CZ128399A3 - Způsob a zařízení pro laserové opracování vnitřní plochy - Google Patents

Způsob a zařízení pro laserové opracování vnitřní plochy Download PDF

Info

Publication number
CZ128399A3
CZ128399A3 CZ19991283A CZ128399A CZ128399A3 CZ 128399 A3 CZ128399 A3 CZ 128399A3 CZ 19991283 A CZ19991283 A CZ 19991283A CZ 128399 A CZ128399 A CZ 128399A CZ 128399 A3 CZ128399 A3 CZ 128399A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
probe
powder
laser
alloying
laser light
Prior art date
Application number
CZ19991283A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ293190B6 (cs
Inventor
Torsten Bady
Michael Bohling
Günter Dr. Lensch
Alfons Prof. Dr. Fischer
Franz-Josef Dr. Feikus
Achim Sach
Original Assignee
Vaw Motor Gmbh
NU TECH Gesellschaft für Lasertechnik, Materialprüfung und Messtechnik mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19817091A external-priority patent/DE19817091C2/de
Application filed by Vaw Motor Gmbh, NU TECH Gesellschaft für Lasertechnik, Materialprüfung und Messtechnik mbH filed Critical Vaw Motor Gmbh
Publication of CZ128399A3 publication Critical patent/CZ128399A3/cs
Publication of CZ293190B6 publication Critical patent/CZ293190B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P17/00—Metal-working operations, not covered by a single other subclass or another group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • B23K26/103—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece
    • B23K26/106—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece inside the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/144—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/28—Seam welding of curved planar seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Removal Of Insulation Or Armoring From Wires Or Cables (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu laserového opracování vnitřní plochy dutých těles, s rotačně symetrickou osou válce, sestávajících z matricové slitiny, zejména bloků motorů z lehkých kovů s vnitřními plochami běhu pístu odolnými proti otěru, jakož i zařízení pro provádění způsobu.
Dosavadní stav techniky
Z DE 39 10 098 Al je například známo svařovat trubky pomocí laseru, přičemž do obráběného předmětu se zavádí sonda tyčového tvaru se systémem čoček.
Laserové zpracování povrchů v široké oblasti umožňuje také plošné zpracování okrajové vrstvy, zejména na vnitřní straně obráběného předmětu, přiváděním laserové energie.
Je třeba poskytnout možnost zvýšení množství legovacích podílů v okrajové srstvě a získání intermetalických sloučenin v okrajové vrstvě. Dále je třeba umožnit zjemnění zrnitosti v okrajové vrstvě, zejména u hliníkových slitin nebo slitin k tváření, čímž se u kovových obrobků, například součástí motorů, ale také jiných nástrojů namáhaných otěrem, má dosáhnout zvýšené odolnosti proti otěru.
Dosavadní obrobky odolné proti otěru se získávaly tak,
• · · · · · • · · • · ft • · 9
9 9
že se celý materiál obrobku legoval přísadou, například do hliníkové slitiny se přidávalo až 17 % křemíku. Tento křemík sice požadovaným způsobem vytvrdí vytvářený povrch odolný proti otěru, na druhé straně se však celý obrobek stává křehkým a vyvstávají značné problémy při lití.
Podstata vynálezu
Úkolem vynálezu tedy je, umožnit dodatečné zalegování legovacích složek, které činí povrch odolným proti otěru, jakož i poskytnout zařízení pro provádění tohoto způsobu.
Podle vynálezu je tento úkol vyřešen znaky hlavního nároku. Závislé nároky dále obsahují výhodná provedení vynálezu.
U způsobu podle vynálezu jde o proces legování, při kterém se v okrajové zóně provádí působení na okrajovou vrstvu pomocí 100% směsi legovacích složek. S výhodou se pro legovací proces v hliníku pracuje s čistým křemíkovým práškem. Při hloubkách proniknutí 0,2 až 2 mm tvoří vyloučené křemíkové částice při velikosti částic 3 až 25 gm objemový podíl o velikosti 17 až 50 obj. % okrajové vrstvy. Tento výsledek vede ke zvýšené odlnosti proti otěru hliníkové matricové slitiny.
