DE60210143T2 - Laserschneidverfahren und -vorrichtung - Google Patents

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Das technische Gebiet der Erfindung ist das der Leistungslaser-Schneidverfahren. Noch spezifischer betrifft das technische Gebiet der Erfindung die Laserschneidverfahren, mit denen man Materialien von sehr großer Dicke schneiden kann, insbesondere Materialien wie sie in der Nuklearindustrie oder Schiffsbauindustrie verwendet werden.
  • Stand der Technik
  • Auf diesem Gebiet sind schon mehrere Realisierungen vorgeschlagen worden, etwa US 2001 003 697 A, das als bester Stand der Technik betrachtet wird.
  • Man kennt Laserschneidvorrichtungen mit einem Kopf, in dem sich optische Einrichtungen befinden, die von einem Laserstrahl durchquert werden können. Bei diesem Vorrichtungstyp wird der Kopf durch eine Düse verlängert, die eine Ausgangsöffnung umfasst, durch die der ein Teil zerschneidende Laserstrahl austritt, sowie ein Arbeitsgasstrahl, der dazu bestimmt ist, die Metallpartikel aus der Brennschnittspalte zu blasen. Gemäß dem Stand der Technik sind für dieses Arbeitsgas starke Drücke der Größenordnung 10 bis 20 bar notwendig, insbesondere zum Zwecke der Beseitigung dieser Metallpartikel aus der Brennschnittspalte.
  • Der Brennfleck des Laserstrahls befindet sich nach den Erfahrungen aus dem Stand der Technik vorzugsweise, um eine gute Schnittqualität zu erhalten, ungefähr auf Höhe eines Drittels der Gesamtdicke des zu schneidenden Teils.
  • Generell umfassen die Laserschneidvorrichtungen Düsen, deren Innenprofil speziell ist, da die Form dieser Düsen dem Bedürfnis entspricht, die Form eines Gasstrahls zu optimieren und dessen kinetische Energie zu erhöhen.
  • Nach dem Stand der Technik muss der Brennfleck des Laserstrahls einen kleinen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm haben, um eine möglichst schmale Brennschnittspalte zu erzeugen, wobei die Breite der Brennschnittspalte im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Brennflecks ist.
  • Wenn man jedoch mit solchen Vorrichtungen Teile von großer Dicke schneidet, stößt man auf Probleme, die zu Schneidfehlern führen. Tatsächlich können beim Schneiden von Dicken über 10 mm punktartige Verbindungen zwischen den zu trennenden Teilen zurückbleiben, insbesondere dann, wenn die Dicken zwischen 50 und 100 mm oder darüber liegen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile wenigstens teilweise zu beseitigen, indem ein Laserschneidverfahren vorgeschlagen wird, das eine bessere Schnittqualität und eine höhere Schnittgeschwindigkeit als der Stand der Technik garantiert, insbesondere bei Teilen von großer Dicke.
  • Dazu hat die Erfindung in erster Linie ein Laserschneidverfahren nach dem unabhängigen Patentanspruch zum Gegenstand.
  • Die Tatsache, einen Brennfleck mit einem zwischen 1,5 und 3 mm enthaltenen Durchmesser mit einem zwischen 1 und 3 bar enthaltenen Arbeitsgasdruck zu kombinieren, ermöglicht, die Schnittqualität und die Schnittgeschwindigkeit in Bezug auf die Realisierungen nach dem Stand der Technik wesentlich zu verbessern, insbesondere beim Schneiden von Teilen mit großen Durchmessern, typisch über 50 mm.
  • Es sei präzisiert, dass man hohe Gasdrücke generell benützt, um die geschmolzenen Metallpartikel so gut wie möglich aus der Brennschnittspalte hinauszublasen, nachdem sie diese durchquert haben. Jedoch hat man beobachtet, dass solche Drücke bzw. die daraus resultierenden Gasstrahlgeschwindigkeiten den Metalltropfen, der dem Gasstrom ausgesetzt ist, stark abkühlen. Zudem hat man festgestellt, dass der Abkühlungseffekt, verursacht durch den hohen Druck bzw. die hohe kinetische Energie des Arbeitsgases, so groß werden kann, dass der Laserstrahl dann nicht mehr fähig ist, den Metalltropfen während der gesamten Durchquerung der Brennschnittspalte flüssig zu hasten.
