用于通过在初始阶段和最终阶段中的强度再分配来焊接含金属的弯曲的棒形导体的方法；相应的棒形导体组件以及该棒形导体组件的应用

摘要

一种用于激光焊接棒形导体(1a，1b)的方法，其中，棒形导体(1a，1b)由含铝的棒形导体材料构成，所述含铝的棒形导体材料具有至少75％重量百分比的铝含量，两个棒形导体(1a，1b)布置为部分地重叠和并排地定位并且借助于加工激光束(11)彼此焊接，在并排地放置的棒形导体(1a，1b)的共同的基面(7)上形成焊珠(19)，通过所述焊珠将棒形导体(1a，1b)彼此连接，其特征在于，在激光焊接棒形导体(1a，1b)时，如此引导加工激光束(11)，并且在此将加工激光束(11)的焊接轮廓(12)相对于棒形导体(1a，1b)定位，并且将加工激光束(11)沿着焊接轮廓(12)相对于棒形导体(1a，1b)的进给速度v如此选择，以使得：‑在激光焊接棒形导体(1a，1b)期间，焊珠(19)具有非液态氧化物表层(14)，液态的棒形导体材料(15)在激光焊接棒形导体(1a，1b)期间积聚在所述非液态氧化物表层内部，‑其中，在激光焊接棒形导体(1a，1b)期间，非液态氧化物表层(14)仅在焊珠(19)的向上指向的端侧(20)处相应于焊接轮廓(12)地由加工激光束(11)部分地破开，‑其中，在激光焊接棒形导体(1a，1b)期间，非液态氧化物表层(14)在焊珠(19)的周面区域(21)中保持未损坏，该周面区域背离上端侧(20)向下朝向棒形导体(1a，1b)并且围绕整个焊珠(19)延伸。本发明提供一种用于激光焊接由含铝的合金构成的棒形导体的方法，借助该方法能够产生具有高度可靠性的可用的焊接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于激光焊接用于电动机或发电机的棒形导体、优选地弯曲的棒形导体、特别是发卡的方法。

背景技术

棒形导体由含铝的棒形导体材料构成，所述含铝的棒形导体材料具有至少75％重量百分比的铝含量、优选地至少90％重量百分比的铝含量，

其中，两个棒形导体布置为部分地重叠和并排地定位并且借助于加工激光束彼此焊接，在并排地放置的棒形导体的共同的基面上形成焊珠，通过所述焊珠将棒形导体彼此连接，

特别是其中，共同的基面水平地定向。

这种方法由赫尔佐根拉特(德国北莱茵-威斯特法伦州)的Clean-Lasersysteme公司的互联网出版物“STATOR HAIRPINS AUS ALUMINIUM ENTLACKEN UND SCHWEIβEN-GROβESEINSPARPOTENZIAL”已知，参见

在制造电动机或发电机时，除了绕线定子以外，现今还使用由金属的、通常弯曲的棒形的导体(“棒形导体”)、特别是所谓的发卡(Hairpins)构成的定子。棒形导体布置为使得其相应于所设置的电连接并且然后彼此焊接，以便以此方式形成电磁体。与绕线定子相比，发卡技术实现重量、成本和效率方面的优点。

在此通常借助于激光束焊接棒形导体。为此，将激光束典型地指向两个重叠的、通常彼此抵靠的棒形导体的端侧面。因此，热量被引入棒形导体，棒形导体熔化，在凝固之后，棒形导体通过凝固的焊珠彼此连接。

在焊接时必须产生足够大的横截面，电流可以通过该横截面在两个棒形导体之间流动。在未正确实施焊接时，在操作期间可能导致欧姆发热、有效性损失或不可用的电动机。

到现在为止，主要使用由铜制成的棒形导体。由后续公开的德国专利申请10 2020113 179.8已知了用于焊接含铜的棒形导体的实例。

在前述互联网出版物中，Clean-Lasersysteme公司提出了直接加工由替代铜的铝构成的发卡。为此，由铝构成的发卡在真空中彼此焊接。由铝构成的发卡的使用应特别具有成本优点。没有提及关于该方法的进一步细节。