Je výhodné, když se laserové světlo směřuje na povrch s délkovou energií 20 až 800 J/mm a s intenzitou 0,5 až 4,0 kW/mm2. Laserové světlo má tvar cylindrového rozdělení.
S úspěchem se již používá výkonů laserového světla ·· ···· ·· ···· ·· «·
9 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 99 9 9 9 9
999 999 99 999 999
9 9 9 9 9 9 9 «· · ····· *· · 9
1,3 až 4 kW, přičemž se používají ND-YAG-lasery a vysokovýkonné diodové lasery. Výhodné je pro vmíšení do okrajové zóny laserové světlo s vlnovými délkami 1064, 808, 940 nm, přičemž příslušné parametry procesu se musí navzájem přizpůsobit. To platí zejména pro nastavení rychlosti posuvu, která může ležet v oblasti 300 až 4000 mm/min. Příslušná rychlost posuvu je závislá na intenzitě, tzn. na výkonu laserového světla, tvaru ohniska a tepelných podmínkách na místě natavování, které jsou určeny zdrojem tepla, objemem tavení a rychlostí ochlazování. Parametry procesu jsou navzájem tak přizpůsobeny, že nastává proces vylučování tvrdých částic v požadované koncentraci a velikosti částic.
Zejména prostřednictvím použití laserových světelných paprsků, které na místě svého dopadu vytvářejí z materiálu obrobku plazmu, je možné vnášení prášku do lokálně vytvářené plazmy. Prostřednictvím vnášení legovacího prášku s velikostí zrna s výhodou 45 μτα až 150 μπι je možné, při laserovém světelném paprsku 2 kW na průměr skvrny 0,5 až 2 mm, dosáhnout hloubku vniknutí 1 mm, která vytváří dostatečně tlustou okrajovou vrstvu odolnou proti otěru, takže tato vrstva se od obrobku neodděluje při mechanickém zatížení obrobku. Zároveň se prostřednictvím zvoleného dopravního plynu, např. vzácného plynu, zajišťuje odděleni plazmy od reaktivní atmosféry obsahující kyslík. Výkon laserového paprsku se řídí tak, že nastává vhodné rozdělení primární a sekudární tvrdé fáze.
S výhodou se pomocí takto zavedeného podílu křemíku 17 až 50 % do povrchu zajišťuje, že stejně jako předtím uvnitř obrobku zůstávají přítomny elastické vlastnosti, které umožňují zachytit mechanické zatížení například běžné plochy válce motoru.
Když se sonda pro vyzařování eneretického paprsku vnoří do válcového úseku obrobku, je třeba řešit značné tepelné problémy. Kromě tepla vyzařovaného obrobkem vedou geometrické poměry ke značnému ohřátí hlavy sondy, proti němuž se podle vynálezu působí pomocí chlazení vodou.
Dále je hlava sondy podle vynálezu vytvořena otočná, takže na rozdíl od dosud známých zařízení, ve kterých se musí otáčet obrobek, ten nyní může zůstat nehybný. To vede u opracovávaných bloků motorů k usnandnění manipulace, nebot; nyní se může laserové světlo a zalegovávaný prášek ve svém dopravním médiu vždy prostřednictvím otáčivého průchodu přivádět hlavě sondy.
Při opracování vnitřních prostorů je také prostřednictvím vhodného přívodu prášku a plynu možný neporézní výsledek. Přitom je třeba prostřednictvím správného vedení ochranného plynu a konstrukčními opatřeními zajistit, aby se spotřebovaný prášek neusazoval na optice.
V případě nutnosti se může navíc kromě dopravního plynu vedle energetického paprsku do sondy přivádět také zvláštní ochranný plyn.
Při laserovém světelném výkonu asi 2 kW na ozářenou skvrnu o průměru asi 0,5 až 2 mm při posunu 300 až 1500 mm za minutu a při přívodu dopravního plynu asi 10 až 20 1 za minutu s přívodem prášku až do 10 g za minutu může sonda opracovat obrobek např. prostorově soustředěně do spirálově putujícího určeného místa plochy, přičemž při každém následujícím otočení sondy prostřednictvím současného spuštěním sondy putuje právě opracovávané místo plochy přes celou opracovávanou plochu.
