt von 0,0008 bis 0,004 Gew.-% vorgesehen. Um wirksam zu werden, muss Bor gelöst vorliegen.

Da es eine hohe Affinität zu Stickstoff hat, muss der Stickstoff zunächst abgebunden werden, vorzugsweise durch die notwendige Menge an Titan. Daher ist in dem Zusatzdraht Ti in einem Bereich von 2,5 x B <= Ti <= 5 x B vorgesehen.

Titan Ti wird aufgrund seiner hohen Affinität zu Stickstoff bei der Erstarrung vorrangig als TiN ausgeschieden. Außerdem tritt es zusammen mit Niob als Mischkarbid auf. Titan wirkt verzögernd auf die Rekristallisation, ist dabei jedoch weniger effektiv als Niob. Titan wirkt durch Ausscheidungshärtung. Die größeren TiN-Partikel sind dabei weniger effektiv als die feiner verteilten Mischkarbide.

Vanadium V wirkt verzögernd auf die Rekristallisation und in Form von Karbiden erfolgt eine Teilchenverfestigung. Die Zulegierung von V ist optional und der Gehalt liegt zwischen 0,01 bis 0,4 Gew.-%.

Niob Nb wirkt verzögernd auf die Rekristallisation und in Form von Karbiden oder Karbonitriden erfolgt eine Teilchenverfestigung. Die Zulegierung von Nb ist optional und der Gehalt liegt zwischen 0,01 bis 0,2 Gew.-%.

Wolfram W wirkt als Karbidbildner und erhöht somit die Zugfestigkeit deutlich. Die Zulegierung von W ist optional und der Gehalt liegt zwischen 0,01 bis 0,2 Gew.-%.

Hierbei wird der Zusatzdraht vorteilhafter Weise mit einer Temperatur von 5 bis 40 °C, vorzugsweise 15 bis 25 °C, dem Schmelzbad zugeführt. Diese Temperatur ist die jeweilige Umgebungstemperatur. Eine Aufheizung beziehungsweise Kühlung des Zusatzdrahts ist somit nicht vorgesehen. Es ist auch denkbar, den Zusatzdraht vor der Zuführung in das Schmelzbad aufzuheizen.

Im Zusammenhang mit dem Laserstrahlschweißen beziehungsweise Laser- Metallschutzgas-Hybridschweißen wird das Schmelzbad vorteilhafter weise ausschließlich mittels eines Laserstahls erzeugt. Zusätzlich kann auch mit dem Lichtbogen eines Laser-Metallschutzgas-Hybrid-Prozesses das Schmelzbad erzeugt werden. Die chemische Zusammensetzung des Zusatzdrahts ist besonders auf eine

Beschichtung abgestimmt, die als aluminiumbasierte Legierung der Beschichtung neben Aluminium eines oder mehrere der Elemente Fe, Si, Mg oder Cr enthält oder eine AISi-Legierung ist.

Maßgeschneiderte und geschweißte Platinen aus Stahlblech, die auch als Tailored Welded Blanks (TWB) bekannt sind, bedingen vorzugsweise, dass die zu fügenden Platinenteile in Bezug auf Werkstoffgüte, Dicke und/oder Beschichtungen

voneinander abweichen beziehungsweise in einer der vorgenannten technischen Spezifikationen wie Werkstoffgüte, Dicke und/oder Beschichtung artgleich sind.

Die chemische Zusammensetzung des Zusatzdrahts ist besonders auf einen

Grundwerkstoff der zu fügenden Platinenteile einerseits aus Mangan-Bor-Stahl, wie beispielsweise 22MnB5 oder ein vergleichbarer mit höherer Festigkeit, beispielsweise ein 30MnB5 oder fester, und andererseits aus nicht presshärtbarem Stahl beziehungsweise Mangan-Silizium-Stahl, wie beispielsweise HC340LA, abgestimmt. Die zu fügenden Platinenteile sind jeweils mit der Beschichtung versehen.

Auch eignet sich die chemische Zusammensetzung des Zusatzdrahts hervorragend, um aus den erfindungsgemäß hergestellten maßgeschneiderten Platinen

pressgehärtete Bauteile, insbesondere als Karosserie- oder Fahrwerksbauteile für die Automobilindustrie, herzustellen. Hierbei sind insbesondere keine Härteeinbrüche oder inhomogene Härteverläufe im Bereich der Schweißnaht auch nach dem

Presshärten festzustellen.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Legierungskonzept für den Zusatzdraht an sich, der speziell auf eine Verwendung für das stoffschlüssige Verbinden von mindestens zwei Platinenteilen zu einer maßgeschneiderten Platine, von denen mindestens ein Platinenteil aus einem presshärtbaren Mangan-Bor-Stahl ist und von denen mindestens ein Platinenteil zumindest einseitig mit einer