然而，由铝构成的发卡的焊接在实践中已经证明是困难的。通过激光束产生的焊珠在焊接过程期间容易跑偏，因此往往无法获得足够的用于传导电流的横截面，并且焊接不可用。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于激光焊接含铝合金的棒形导体以便形成高度可靠的可用的焊接、特别是获得足够大的用于传导电流的横截面的方法。

该任务根据本发明通过引言中所述类型的方法来实现，该方法的特征在于，

在激光焊接棒形导体时，如此引导加工激光束，并且在此将加工激光束的焊接轮廓相对于棒形导体如此定位，并且将加工激光束沿着焊接轮廓相对于棒形导体的进给速度v如此选择，以使得：

-其中，在激光焊接棒形导体期间，所述焊珠具有非液态氧化物表层，液态的棒形导体材料在激光焊接棒形导体期间积聚在所述非液态氧化物表层内部，

-其中，在激光焊接棒形导体期间，非液态氧化物表层仅在焊珠的向上指向的端侧处相应于焊接轮廓地由加工激光束部分地破开，

-其中，在激光焊接棒形导体期间，非液态氧化物表层在焊珠的周面区域中保持未损坏，该周面区域背离上端朝向下朝向棒形导体并且围绕整个焊珠延伸。

在根据本发明的方法的框架内提出，通过在焊接两个含铝棒形导体时合适的过程控制实现，非液态氧化物层(“氧化物表层”)形成在工艺区的区域中并且在该方法过程中保持稳定。然后在氧化物表层下方形成液态的棒形导体材料，该液态的棒形导体材料通过氧化物表层被保持在焊珠的限定的形状中。由此可以可靠地产生可用的焊接。

在焊接两个含金属的棒形导体时，形状稳定的焊珠的产生是重要的，因为所获得的焊珠的质量对棒形导体之间的电流传导特性有影响。在熔化温度，铝的粘度和表面张力比铜低得多。这就是为什么在焊接期间，含铝合金的低粘度熔体倾向于以不受控制的方式流出进行焊接的工艺区的区域。这会导致焊珠严重变形或不完全成形，从而导致电流可在其中流动的棒形导体之间的横截面减小。

通过使用含铝棒形导体带来的优点、例如上面已经提到的成本节约以及重量减轻(元素铜的具有8.96g/cm

在根据本发明的方法中，选择进行该过程的方式，以使得在激光焊接棒形导体期间，在工艺区的区域中存在非液态氧化物层(“氧化物表层”)。氧化物表层规避了含铝合金熔体的粘度和表面张力低的缺点。氧化物表层使熔体的形状保持均匀，并形成周面区域(“侧表面”)，该周面区域使熔体向上定向并限制其到侧面。由此产生均匀的焊珠并防止熔体流到侧面。熔体的粘度和表面张力不再重要。

存放在空气中的铝会自发形成一层薄薄的氧化铝(自钝化)，以防其腐蚀。因此，在焊接方法开始时，棒形导体材料已经被氧化物表层覆盖，在氧化物表层下方可以形成并积聚液体熔体。在激光焊接期间，与之前的实心棒形导体的氧化物表层的厚度相比，氧化物表层的厚度会增大，特别是由于激光焊接期间达到的温度。此外，在该方法期间，在熔融铝暴露的位置处，特别是在氧化物表层中由加工激光束破开的位置处，可以自发地形成新的氧化铝。在实施该方法期间，使用在激光焊接开始前存在的氧化物表层和/或在激光焊接期间新形成的氧化物表层，在基本上全部时间内，氧化物表层保持限制正在形成或正变大的焊珠。

在本发明的框架内，该过程控制以这样的方式进行，以使得熔体的动态特性受到限制，特别是靠近于周面区域受到限制，并且防止在周面区域中形成熔体可能以不受控制的方式流出的裂纹，裂纹可能导致焊珠不均匀。为了限制熔池的动态特性，加工激光束可以特别是以足够低的进给速度沿着焊接轮廓。此外，为了避免在焊珠的氧化物表层的周面区域中出现裂纹，可以选择焊接轮廓，以使得焊接轮廓与棒形导体的周边(或与棒形导体的朝向激光束的那侧的周边，“端侧”)充分间隔开。在所述条件下，氧化物表层的稳定性得到提高。