  • Auf diese Weise und konträr zu dem existierenden, oben beschriebenen technischen Vorurteil, dass man mit hohen Gasdrücken arbeiten müsse, um eine hohe kinetische Energie des Gases zur Austreibung der Partikel aus der Brennschnittspalte zu erhalten, hat man festgestellt, dass diese hohen Drücke einen umgekehrten Effekt haben können, indem sie das Fortschreiten des Schneidvorgangs blockieren.
  • Man kann nämlich mit einem Gasarbeitsdruck zwischen 1 und 3 bar den Abkühlungseffekt des Metalltropfens vorteilhaft dämpfen.
  • Zudem ermöglichen die für den Brennfleck vorgesehenen speziellen Dimensionen das Einblasen einer großen Menge des Arbeitsgases ins Innere der Brennschnittspalte, was folglich seine kinetische Energie erhöht, so dass diese einen Wert erreichen kann, der im Wesentlichen demjenigen entspricht, den man mit großen Drücken von 10 bis 20 bar erreicht. Bei einer solchen Konfiguration dringt die große Gasmenge leichter ins Innere der Brennschnittspalte ein und kann die Gesamtheit der geschmolzenen Metallpartikel aus ihr hinausblasen.
  • Schließlich sei präzisiert, dass diese spezielle Charakteristik der Dimension des Brennflecks, die einen größeren Abstand der Wände der Brennschnittspalte voneinander zur Folge hat, dann auch das Viskositätsproblem des geschmolzenen Metalls stark reduziert. Die geschmolzenen Metallpartikel fließen in dieser Brennschnittspalte leichter als in den Brennschnittspalten von geringerer Breite.
  • Bei einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren bietet die Gesamtheit der oben beschriebenen kombinierten Vorteile folglich die Möglichkeit, einerseits Teile von großer Dicke mit hohen Geschwindigkeiten zu schneiden, ohne Restverbindungen stehen zu lassen, und andererseits in Bezug auf den Stand der Technik eine bessere Schnittqualität zu erzielen.
  • Um die Beseitigung des geschmolzenen Metalls aus der Brennschnittspalte weiter zu verbessern, führt der Arbeitsgasstrahl feste Teilchen mit.
  • Vorteilhafterweise erhöhen die mitgeführten festen Teilchen die kinetische Energie des Arbeitsgases ohne den Effekt der Abkühlung des geschmolzenen Tropfens, den man im Falle einer Erhöhung der kinetischen Energie durch einen höheren Einblasdruck des Arbeitsgases verursacht hätte. Außerdem hat sich die Beigabe dieser festen Teilchen als äußerst positiv erwiesen hinsichtlich einer Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit, der Verbesserung des Aussehens bzw. Musters (faciés) des Schnitts oder auch der Zunahme der geschnitten Dicke bei konstanten Parametern.
  • Schließlich ermöglicht diese spezielle Anordnung das Schneiden voller Teile von großer Dicke, aber auch hohler Teile. Das Schneiden hohler Teile kann dann stattfinden ohne der Kontur dieser Teile zu folgen, sondern indem man mehrere Seiten bzw. Wände des Teils gleichzeitig durchschneidet. Zum Beispiel kann man ein hohles Rohr von quadratischem Querschnitt ganz durchschneiden, indem man die Schneidvorrichtung vor einer einzigen Seite vorbeiführt, während es nach dem Stand der Technik notwendig war, die Schneidvorrichtung vor jeder der vier Seiten dieses Rohrs vorbeizuführen.