Tímto způsobem se provede zalegování 17 až 50 % křemíku do povrchu, přičemž přebytečný křemíkový prášek se, zejména pomocí dopravního plynu, odtransportuje z vnitřku výrobku.
Při zvýšeném laserovém světelném výkonu 4 kw na ozařovanou skvrnu průměru 2 až 4 mm při posuvu 1500 až 4000 mm za minutu a při přívodu dorpavního plynu asi > 30 1 za minutu s příslušným přívodem prášku asi 20 g za minutu se může sonda prostorově koncentrovat na spirálovitě putující místo povrchu.
Vynález je vhodný primárně pro opracování vnitřních prostorů, například válců a trubek s poměrnou hloubkou více než 1 : 10 (měřeno jako průměr k hloubce), přičemž sonda tyčového tvaru je zvlášť. výhodná pro použití od průměrů 50 mm a víc. V sondě je uspořádán jak přívod křemíkového prášku v dopravním a ochranném plynu, tak také vedení laserového paprsku, které vrhá laserový světelný paprsek přes kolimační systém čoček na obracecí zrcadlo vytvořené obracecího zrcadla se může provádět je, kvůli vysoké teplotě procesu, zhotoveno z mědí a chlazeno vodou. Kromě toho je s výhodou opatřeno HR-povlakem. V případě zrcadla se jedná o fasetové zrcadlo, sestávající z 5 až 50 faset s kuželovité, toricky nebo parabolicky vytvořenými plochami, které jsou uspořádány na kuželovitých segmentech.
v hlavě sondy. Pomocí fokusace, přičemž to
Pomocí tohoto zařízení je možmé provádět zejména opracování vnitřního prostoru bloků motoru z lehkých kovů, přičemž sonda, ve které je spolu s přívodem křemíkového prášku v dopravním a ochranném plynu uspořádáno vedení laserového paprsku, se spustí do bloku motoru, aniž by se tento musel, jak bylo dříve nutné, otáčet.
Prostřednictvím otáčivého náhonu uspořádaného na sondě pro alespoň koncový úsek trysky pro vypouštění prášku a zařízení pro vypouštění energetického paprsku, a teleskopického náhonu, který tento koncový úsek spouští, je pomocí uspořádání více sond realizovánou současné nasazení více válců.
Přitom je v navržených sondách tyčového tvaru uspořádán před obracecím zrcadlem vytvořeným v hlavě sondy variabilní systém čoček, kolimující po dráze protažení paralelní laserový světelný paprsek, přičemž v prodloužitelné, volně otočné hlavě sondy je v okrajové oblasti uspořádán průchod, odpojený od otáčení, pro tři vedení procesních médiií, totiž alespoň přívod a odvod chladící vody, jakož i dopravního plynu vedoucího prášek.
Konečně je v oblasti výstupu laserového světelného paprsku uspořádán výstup příčné trysky, uspořádaný nad výstupem laserového světla, který je ve spojení s přívodem ochranného plynu, a je například nasměrován dolů. Pro výstupní trysky prášku mohou být vždy podle požadované vnášecí hloubky a rychlosti postupu jednoduchou výměnou vyměnitelných koncových dílů zvoleny vhodné geometrie.
Příčná tryska uspořádaná v oblasti výstupu laseru je vybavena pří vodem ochranného plynu a chlazením. Při malých prscovních odstupech jsou ve vnitřních prostorech přítomny poměry proudění, které silně ovlivňují okrajové natavování
·« ···· a nanášeni prášku. Pro docíleni neporézní okrajové vrstvy je potřebné použití příčné trysky podle vynálezu.
Pomocí laserové optiky je možné dosáhnout hloubky ostrosti, která je alespoň 1/100 pracovního odstupu. Tím je popsána šířka tolerancí nástroje tím, a je možné zalegování bez dodatečného doregulování pracovního odstupu. Mohou být vytvořeny jak vedle sebe ležící stopy a překrývajícími se oblastmi, tak také přesazené a/nebo spirálovité jednotlivé oblasti, které mají za výsledek vyšší hospodárnost. Když se laserem vytvořené legovací zóny překrývají, vzniká plné pokrytí běžné plochy válce. Při přesazeném nebo spirálovém se docílí částečného pokrytí, které umožňuje ochranu proti otěru jako plné pokrytí, pokud písty/pístní kroužky běžící v pístu jsou širší než odstup mezi jednotlivými stopami vytvořenými laserem.