在棒形导体的激光焊接过程中，会在氧化物表层下方形成熔池。这是可能的，因为元素形式的铝的熔化温度为≈660℃，明显低于氧化铝的≈2070℃的熔化温度(取决于大气条件，加工激光束也会引起Al

加工激光束基本上仅在加工激光束入射到氧化物表层上的区域中与氧化物表层相互作用。加工激光束仅沿着其焊接轮廓破开氧化物表层，因此焊接轮廓产生破开(或液体)的轨迹，并且在焊接轮廓内部也可能有破开(或液体)的区域。在所有其他方面，氧化物表层得以维持并将熔融的棒形导体材料保持在一起并保持形状。

加工激光束作用完成后，仍由氧化物表层保持形状的熔池冷却下来。凝固时产生限定的焊珠，其中，所连接的棒形导体具有足够大的横截面并确保电流传导足够良好。可靠地产生可用的焊接。

本发明的优选的变体

在根据本发明的方法的一个优选的变体中设置，

将加工激光束的焊接轮廓相对于棒形导体如此定位，以使得对于焊接轮廓与共同的基面的外边缘的最小间距d以及共同的基面沿着最小间距d所在的方向的延伸尺寸L适用的是：

d≥0.15*L，优选地d≥0.20*L，特别优选地d≥0.25*L。在此涉及在实践中已被证明有效的间距d，并且通过该间距可以使特别是在周面区域中的氧化物表层造成损坏的可能性降到最低。

一个变体是特别优选的，其中，将加工激光束的焊接轮廓相对于棒形导体如此定位，以使得对于焊接轮廓与共同的基面的外边缘的最小间距d适用的是：

d≥0.6mm，优选地d≥0.8mm，特别优选地d≥1.0mm。这也涉及间距d，该间距在实践中已被证明是有效的，并且通过该间距可以将对氧化物表层、特别是在周面区域中造成损坏的可能性降到最低。

在有利的变体中，对于加工激光束沿着加工激光束的焊接轮廓相对于棒形导体的进给速度v适用的是：

v≤1600mm/s，优选地v≤1200mm/s，特别优选地v≤800mm/s。进给速度v对非液态氧化物表层下方产生的熔体的动态特性有影响。在指定的进给速度下，在实践中，氧化物表层表现出良好的稳定性，并形成均匀地成形的焊珠。

一个变体是优选的，其中，激光焊接在含氧气氛中、特别是在空气中进行。含氧气氛使焊珠的氧化物表层稳定，并有助于在暴露的铝熔体上、例如在加工激光束的轨迹中快速重新形成氧化铝。此外，可以容易地建立含氧气氛；特别是当使用空气时，不需要附加的结构。

在根据本发明的方法的一个优选的变体中设置，至少在棒形导体的激光焊接的后半段时间中，非液态氧化物表层保持未损坏的周面区域在焊珠的高度的至少3/4上、优选地焊珠的高度的至少9/10上延伸。由此确保形成形状稳定且均匀的焊珠，焊珠的高度在焊珠的可用的横截面上在棒形导体之间建立起在实践中足够的电流电传导。通常，周面区域实际上在焊珠的整个高度上延伸。

一个变体也是优选的，其中，两个棒形导体以端部区域彼此平行地并且彼此抵靠地布置，特别是其中，棒形导体的端部区域面状地被压在彼此上，棒形导体的前端面关于棒形导体的端部区域的纵向延伸的方向位于大致相同的高度上，并且将加工激光束指向棒形导体的前端面，并且由此前端面提供共同的基面，在该共同的基面上形成焊珠。通过端面布置在大致相同的高度上实现，由加工激光束在端面处形成的相应熔体可以毫无问题地组合以形成共同的、均匀地成形的(球形)焊珠，并且特别是共同的焊珠不必形成斜坡。彼此抵靠的端部区域降低了共同的焊珠的熔体在棒形导体之间流出的风险。通过将端部区域压在一起，可以使彼此抵靠的端部区域之间剩余的间隙最小化。

