JP5334866B2 - レーザ溶接する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ放射を用いて材料を接合する方法及び装置に関する。
発明の利点
本発明に係る方法の課題は、レーザ放射を、加工領域に比して小さな焦点面にフォーカシングし、加工領域上の所定の強度分布を、加工領域上での焦点面の運動を介して達成することにより解決される。本方法は、加工領域内に、焦点面の運動を予め決定するだけで、ほぼ任意に選択可能な平均的な強度分布が調節可能であることを可能にする。運動、ひいては強度分布は、適当に制御可能な、レーザビームを偏向する光学的な構成素子によって、光学的な構成素子の交換を予定する必要なしに、いつでも変更可能である。それゆえ、本方法に応じて運転される装置は、極めて迅速に溶接課題の変更に適合可能である。加工領域内の強度分布の他に、加工領域の輪郭も、焦点面の大きさ及び接合相手の熱伝導により予め決定された分解能内で自由に、予め決定可能である。
図1は、背景技術における第1のレーザ溶接装置10の概略図である。第1の光導波路11.1によって第1のレーザビーム12.1が、また第2の光導波路11.2によって第2のレーザビーム12.2が、第1の共通のレンズ13.1、続いて第2の共通のレンズ13.2に供給されて、第1の接合相手15.1及び第2の接合相手15.2の表面上に接合線16の領域で集束される。レーザビーム12.1,12.2は、接合相手15.1,15.2の表面上に、面内に広がるそれぞれ1つの焦点スポット14.1,14.2を形成する。
Claims (17)
- レーザ放射を用いて材料を接合する方法において、レーザ放射を、加工領域(30)に比して小さな焦点面(31)にフォーカシングし、加工領域(30)上の所定の強度分布(40)を、加工領域(30)上での焦点面(31)の運動を介して達成し、加工領域(30)上の強度分布(40)を、一方の接合相手(15.1)にレーザ放射の高い強度が作用し、他方の接合相手(15.2)にレーザ放射の低い強度が作用するように、前記焦点面(31)の運動を介して調節することを特徴とする、レーザ放射を用いて材料を接合する方法。
- 前記加工領域(30)上の所定の強度分布(40)を、加工領域(30)の部分上での焦点面(31)のそれぞれ異なる滞留時間、及び/又は加工領域(30)内における焦点面(31)の位置に関連したレーザ放射のそれぞれ異なる強度、及び/又は焦点面(31)を加工領域(30)の部分上で案内するそれぞれ異なる頻度により形成する、請求項1記載の方法。
- 150μm〜600μmオーダの加工領域(30)を、10μm〜100μmの焦点面(31)により形成する、かつ/又は焦点面(31)より少なくとも8倍大きい加工領域(30)を形成する、請求項1又は2記載の方法。
- 150μm〜600μmオーダの加工領域(30)を、10μm〜20μmの焦点面(31)により形成する、請求項3記載の方法。
- 加工領域(30)上での焦点面(31)の運動を、自由に設定可能な経路に沿ってかつ/又はラスタ状に行う、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 加工領域(30)を接合線(16)に沿って動かす、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 焦点面(31)の運動を、レーザ放射の光路内に配置されたスキャナミラー及び/又は可動のくさび板及び/又は可動のルーフミラー及び/又は可動のレンズにより行う、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 加工領域(30)上での焦点面(31)の運動を、プロセスに関して略定常の強度分布(40)が加工領域(30)上に達成されるように迅速に行う、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- レーザ放射の焦点をレーザ放射の拡散方向に沿って調節する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- レーザ放射を形成されるキーホール(43)の表面上にフォーカシングする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 焦点面(31)の大きさを調節する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 加工領域(30)の、加工領域(30)の運動方向で見て前方の区分に、レーザ放射の高い強度を設定する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
- 強度分布(40)を、形成されるキーホール(43)の、溶接課題のために最適化されたジオメトリが形成されるように調節する、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 加工領域(30)上の強度分布(40)を、溶融池混合が適当に調節されるように調節する、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
- 強度分布(40)を、制御回路の枠内で、加工領域(30)内における測定された条件に基づいて調節する、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- 加工領域(30)内における条件として溶融池流動及び/又は接合相手(15.1,15.2)間のギャップ幅を考慮する、請求項15記載の方法。
- レーザ放射を用いて材料を接合する装置において、可動の光学的な構成素子により、レーザ放射の、加工領域(30)に比して小さな焦点面(31)が加工領域(30)上で可動であり、放射源としてディスクレーザ又はファイバレーザが設けられており、
加工領域(30)上の強度分布(40)を、一方の接合相手(15.1)にレーザ放射の高い強度が作用し、他方の接合相手(15.2)にレーザ放射の低い強度が作用するように前記焦点面(31)の運動を介して調節することを特徴とする、レーザ放射を用いて材料を接合する装置。
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