Beschichtung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung versehen ist, mittels Laserstrahlschweißen oder Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen unter Verwendung von Schutzgas abgestimmt ist. Die alternativen chemischen

Zusammensetzungen des Zusatzdrahtes an sich entsprechen den zuvor

beschriebenen Angaben zum Verfahren und den dort beschriebenen Vorteilen. Auch bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verwendung des

vorbeschriebenen Zusatzdrahtes für ein Verfahren zum Herstellen einer

maßgeschneiderten Platine aus mindestens zwei Platinenteilen, von denen mindestens ein Platinenteil aus einem presshärtbaren Mangan-Bor-Stahl ist, von denen mindestens ein Platinenteil zumindest einseitig mit einer Beschichtung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung versehen ist und die mindestens zwei Platinenteile mittels Laserstrahlschweißen oder Laser-Metallschutzgas- Hybridschweißen unter Verwendung von Schutzgas und unter Zuführung des

Zusatzdrahts verbunden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Ergebnisse zugehöriger Versuche werden anschließend an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht eines Laserstrahlschweißprozesses mit

Zusatzdraht,

Figur 2 ein Übersichtsschliffbild aus dem Bereich einer Schweißnaht einer

erfindungsgemäßen maßgeschneiderten und beschichteten Platine 2,

Figur 3 eine Ergebnisdarstellung einer Härteverlaufsprüfung über einen Ausschnitt von Figur 2,

Figur 4 ein weiteres Übersichtsschliffbild aus dem Bereich einer Schweißnaht erstellt unter Verwendung eines herkömmlichen Zusatzdrahtes,

Figur 5 eine Ergebnisdarstellung einer Härteverlaufsprüfung über einen Ausschnitt von Figur 4.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Laserstrahlschweißprozesses 1 , mit der gemäß der vorliegenden Erfindung eine maßgeschneiderte Platine 2 hergestellt werden kann. Der Laserstrahlschweißprozess 1 besteht in üblicher weise im Wesentlichen aus einem Laserschweißkopf 1a, dem eine Schutzgasleitung 1 b und eine Zusatzdrahtführung 1c zugeordnet sind. Auch weist der

Laserstrahlschweißprozess 1 eine Unterlage 1d für die zu fügenden Platinenteile 2a, 2b der maßgeschneiderten Platine 2 auf. Der oberhalb der horizontal ausgerichteten und zu fügenden Platinenteile 2a, 2b angeordnete Laserschweißkopf 1a, von dem nur eine Schutzdüse für eine Fokussieroptik 1e, dargestellt ist, dient dazu, einen

Laserstrahl 3 auf einen vorzugsweise linearen Fügestoß zwischen den zu fügenden Platinenteile 2a, 2b zu richten, um ein Schmelzbad 4 aus den aufschmelzenden Platinenteilen 2a, 2b für ein formschlüssiges Verbinden der Platinenteile 2a, 2b zu erzeugen. Hierfür wird der Laserstrahl 3 über die Fokussieroptik 1e entsprechend fokussiert und ausgerichtet. Als Strahlquelle für den Laserstrahl 3 wird ein

Festkörperlaser, insbesondere ein Scheibenlaser, mit einer Leistung im Bereich von 4 bis 6 kW eingesetzt. Hierbei wird das Schmelzbad 4 ausschließlich von dem

Laserstrahl 3 erzeugt. Der Schweißvorgang an sich erfolgt unter einem geeigneten Schutzgas 5, das über die Schutzgasleitung 1b auf das Schmelzbad 4

beziehungsweise einen Fokusbereich des Laserstrahls 3 gerichtet ist. Als Schutzgas 5 wird reines Argon oder ein Gemisch aus Argon und Kohlendioxid und/oder Helium eingesetzt. Außerdem wird dem Schmelzbad 4 ein Zusatz in Form eines

Zusatzdrahtes 6 beigefügt, der über die Zusatzdrahtzuführung 1c dem Schmelzbad 4 zugeführt wird. Aufgeschmolzen wird der Zusatzdraht 6 über den Laserstrahl 3 beziehungsweise das Schmelzbad 4. Der Zusatzdraht 6 wird dem Schmelzbad 4 bei Raumtemperatur zugeführt. In diesem Zusammenhang wird unter Raumtemperatur eine Umgebungstemperatur im Bereich von 5 °C bis 40 °C, vorzugsweise im Bereich von 15 °C bis 25 °C, verstanden. Ein aktives Erhitzen oder Kühlen des Zusatzdrahts 6 vor dem Einsatz ist nicht erforderlich, ist aber als Prozessoption zulässig.