该变体的一个进一步方案是有利的，该进一步方案设置，棒形导体的端部区域大致竖直地向上指向，特别是其中，前端面大致水平地定向。在这种布置中，加工激光束可以容易地到达端面。端面的水平定向实现使形成的熔体不会受到任何下坡力并且焊珠是稳定的。

一个进一步方案也是优选的，其中，加工激光束大致垂直地射到前端面上。由此实现特别稳定的蒸气毛细管，并且降低熔池动态特性。使形成限定的焊珠变得容易。

一个变体是优选的，该变体设置，棒形导体至少靠近于共同的基面、特别是在相应的端部区域中分别具有矩形横截面，该矩形横截面具有0.2mm和10mm之间、优选地1mm和8mm之间、特别优选地2mm和6mm之间的边长，特别是其中，在相应的棒形导体中，长边长L

此外，一个变体是优选的，该变体设置，焊接轮廓与共同的基面的外边缘之间朝相应的长边缘的方向的最小间距d

在一个有利的变体中，加工激光束具有激光功率P，其中，

0.5kW≤P≤20kW，

优选地2kW≤P≤10kW，

特别优选地4kW≤P≤8kW，

和/或加工激光束的波长为400nm和1200nm之间。加工激光束的所述激光功率和波长在实践中已被证明对于根据本发明的方法是特别有效的。特别是在焊接过程期间可以获得焊珠的均匀形成。

一个变体是特别优选的，其中，焊接轮廓被选择为线形的、圆形的或椭圆形的并且在激光焊接棒形导体期间被多次经过，特别是其中，焊接轮廓借助扫描光学器件产生。通过在激光焊接棒形导体期间多次经过焊接轮廓可以均匀地分配加工激光束的能量，并且在此通过相应次数的经过可以将实际任意期望的能量引入到棒形导体中。避免局部过热。总体而言，可以实现焊珠的特别均匀的形成。扫描光学器件典型地构造有镜面和两个压电致动器，以使得能够以低的耗费将焊接轮廓设置在棒形导体或焊珠上并且精确地、特别是还以下述速度经过焊接轮廓，该速度通过机械地移动工件或激光头无法达到或者仅仅困难地达到。焊接轮廓的形状可以与要焊接的棒形导体的形状和定向相匹配。

此外，一个变体是优选的，其中，至少暂时将具有芯部和环部的成形激光束选择为加工激光束，所述环部环形地围绕芯部，特别是其中，成形激光束借助二合一光纤产生，该二合一光纤具有芯光纤直径KFD，其中，11μm≤KFD≤300μm，优选地50μm≤KFD≤100μm，并且该二合一光纤具有环光纤直径RFD，其中，50μm≤RFD≤1000μm，优选地200μm≤RFD≤400μm。成形激光束的使用使得可以总体上降低熔池动态特性，并且例如飞溅物形成或气孔形成等焊接缺陷被最小化，特别是在该方法的开始和结束时。芯部中的激光功率的功率分量可以在20％和100％之间、优选地在20％和80％之间、特别优选地在40％和60％之间被选择或改变。激光功率在芯部与环部之间的分布可以选择为如果需要的话在整个焊接过程中是恒定的，则通常具有芯部中的40-60％的功率分量P

在该变体的一个优选的进一步方案中，芯部中的激光功率的功率分量P

进一步方案同样是优选的，其中，芯部中的激光功率的功率分量P

在本发明的框架内也涉及一种棒形导体组件，其包括借助根据本发明的上述方法焊接的至少两个棒形导体。在焊接时形成的焊珠均匀地成形，并可靠地为焊接的棒形导体之间的电流流动提供足够的横截面。典型地，将多个棒形导体(例如在定子承载件中)依次相继地焊接，其中，棒形导体在两个腿处与另外的棒形导体焊接(或者在位于末端的棒形导体的情况中与电源连接件焊接)。