  • Vorzugsweise befindet sich der Brennfleck des Laserstrahls auf einer oberen Oberfläche eines zu schneidenden Teils, und er dehnt sich über eine Distanz zwischen 40 und 60 mm aus, ehe er die optischen Einrichtungen durchquert. Diese letztere spezifische Eigenschaft trägt nicht unerheblich zu der Reduzierung der Größe und der Kosten der Vorrichtung bei.
  • Schließlich kann der Kopf mit Hilfe fernsteuerbarer Einrichtungen von der Vorrichtung demontiert werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten, nicht einschränkenden Beschreibung hervor.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Beschreibung erfolgt anhand der einzigen beigefügten Figur, die eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Anwendung eines Verfahrens nach einer bevorzugten Realisierungsart der Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Darstellung einer bevorzugten Realisierungsart
  • Die einzige Figur zeigt eine Laserschneidvorrichtung 1 nach einer bevorzugten Realisierungsart der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 arbeitet mit einem Laser des Nd-YAG-Typs, gewählt vor allem wegen der Vorteile, die damit verbunden sind, dass der Laserstrahl 6 durch eine optische Faser geleitet wird, oder auch wegen der Vorteile hinsichtlich der Möglichkeit, über eine bessere Wechselwirkung zwischen diesem Strahl 6 und einem zu schneidenden Teil zu verfügen. Jedoch sei angemerkt, dass auch ein CO2-Laser sich sehr gut zur Anwendung der Erfindung eignet.
  • Die Erfindung ist dazu bestimmt, Teile mit verschiedenen Dicken zu schneiden und noch spezifischer Teile, deren Dicke 50 mm und sogar 100 mm überschreiten kann. Auf jeden Fall schlägt die Erfindung ein Laserschneidverfahren für Teile von großer Dicke vor, wobei die vom Fachmann generell akzeptierte Dicke 10 mm beträgt.
  • Die Leistung der Vorrichtung 1 liegt zwischen ungefähr 4 und 6 kW, wobei dieses Wertintervall der bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik üblichen Leistung entspricht.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst einen Kopf 2 von im Wesentlichen zylindrischer Form mit einem Außendurchmesser von ungefähr 30 mm und einer Länge von ungefähr 250 mm bei einer Nennleistung von 6 kW. Die Werte der Dimensionen sind für eine bevorzugte Realisierungsart der Erfindung gewählt, wobei der Fachmann natürlich fähig ist, sie entsprechend der Leistung der Vorrichtung 1 anzupassen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Im Innern des Kopfes 2 der Vorrichtung 1 befinden sich optische Einrichtungen 4, 5, vorzugsweise gebildet durch eine Sammellinse 4 und eine Streulinse 5, wobei diese Linsen sich gegenüberstehen.
  • Die optischen Einrichtungen 4, 5 werden von dem Strahl 6 durchquert, den ein 'Kabel 18 aus optischen Fasern transportiert. Dieses Kabel 18 wird gehalten durch ein mechanisches System 16, 17, das ein das Kabel 18 umhüllendes Steckteil 16 und ein dieses Steckteil 16 aufnehmendes Zwischenstück 17 umfasst. Das Zwischenstück 17 ist so mit dem Kopf 2 der Vorrichtung 1 gekuppelt, dass es den aus dem Kabel 18 austretenden Laserstrahl 6 genau auf die optischen Einrichtungen 4, 5 zentriert.
  • Vorzugsweise und insbesondere zur Begrenzung der Größe der Vorrichtung 1 erstreckt sich der Weg des Laserstrahls 6 im Innern des mechanischen Systems über eine Distanz von ungefähr 40 bis 60 mm. Selbstverständlich ist dieser Wert des Intervalls nicht einschränkend und kann vom Fachmann modifiziert werden.
  • Die optischen Einrichtungen 4, 5, die der Laserstrahl 6 durchquert, erzeugen einen Brennfleck 8, der ungefähr der Breite einer in ein bearbeitetes Teil (nicht dargestellt) geschnittenen Brennschnittspalte entspricht, wenn die Vorrichtung 1 benützt wird. Dieser Brennfleck 8 hat einen Durchmesser, der von ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 3 mm gehen kann.