Der Laserstrahlschweißvorgang an sich erfolgt mit dem vorbeschriebenen

Laserstrahlschweißprozess 1 unter Einsatz von Schutzgas 5 und Zusatzdraht 6, um die beiden Platinenteile 2a, 2b stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Für den Schweißvorgang wird die vorhandene Beschichtung 2d auf den beiden Platinenteilen 2a, 2b nicht vorher abgetragen. Die sich bis an die zu verschweißenden Ränder der Platinenteile 2a, 2b erstreckende Beschichtung 2d wird im Bereich der Schweißnaht mit aufgeschmolzen und ist Bestandteil des Schmelzbads 4.

Der Zusatzdraht 6 weist beispielsweise folgende in der Tabelle 1 dargestellte chemische Zusammensetzungen in Gew.-% auf. Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen sind in der Tabelle 1 nicht gesondert aufgeführt. Der Zusatzdraht 6 kann als Massivdraht oder alternativ als Fülldraht ausgebildet sein.

Tabelle 1

Die Zusammensetzung des Zusatzdrahtes 6 ist so gewählt, dass die während des Schweißvorgangs aufgeschmolzene und in das Schmelzbad 4 gelangte AlSi- Beschichtung wirksam reduziert wird. Auch bewirkt der Zusatzdraht 6 eine

Verdünnung der in das Schmelzbad 4 gelangten AISi-Beschichtung und auch eine Homogenisierung des Schmelzbads 4. Zusätzlich erfolgt eine Kompensation der durch die in das Schmelzbad 4 gelangten Beschichtung 2d möglicherweise geschwächten Gefügebereiche durch die Bildung der festigkeits- und

härteerhöhenden Karbide. Außerdem erfolgt eine Homogenisierung des Schmelzbads 4 durch die feinverteilten Karbide.

Auch zeigt die Figur 1 , dass die auf der Unterlage 1d ruhenden und zu fügenden Platinenteile 2a, 2b jeweils aus einem Grundwerkstoff 2c und Beschichtungen 2d an der Ober- und Unterseite bestehen. Der Grundwerkstoff 2c der beiden Platinenteile 2a, 2b ist 22MnB5, ein presshärtbarer Mangan-Bor-Stahl und die Beschichtung 2d aus einer AISi-Legierung, die durch Schmelztauchen aufgebracht ist. Der

presshärtbare Mangan-Bor-Stahl kann auch beispielsweise 30MnB5 oder fester sein oder kann auch kombiniert mit einem nicht presshärtbaren Stahl, beispielsweise mit einem HC340LA, gefügt werden. Die vorzugsweise linearen Fügekanten der

Platinenteile 2a, 2b liegen stumpf aneinander mit einem sogenannten Nullspalt. Unter einem Nullspalt ist in diesem Zusammenhang, ein Spalt von weniger als 0,8 mm, insbesondere weniger als 0,4 mm, zu verstehen. Die AISi-Legierung kann einen Al- Gehalt im Bereich von 70 bis 90 Gew.-% AI aufweisen. Die Platinenteile 2a, 2b beziehungsweise dessen Grundwerkstoffe 2c weisen eine Dicke von 0,5 bis 4,0 mm, vorzugsweise 0,8 bis 3,0 mm, und die Beschichtung 2d eine Dicke von maximal 200 pm auf. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Platinenteile 2a, 2b eine unterschiedliche Dicke auf. Das erste Platinenteil 2a hat beispielsweise eine Dicke von 1 ,0 mm und das zweite Platinenteil 2b von 1 ,5 mm. Im Bereich des Stumpfstoßes der beiden Platinenteile 2a, 2b besteht somit ein einseitiger Dickensprung von 0,5 mm. Dieser Dickensprung kann selbstverständlich auch doppelseitig sein und andere Werte aufweisen.

Bevorzugt werden die maßgeschneiderten Platinen 2 als Halbzeuge an die

Automobilindustrie geliefert und dort weiterverarbeitet. Als Weiterverarbeitung kommt eine Umformung, insbesondere ein Presshärten, in Frage, um aus den

maßgeschneiderten Platinen 2 Karosserie- oder Fahrwerksbauteile herzustellen, die dann an verschiedenen Stellen des Automobils jeweils die gewünschten

Eigenschaften aufweisen. Unter Presshärten wird in üblicher weise das

Warmumformen eines härtbaren Stahls und eine anschließende schnelle Abkühlung verstanden. Mindestens ein Platinenteil 2a, 2b - beispielsweise aus 22MnB5 - der maßgeschneiderten Platine 2 weist vor dem Presshärten eine Streckgrenze Re von mindestens 300 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 480 MPa und eine Bruchdehnung A80 von mindestens 10 % auf. Der presshärtbare Mangan-Bor-Stahl kann auch 30MnB5 sein. Nach dem Presshärten mit einer Warmumformung bei etwa 900 bis 950 °C und anschließendem schnellen Abkühlen (Standard-Abkühlrate 27 K/s oder größer) weist mindestens ein Platinenteil 2a, 2b der maßgeschneiderten Platine 2 eine Streckgrenze Re von mindestens 1.100 MPa, eine Zugfestigkeit Rm im Bereich von 1.500 bis 2000 MPa und eine Bruchdehnung A80 von etwa 5,0 % auf.