此外，本发明包括一种棒形导体组件的应用，棒形导体组件分别通过借助根据本发明的上述方法焊接各两个棒形导体来制造，并且棒形导体组件安装在电动机或发电机中。棒形导体的焊接特别可靠，因此也很好地适用于电动机和发电机中出现的高电流强度。在设置用于移动应用(例如电动车辆)的电动机的情况下，由含铝的棒形导体材料构成的棒形导体的小的固有重量是特别有利的。

本发明的另外的优点由说明书和附图得出。根据本发明，上述特征和还进一步解释的特征同样可以相应地自身单个地或者多个任意组合地被使用。所示和所描述的实施例不应被理解为穷举，而是具有用于概述本发明的示例性的特征。

附图说明

在附图中示出并且借助实施例具体地阐述本发明。附图中：

图1以示意性的侧视图示出部分地重叠布置的两个弯曲的棒形导体，在本发明的框架内，这两个弯曲的棒形导体彼此焊接；

图2以示意性的斜视图示出在开始根据本发明的激光焊接之前的、图1的两个棒形导体的彼此抵靠的端部区域；

图3以示意性的侧视图示出在根据本发明的激光焊接期间的、图2的两个棒形导体以及所形成的焊珠；

图4示出图2的两个棒形导体的端部区域的示意性的俯视图；

图5示出共同的基面为正方形的变体中的两个棒形导体的端部区域的示意性的俯视图；

图6a以横截面图示出具有芯部和环部的、用于本发明的成形加工激光束的示意图；

图6b以横截面图示出具有芯光纤和环光纤的用于本发明的示例性的二合一光纤的示意图，借助所述二合一光纤可以提供用于根据本发明的激光焊接的成形激光束；

图7示出在激光焊接两个棒形导体期间用于本发明的成形加工激光束的芯部激光功率的作为时间函数的图表；

图8a示出在焊珠的氧化物表层反复破损并形成不均匀的焊珠的条件下直接在两个含铝棒形导体的激光焊接结束后的实验图像；

图8b示出在根据本发明的方法的条件下直接在两个含铝棒形导体的激光焊接结束后的实验图像，在该条件中，周面区域中的焊珠的氧化物表层保持未损坏并且形成均匀的焊珠。

具体实施方式

图1以示意性的侧视图示出两个含铝弯曲的棒形导体1a，1b。棒形导体1a，1b构造为所谓的发卡，所述棒形导体用于制造电动机器、例如电动机或发电机。棒形导体1a，1b分别是大致U形的，并且分别具有两个腿2a，3a和2b，3b以及中间部分4a，4b，中间部分将相应的腿对彼此连接。

棒形导体1a，1b应该彼此能导电地连接。为此，根据本发明，棒形导体1a，1b在其端部区域5a，5b彼此焊接。为了焊接，第一棒形导体1a的腿3a和第二棒形导体1b的腿3b重叠地布置，在这里所示的变体中彼此抵靠地布置。

对于棒形导体1a，1b使用含铝的棒形导体材料，所述含铝的棒形导体材料具有至少75％重量百分比的铝含量、优选地至少90％重量百分比的铝含量。所考虑的可能的含铝的棒形导体材料是例如1000至6000系列的铝合金组(例如材料EN AW-1050A)。

图2以示意性的斜视图示出根据本发明在开始激光焊接前的两个棒形导体1a，1b的端部区域5a，5b。坐标系如此选择，以使得x轴指向右侧，y轴指向附图平面内，以及z轴指向上。在这里，两个棒形导体1a，1b的前端面6a，6b高度大致相同并且水平地定向。两个棒形导体1a，1b的前端面6a，6b共同形成共同的基面7。棒形导体1a，1b的端部区域5a，5b在xy平面内分别具有矩形横截面。棒形导体1a，1b的横截面的长边8a，8b在腿3a，3b的端部区域5a，5b彼此抵靠，腿3a，3b压靠在彼此上(未具体示出)。腿3a，3b竖直定向并且彼此平行，以使得两个端面6a，6b以及因此共同的基面7向上定向。