  • Der Kopf 2 der Vorrichtung 1 umfasst zudem eine Düse 12, durch deren Ausgangsöffnung 14 der Laserstrahl 6 austritt und deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des Brennflecks 8 oder gleich groß. Mit anderen Worten entspricht der Durchmesser der Austrittsöffnung 14 der Düse 12 ungefähr dem des Brennflecks 8, und dies aus Gründen, die mit der Leistung der Vorrichtung 1 verbunden sind.
  • Der Kopf 2 der Vorrichtung 1 umfasst außerdem Einblaseinrichtungen 10 eines Arbeitsgases in den Kopf 2, wobei dieses Arbeitsgas koaxial zum Laserstrahl 6 durch die Düse 12 ausgestoßen wird, mit einem Druck zwischen ungefähr 1 und 3 bar. Diese Werte unterscheiden sich beträchtlich von denen des Stands der Technik, wo das Arbeitsgas mit sehr viel höheren Drücken ausgestoßen wird, nämlich mit ungefähr 10 bis 20 bar. Der Grund für die Anwendung eines solchen Drucks ist die Notwendigkeit, zu vermeiden, dass geschmolzene Metallpartikel, die sich in der Brennschnittspalte befinden, abgekühlt werden und die Brennschnittspalte blockieren, anstatt ausgestoßen zu werden. Man muss folglich mit niedrigen Drücken arbeiten, die dem Gas aber trotzdem ermöglichen, die geschmolzenen Metallpartikel auszustoßen. Beispielsweise aber nicht einschränkend kann man als Arbeitsgas ein neutrales Gas des Typs N2, Ar oder He vorschlagen, oder auch ein reaktives Gas des O2-Typs.
  • Ein zwischen 1 und 3 bar enthaltener Druck des Arbeitsgases und ein zwischen 1,5 und 3 mm enthaltener Durchmesser des Brennflecks 8 gewährleisten einen Qualitätsschnitt auch bei Teilen deren Durchmesser 100 mm überschreiten kann.
  • Wieder beispielsweise erhält man bei einem Arbeitsgasdruck von 2 bar und einem Teil mit einer Dicke von 60 mm einen Schnitt von zufriedenstellender Qualität, wenn der Durchmesser des Brennflecks 8 ungefähr 1,5 mm beträgt, das heißt, wenn die Breite der Brennschnittspalte diesen selben Wert erreicht. Ebenso erhält man sehr gute Resultate bei einem Teil der Dicke 100 mm mit einem Brennfleck 8 von ungefähr 2,5 mm. Mit anderen Worten befindet man sich immer in einem Durchmesserbereich des Brennflecks 8, der hoch über 0,5 mm liegt, dem im Stand der Technik empfohlenen und benutzten Wert.
  • Der Kopf 2 der Schneidvorrichtung 1 erhält aus dem Lichtleitfasernkabel 18 den Laserstrahl 6, der dann die optischen Einrichtungen 4,5 durchquert, die sich im Innern des Kopf 2 befinden. Der Laserstrahl 6 weist am Ausgang der optischen Einrichtungen 4,5 einen Konvergenzwinkel α von weniger als ungefähr 10° auf. Der kleine Wert des Konvergenzwinkels α ermöglicht, dass der fokussierte Laserstrahl 6 über die gesamte Dicke des zu schneidenden Teils von Wänden der Brennschnittspalte reflektiert wird und gewährleistet dadurch, dass dieses letztere gut geschnitten wird.
  • Vorzugsweise ist der Konvergenzwinkel α zwischen 5° und 9° enthalten, wobei dieser Wertebereich sich vom Stand der Technik unterscheidet, dessen Werte generell zwischen 15° und 30° schwanken.