Derartige Karosserie- oder Fahrwerksbauteile sind am Automobil zum Beispiel ein Hauptboden, ein Längsträger, ein Querträger, eine Seitenwand, A-, B-, C-Säulen, eine Stirnwand, ein Heckmittelstück, eine Verstärkung des Kotflügels und Innentüren. Grundsätzlich sind aber auch andere Karosserie- oder Fahrwerksbauteile oder Einsatzfelder wie beispielsweise der Maschinenbau oder Baubereich denkbar. In der Figur 2 ist ein Übersichtsschliffbild aus dem Bereich einer Schweißnaht einer erfindungsgemäßen maßgeschneiderten Platine 2 gezeigt. Hierfür wurden zwei Platinenteile aus 22MnB5 mit je einer Dicke von 1 ,50 mm und einer AlSi- Beschichtung mittels Laserstrahlschweißen verbunden. Das Laserstrahlschweißen erfolgte mit Laserleistung: P = 5,0 kW, einem Vorschub: v = 5,9 m/min, einem Zusatzdrahtvorschub: vD = 3,0 m/min, einem Draht-0: 1 ,0 mm, einer Drahtgüte wie der zuvor beispielhaft beschriebene Massivdraht, 30° schleppend, Fokuslage: - 7,0 mm, Schutzgas: 12 l/min Corgon 10. Anschließend wurde diese maßgeschneiderte Platine 2 mit einer Standard-Presshärterroute ohne entsprechende Umformung gehärtet. Hierfür erfolgte ein Aufheizen auf 950 °C und Halten von 6 min auf dieser Temperatur und dann ein Abkühlen mit einer Kühlrate von 27 K/sek auf

Raumtemperatur. In diesem Schliff sind Messpunkte einer Härteverlaufsprüfung zur Bewertung der Güte der Schweißnaht eingezeichnet.

Die Figur 3 zeigt die Ergebnisse der Härteverlaufsprüfung über den

Schweißnahtbereich. Es ist ersichtlich, dass insbesondere im Bereich der

Schweißnaht es zu keiner Schwächung der erfindungsgemäß hergestellten maßgeschneiderten Platine 2 gekommen ist. Die ermittelten Messwerte liegen im Bereich 480 bis 580 HV 0.5. Der Querschliff zeigt einen gewünschten sehr homogenen Härteverlauf.

In Figur 4 ist ein weiteres Übersichtsschliffbild aus dem Bereich einer Schweißnaht erstellt unter Verwendung eines herkömmlichen und somit nicht erfindungsgemäßen Zusatzdrahtes dargestellt. Die hierzu gehörige Ergebnisdarstellung in Figur 5 zu einer Härteverlaufsprüfung über den Ausschnitt von Figur 4 zeigt erwartungsgemäß, dass im Bereich der Schweißnaht ein Härteeinbruch vorliegt.

Im Zusammenhang mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist das

Laserstrahlschweißen zum Fügen der Platinenteile und hierzu durchgeführte

Versuche beschrieben worden. Grundsätzlich denkbar und machbar ist, anstatt des Laserstrahlschweißens das Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen einzusetzen. Bekanntermaßen zeichnet sich das Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen durch kurze Schweißzeiten und geringe Schweißnahtgesamtkosten aus. Das Laser- Metallschutzgas-Hybridschweißen ist eine Kombination aus einem

Laserstrahlschweißverfahren und einem Lichtbogenschweißverfahren. Hierbei arbeiten ein fokussierter Laserstrahl und der Lichtbogen zusammen in einem gemeinsamen Schmelzbad. Das Laser-Metallschutzgas-Hybridschweißen vereint die Vorteile beider Verfahren, die in einem sehr stabilen Schweißprozess mit hoher Abschmelzleistung, einem hohen thermischen Wirkungsgrad, einem schmalen, tiefen Einbrand, einem geringen Wärmeeintrag verbunden mit geringsten Bauteilverzügen und eine hohe Schweißgeschwindigkeit zu sehen sind.

Bezugszeichenliste

1 Laserstrahlschweißprozess 1a Laserschweißkopf

1 b Schutzgasleitung

1c Zusatzdrahtzuführung 1d Unterlage

1e Fokussieroptik

2 maßgeschneiderte Platine 2a erstes Platinenteil 2b zweites Platinenteil 2c Grundwerkstoff

2d Beschichtung

3 Laserstahl

4 Schmelzbad

5 Schutzgas

6 Zusatzdraht