两个端部区域5a，5b应通过使用加工激光束11焊接。为此，在共同的基面7上确定焊接轮廓12，然后加工激光束11应多次经过该焊接轮廓。在这里所示的实施例中，焊接轮廓12被选择为椭圆形的。还可以根据棒形导体的尺寸如何设计以及可能的焊接要求是什么来选择线性焊接轮廓(在此未示出)或圆形焊接轮廓(见图5)。虚线区域13示出棒形导体1a，1b的要借助于加工激光束11的作用而熔化的区域。在有利的实施方式中，加工激光束11沿着焊接轮廓12的光束引导可以通过扫描光学器件(未具体示出)进行。

加工激光束11大致垂直射到共同的基面7上。在此要注意的是，在制造不同对的棒形导体1a，1b期间，加工激光束11的入射角可以典型地略微改变，以便不必太频繁地移动棒形导体1a，1b，该棒形导体通常布置在定子承载件(未具体示出)上。加工激光束11典型地从到基面7上的垂直入射偏离不大于40°、优选地不大于20°。

加工激光束11的激光功率P可以被选择为使得0.5kW≤P≤20kW、优选地2kW≤P≤10kW、特别优选地4kW≤P≤8kW成立。由此可以在实践中实现良好的结果。例如6kW的功率P可以用于焊接两个含铝棒形导体1a，1b。加工激光束11的波长可以在400nm和1200nm之间。这个的示例是450nm(蓝光)、515nm(绿光)、900±100nm(二极管，NIR)、1030nm(NIR)、1064nm(NIR)和1070nm(NIR)的波长。

图3以示意性的侧视图示出根据本发明的图2的两个棒形导体1a，1b连同激光焊接的第二半段中的焊珠19。坐标系如此选择，以使得x轴指向附图的平面外，y轴指向右侧，z轴向上指。可以看到在激光焊接期间棒形导体1a，1b的端部区域5a，5b，在所述端部区域的在此上部的端部处形成焊珠19。

加工激光束11在此可以移动经过焊接轮廓12，所述焊接轮廓位于焊珠19的上端侧20上。由此将热量引入到含铝的棒形导体材料中。在此，液态的棒形导体材料15(虚线参考线，因为液态的棒形导体材料15在很大程度上被覆盖在非液态氧化物表层14下方)、即含铝熔体形成并且积聚在非液态氧化物表层14下方。非液态氧化物表层14然后形成焊珠19的边界并确保维持液态的棒形导体材料15的形状并且防止液态的棒形导体材料15流动。非液态氧化物表层14由加工激光束11局部地破开，在所示的变体中，加工激光束11沿着焊接轮廓12留下破开的轨迹12a。由此沿着破开区域中的轨迹12a的液态的棒形导体材料15暂时暴露。在加工激光束11后方，液态的棒形导体材料15同样开始氧化，从而形成新的氧化物表层14并且轨迹12a再次闭合。在所示的变体中，轨迹12a在焊接轮廓12的圆周的大约1/3上延伸，然后非液态氧化物表层14在焊接轮廓上完全重新生长。根据本发明的方法通常在含氧气氛(例如空气)中进行，因此非液态氧化物表层14可以通过氧化在破开区域中特别快速地重新氧化形成。

非液态氧化物表层14在焊珠19的周面区域21中从上端侧20向下延伸到棒形导体1a，1b的仍然固态的端部区域5a，5b并且围绕整个焊珠19延伸。在这里所示的变体中，非液态氧化物表层14在轨迹12a(以黑色示出)的区域中沿着焊接轮廓12破开，加工激光束11沿着该焊接轮廓移动。暴露的液态的棒形导体材料15被含氧气氛再氧化(图5中未填充的黑色轮廓12的区域)。在这里所示的变体中，上端侧20的非液态氧化物表层14保持未损坏。在其他变体中，焊接轮廓12的内部区域也可以整个被破开并且在焊接过程期间保持基本上被破开(在此未示出)。