  • Bei einem solchen Konvergenzwinkel gibt es praktisch keine mit dem Abstand zwischen dem zu schneidenden Teil und der Schneidvorrichtung 1 verbundenen Zwänge mehr. Man kann also feststellen, dass man mit einem zwischen ungefähr 0,5 und 20 mm enthaltenen Abstand eine sehr gute Schnittqualität erzielt.
  • Zudem ist es nicht mehr notwendig, bezüglich der jeweiligen Position des Brennflecks 8 und des zu schneidenden Teils genaue Messungen vorzunehmen. Der Brennfleck 8 kann sich wie im Stand der Technik ungefähr auf Höhe eines Drittels der Dicke des Teils befinden, kann sich aber auch auf einer Außenoberfläche des zu schneidenden Teils oder an irgend einer anderen Stelle in der Nähe befinden. Festzustellen ist, dass man unter Außenoberfläche die Oberfläche des zu schneidenden Teils versteht, die sich am nahesten bei der Vorrichtung 1 befindet, das heißt diejenige, die den ersten Kontakt mit dem Laserstrahl hat. Indem man diese Disposition übernimmt, erhöht man die Positionierungstoleranz des Endes des Kopfs 2 der Vorrichtung 1 in Bezug auf das zu schneidende Teil.
  • Um die Schneidleistungen der Vorrichtung 1 noch zu erhöhen, ist diese letztere so konzipiert, dass man den Arbeitsgasstrahl mit festen Teilchen befrachten kann.
  • Diese dem Arbeitsgasstrom zugeführten festen Teilchen erhöhen künstlich die Masse des Arbeitsgases und damit seine kinetische Energie ohne den weiter oben beschriebenen Kühlungseffekt, der aus einem Arbeitsgasstrahl mit hohem Druck bzw. hoher Geschwindigkeit resultiert.
  • Die festen Teilchen können ein Metallpulver oder eine Mischung mehrerer Metallpulver sein, wobei diese Pulver vorzugsweise schwer sind und einen hohen Schmelzpunkt haben wie etwa Wolfram oder Molybdän.
  • Um dies zu realisieren, kann die Schneidvorrichtung 1 eine Nebendüse 20 umfassen, auch "Tandemdüse" genannt, die dem Arbeitsgasstrahl die festen Teilchen zuführt, nachdem dieser aus der Düse 20 ausgetreten ist. Selbstverständlich, und ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, könnte man auch vorsehen, die festen Teilchen dem Arbeitsgasstrom zuzuführen, ehe dieser die Düse 12 der Vorrichtung 1 als Strahl verlässt.
  • Bei der bevorzugten Realisierungsart der Erfindung, dargestellt in der einzigen Figur, ist die Nebendüse 20 auf eine vorzugsweise konische Außenwand 22 der Düse 12 montiert. Diese Nebendüse 20 kann reguliert werden für eine Festkörperteilchen-Durchsatzmenge zwischen 5 und 20 g/min.
  • Die Austrittsöffnung 24 der Nebendüse 20 und die Austrittsöffnung 14 der Düse 12 befinden sich nebeneinander, wobei die Austrittsöffnung 24 sich in Bezug auf die Austrittsöffnung 14 vorzugsweise unterhalb und seitlich von dieser letzteren befindet. Mit anderen Worten befindet sich die Austrittsöffnung 24 der Nebendüse 20 zwischen der Düse 12 und dem zu schneidenden Teil, so dass die festen Teilchen sich gut in den Arbeitsgasstrahl integrieren können, den diese Düse 12 ausstößt. Derart kann die Mischung aus Arbeitsgas und Festkörperteilchen leicht ins Innere der Brennschnittspalte eindringen, um das geschmolzene Metall hinauszutreiben.
  • Vorzugsweise werden die festen Teilchen vom Typ Metallpulver mit Hilfe eines Gases befördert, das im Wesentlichen dem entspricht, das man als Arbeitsgas verwendet.
  • Um die Verbesserung der Schnittleistungen zu messen, die durch die Beigabe der festen Teilchen erzielt wird, wurden vergleichende Tests durchgeführt. Die Resultate sind in den nachfolgenden Tabellen enthalten. Bei allen Versuchen betrug die Laserleistung 6 kW, der Druck des Arbeitsgases (N2) 2 bar und der Durchmesser des Brennflecks 8 bis 2 mm.
  • Tabelle 1
    Figure 00080001
  • In dieser ersten Tabelle stellt man fest, dass bei konstanten Parametern die Befrachtung des Arbeitsgasstrahls mit festen Teilchen ermöglicht, die Dicke, die noch geschnitten werden kann, stark zu erhöhen; es ist eine Erhöhung dieser Dicke um 42 % beobachtet worden.
  • Tabelle 2
    Figure 00080002
  • Die Werte der zweiten Tabelle stammen von Versuchen, wo die Teile eine konstante Dicke von 60 mm hatten.
  • Mit Bezug auf die erste Zeile der Tabelle sieht man, dass die Befrachtung des Arbeitsgasstrahls mit festen Teilchen eine erhebliche Erhöhung der maximalen Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht, ohne Restverbindungen stehen zu lassen, wobei die Erhöhung von nahezu 40 % im Falle von Wolfram besonders vorteilhaft ist.
  • Außerdem, mit Bezug auf die zweite Zeile der Tabelle, kann man auch sehen, dass die Rauheit stark abnimmt, ebenso im oberen wie im mittleren Abschnitt des geschnittenen Teils.
  • Außerdem wurde bei allen durchgeführten Tests auch festgestellt, dass die Befrachtung des Arbeitsgasstrahls mit festen Teilchen Ebenheitsfehler bei dem geschnittenen Teil unterdrückte. Viele dieser Fehler waren auf dem Muster (faciés) einer Fläche eines Teils von ungefähr 5 mm2 vorhanden bzw. waren viele dieser Fehler von ungefähr 5 mm2 auf dem Muster (faciés) einer Fläche eines Teils vorhanden, als der Arbeitsgasstrahl keine festen Teilchen enthielt.
  • Außerdem ist die Schneidvorrichtung 1 so konzipiert, dass der Kopf 2 von der Vorrichtung 1 demontiert werden kann. Die Demontage kann mit Hilfe ferngesteuerter Einrichtungen stattfinden, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Zudem kann der Kopf 2 weggeworfen werden, was bei seiner Verwendung zur Abtragung von Nuklearanlagen besonders vorteilhaft ist. Seine Besonderheit, wegwerfbar zu sein, beruht auf der Tatsache, dass er von einfacher Konzeption und daher kostengünstig ist, insbesondere aufgrund des Fehlens von Kühlungs- und Regelungssystemen wie etwa eines Positionsregelungssystems oder eine optischen Regelungssystems.
  • Die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind zahlreich, insbesondere im Nuklearbereich. Diese Vorrichtung 1 kann nämlich bei der Abtragung von Nuklearanlagen eingesetzt werden. Als Beispiele kann man das Zerschneiden strahlender und/oder kontaminierter Elemente in einer Zerkleinerungs- bzw. Abbruchzelle, die Abtragung einer Zelle mit der Schneidphase aller Inneneinrichtungen oder auch sehr spezifische Interventionen bei abgeschalteten oder einem Störfall ausgesetzten Reaktoren.
  • Außerdem kann diese Erfindung auch im Schiffsbau eingesetzt werden, wo man häufig Bleche schneiden muss. Die Erfindung ermöglicht also, die Schweißbrenner- und Plasmabrennertechniken zu verdrängen.