焊珠19在z方向上(沿着棒形导体1a，1b的端部区域5a，5b的延伸方向)具有总高度H

焊接结束时，在加工激光束11作用完成后，液态的棒形导体材料15冷却下来，其中，继续由非液态氧化物表层14保持形状，最后凝固。棒形导体1a，1b则通过焊珠19彼此能导电地连接。在此，焊珠19被置于两个棒形导体1a，1b上并且覆盖所述棒形导体的端部处的整个表面区域。两个棒形导体1a，1b之间的能导电的连接的质量基本上由被连接的横截面22确定。被连接的横截面22是能够使电流从第一棒形导体1a传导到第二棒形导体1b中的面。在图3所示的明确定义的焊珠19中，被连接的横截面22相应于焊珠19在棒形导体1a，1b的腿3a，3b的彼此抵靠的长边的接触平面上的横截面。

图4示出图2的两个棒形导体1a，1b的端部区域6a，6b的示意性的俯视图。坐标系如此选择，以使得x轴指向右侧，y轴指向上，z轴从附图平面向外延伸。前端面6a，6b形成共同的基面7，在共同的基面上示出椭圆形焊接轮廓12。棒形导体1a，1b在端部区域5a，5b中分别形成与这里可见的端面6a，6b中的每一个相对应的相应矩形横截面9a，9b。在本变体中，两个棒形导体1a，1b的端部区域5a，5b中的矩形横截面9a，9b是相同的。在实践中，横截面9a，9b的边长通常处于0.2mm和10mm之间、优选地1mm和8mm之间、特别优选地2mm和6mm之间。

矩形前端面6a，6b分别具有长边长L

沿着短边缘17的方向(沿着短边缘)位于焊接轮廓12与共同的基面7的外边缘18之间的最小间距被称为最小间距d

图5示出在共同的基面7正方形地形成的变体中的、类似于图4中所示的两个棒形导体1a，1b的前端面6a，6b的示意性的俯视图。坐标系如此选择，以使得x轴指向右侧，y轴指向上，z轴从附图平面向外延伸。前端面6a，6b在长边缘8a，8b处彼此连贯地抵靠。位于圆形焊接轮廓12与共同的基面7的外边缘18之间的最小间距被称为最小间距d。共同的基面7沿着最小间距d所在的方向具有延伸尺寸L。在这里所示的变体中适用的是约d＝0.25*L。在实践中，焊接轮廓12与共同的基面7的外边缘18之间的最小间距d如此选择，以使得d≥长度L的15％、优选地≥长度L的20％、特别优选地≥长度L的25％。由此在焊接期间在周面区域中将非液态氧化物表层撕开的风险被减小到最小程度。如果例如选择具有L＝4mm的延伸尺寸(这相应于实践中常规的尺寸)的一对棒形导体1a，1b，则最小间距d可以≥0.6mm、优选地≥0.8mm、特别优选地≥1mm。

图5还示出焊接轮廓12上的加工激光束11，该激光束以进给速度v移动经过焊接轮廓12。在实践中已表明，对于加工激光束11，进给速度v可以有利地选择为使得v≤1600mm/s、优选地v≤1200mm/s、特别优选地v≤800mm/s。在如此选择的进给速度v(例如800mm/s)的情况下，液态的棒形导体材料在非液态氧化物表层内部的动态特性很小，并且在非液态氧化物表层的周面区域中形成裂纹的风险特别低。

在根据本发明的激光焊接的框架内有利的是，加工激光束11选择为成形激光束11a，所述成形激光束至少暂时具有芯部23和环部24。图6a示出这种成形激光束11a的光束横截面的实例。环部24围绕芯部23。由此能够特别是在激光焊接开始时和激光焊接结束时减少焊接缺陷。