Claims (5)

  1. Laserschneidverfahren für Teile mit einer Dicke über 10 mm, wobei das Verfahren durchgeführt wird mit einem Laserstrahl (6), der optische Einrichtungen (4, 5) durchquert, die einen Fokalfleck (8) erzeugen, und einem Arbeitsgasstrom, dem feste Teilchen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Fokalflecks zwischen ungefähr 1,5 und 3 mm enthalten ist, und dass der Arbeitsgasstrom mit einem Druck zwischen ungefähr 1 und 3 bar ausgestoßen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Teilchen durch wenigstens ein Metallpulver gebildet werden.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (β) am Ausgang der optischen Einrichtungen (4, 5) einen Konvergenzwinkel α kleiner als ungefähr 10° hat.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokalfleck (8) des Laserstrahls (6) sich auf bzw. über einer oberen Oberfläche eines zu schneidenden Teils befindet.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (β) sich über eine zwischen ungefähr 40 und 60 mm enthaltene Distanz ausbreitet, ehe er die optischen Einrichtungen durchquert.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2846581B1 (fr) * 2002-10-31 2006-01-13 Usinor Procede et dispositif de pointage d'un jet fin de fluide, notamment en soudage, usinage, ou rechargement laser
EP1657020A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-17 Synova S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Kohärenz eines Flüssigkeitsstrahls für eine Materialbearbeitung und Flüssigkeitsdüse für eine solche Vorrichtung
US8115138B2 (en) * 2005-03-15 2012-02-14 Lincoln Global, Inc. Comprehensive identification and designation of welding procedures
WO2010137475A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 三菱電機株式会社 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
US9259802B2 (en) 2012-07-26 2016-02-16 Electro Scientific Industries, Inc. Method and apparatus for collecting material produced by processing workpieces
JP7071118B2 (ja) * 2014-08-19 2022-05-18 ルミレッズ ホールディング ベーフェー ダイレベルのレーザリフトオフ中の機械的損傷を減少させるサファイアコレクタ
EP3295479B1 (de) * 2015-05-13 2018-09-26 Lumileds Holding B.V. Saphirkollektor zur verringerung von mechanischer schädigung während einer laserabhebung auf chipebene
JP6852031B2 (ja) * 2018-09-26 2021-03-31 株式会社東芝 溶接装置及びノズル装置
DE102019103659B4 (de) * 2019-02-13 2023-11-30 Bystronic Laser Ag Gasführung, Laserschneidkopf und Laserschneidmaschine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1484724A (en) * 1974-05-21 1977-09-01 Jobling & Co James A Cutting glass tubing
US5059256A (en) * 1988-09-01 1991-10-22 Kanapenas Rimantas Mikolas V Method of manufacturing filters by laser treatment and device therefor
DE4016199A1 (de) * 1990-05-19 1991-11-21 Linde Ag Verfahren und vorrichtung zum laserstrahlschneiden
DE4226620C2 (de) * 1992-08-12 1995-01-19 Thyssen Stahl Ag Verfahren zum Laserstrahlschneiden von band- oder plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Elektroblech
JP3162255B2 (ja) * 1994-02-24 2001-04-25 三菱電機株式会社 レーザ加工方法及びその装置
JPH091369A (ja) 1995-04-14 1997-01-07 Hitachi Cable Ltd 基板の割断方法及びその割断装置
KR970008386A (ko) * 1995-07-07 1997-02-24 하라 세이지 기판의 할단(割斷)방법 및 그 할단장치
GB9605512D0 (en) * 1996-03-15 1996-05-15 British Nuclear Fuels Plc Laser machining
JP2000210785A (ja) * 1999-01-26 2000-08-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複数ビ―ムレ―ザ加工装置
US6284999B1 (en) * 1999-07-23 2001-09-04 Lillbacka Jetair Oy Laser cutting system

Also Published As

Publication number Publication date
US6847005B2 (en) 2005-01-25
DE60210143D1 (de) 2006-05-11
US20040232123A1 (en) 2004-11-25
FR2830478B1 (fr) 2003-12-05
WO2003031109A1 (fr) 2003-04-17
EP1453635A1 (de) 2004-09-08
EP1453635B1 (de) 2006-03-22
FR2830478A1 (fr) 2003-04-11

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