成形激光束11a例如由二合一光纤27产生；图6b示出示例性的二合一光纤27的横截面，利用该二合一光纤可以提供用于根据本发明的激光焊接的成形激光束。二合一光纤27具有芯光纤25和围绕芯光纤的环光纤26。对于所述二合一光纤27的芯光纤直径KFD可以例如选择11μm≤KFD≤300μm、优选地50μm≤KFD≤100μm，并且对于所述二合一光纤27的环光纤直径RFD可以例如选择50μm≤RFD≤1000μm、优选地200μm≤RFD≤400μm。

芯部中的功率分量P

在根据本发明的激光焊接的一个有利的变体中，其在图7中示出为恒定总激光功率P

两个棒形导体的激光焊接包括第一阶段(初始阶段)EP、主阶段HP和最后阶段(最终阶段)LP，在所述阶段期间，移动经过焊接轮廓(例如多次经过椭圆形轨迹或圆形轨迹)。在此，进给速度典型地可以被选择为在总焊接持续时间GD内是恒定的。在棒形导体的激光焊接的时间上的第一阶段EP(时间点t0和t1之间)中以及在时间上的最后阶段LP(时间点t2和t3之间)中，芯中的激光功率的功率分量P

当成形激光束11a在时间上的第一阶段EP开始时(在时间点t0)射入时，芯中的低的激光功率P

在主阶段HP(时间点t1和t2之间)中，然后以芯中的激光功率的期望的分量P

在主阶段HP之后(从时间点t2起)，芯中的激光功率的分量P

图8a示出直接在激光焊接结束后(也就是说在焊珠凝固之前和在加工激光束起作用之后)的两个含铝棒形导体的实验图像，其中，形成不均匀的焊珠。在该实例中，对于加工激光束的进给速度v选择为v＝3200mm/s，对于加工激光束的激光功率P选择为P＝6kW；激光波长为1030nm，并且总焊接时间为85ms；棒形导体由铝合金EN AW-1050A制成，并且各个发卡的横截面积为2×4mm，具有2mm的圆形直径的焊接轮廓位于发卡的彼此抵靠的端面中心。高进给速度v引起熔体的高动态特性。从而使氧化物层多次破开并且破坏其的联合，并且使低粘度熔体不受控地流动。以所述方式不能获得具有大致球形形状的限定的焊珠。这可以在图8a中的不规

则成形的焊珠和散线的端面处看到。

而图8b示出在根据本发明的方法的条件下直接在激光焊接结束后(在焊珠凝固之前和在加工激光束起作用之后)两个含铝棒形导体的实验图像，其中形成均匀的焊珠。在该实例中，对于加工激光束的进给速度v选择为v＝800mm/s，对于加工激光束的激光功率P选择为P＝6kW；激光波长为1030nm，并且总焊接时间为85ms；棒形导体由铝合金EN AW-1050A制成，并且各个发卡的横截面为2×4mm，具有2mm的圆形直径的焊接轮廓位于发卡的彼此抵靠的端面中心。在这里选择的进给速度v下，周面区域中的非液态氧化物表层在由加工激光束加工时保持未损坏。非液态氧化物表层仅仅在加工激光束的轨迹上被部分地破开。以所述方式可以获得具有完好的非液态氧化物表层和大致球形形状的限定的焊珠，如同在图8b中可以清楚地看到的那样。

附图标记列表

1a，1b 棒形导体

2a，2b (外)腿

3a，3b (内)腿

4a，4b 中间部分

5a，5b 端部区域

6a，6b 前端面

7 共同的基面

8a，8b 长边

9a，9b 横截面

11 加工激光束

11a 成形激光束

12 焊接轮廓

13 区域

14 非液态氧化物表层

15 液态的棒形导体材料

16 长边缘

17 短边缘

18 外边缘

19 焊珠

20 端侧

21 周面区域

22 被连接的横截面

23 芯部

24 环部

25 芯光纤

26 环光纤

27 二合一光纤

d最小间距

d

d

EP第一阶段(初始阶段)

HP 主阶段

H

H

KFD芯光纤直径

LP最后阶段(最终阶段)

L延伸尺寸(沿着最小间距d的方向)

L

L

L

P 激光功率

P

P

P

RFD 环光纤直径

v 进给速度。