vedení laseru stejně dobrou
Je také možné na běžné válcové ploše docílit plného pokrytí v bodě obratu pístu a částečného pokrytí na zbytku pokrytí běžné plochy, tedy kombinace obou druhů pokrytí. Se zařízením podle vynálezu jsou proveditelné také jinak vytvořené laserové stopy, jako např. meandrovíté nebo síůovité struktury. Při částečném pokrytí je možné vyrobit také záměrná prohloubení, jako např. kapsy na mazací olej, ve kterých se shromažďuje mazací olej.
Vesměs je možné prostřednictvím zařízení podle vynálezu docílit velmi úzkého přiblížení sondy k obrobku, například 7 0 mm, podstatně méně, než bylo možné u dosavadních zařízení pro nanášení prášku, které leželo v oblasti > 80 mm. Prostřednictvím vhodného vedeví plynu se dosáhuje klidného vedení procesu. Rovněž je možné tímto způsobem ušetřit jinak ještě nezbytné tepelné zpracování.
Pokud jede o hlavu sondy, je třeba poukázat na to, že kromě laserového světla se vždy přes otáčivé vedení do kontinuálně se otáčející vnější hlavy sondy zavádí, vedle procesních plynů, ve kterých se přivádí prášek, také chladící médium (např. H20) a popř. přídavný ochranný plyn pro příčnou trysku, mj. vzduch.
Toho je podle vynálezu dosaženo prostřednictvím otáčivě odpojeného průchodu pro přívod a odvod chladící vody. Současně v této oblasti volně prochází laserový paprsek.
Přehled obrázků na výkresech
Na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu pro laserové opracování vnitřní plochy.
Příklady provedení vynálezu
Sestává ze sondy 1. tyčového tvaru, vedení 2. laserového paprsku pro laserový světelný paprsek 3., kolimačního systému 4 čoček a obracecího zrcadla 5. Obracecí zrcadlo 5 je uspořádáno v otočné hlavě 6_ sondy, ve které jsou umístěna vedení J_, 8. pro ochranný plyn. Ochranný plyn, vstupující prostřednictvím vedení f, se ve spodní části hlavy 6. sondy obrací a opět z hlavy sondy vystupuje přes vedení .8. Přitom kříží laserový světelný paprsek 3., odrážený obracecím zrcadlem 5, a tvoří přitom příčnou trysku 9_. Prostřednictvím vysoké energie práškového materiálu v bodě dopadu na povrch 10 se část práškového materiálu odhazuje zpět. Příčná tryska ·♦ ···· · · · • « · · · 0 zabraňuje, aby materiál, odhazovaný zpět, dopadal obracecí zrcadlo 5.

Claims (26)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob laserového laserového opracování vnitřní plochy dutých těles, s rotačně symetrickou osou válce, sestávajících z matricové slitiny, zejména bloků motorů z lehkých kovů s vnitřními plochami běhu pístu odolnými proti otěru, vyznačující se tím, že při nehybně drženém dutém tělese se pomocí otočné sondy na vnitřní ploše vytváří ozářená skvrna, načež se v kontinuálním dopravním a ochranném plynu nanáší legovací prášek, během otáčení sondy se sonda současně posouvá podél osy válce, a že legovací prášek se v ozářené skvrně natavuje a zalegovává se do hloubky 0,2 až 2 mm.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v případě legovacího prášku z křemíku se z taveniny vylučuje tvrdá fáze v množství 17 až 50 %, s velikostí částic 3 až 35 μτη.
  3. 3. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jako legovací prášek se používá nikl, titan nebo niob s velikostí částic 45 až 130 μτη. 4
  4. 4. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se používá laserové světlo s energií na jednotku dráhy 20 až 800 J/mm a intenzitou 0,5 až 4,0 kW/mm2.
    TV
    99 9999 99 9999 99 99
    9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
  5. 5. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že k zalegování legovacího prášku do hliníkového bloku válců se používá laserové světlo s vlnovými délkami 800 až 1100 nm.
  6. 6. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se opracovávají vnitřní plochy dutých těles s poměrnou hloubkou větší než 1 : 10 při minimálním průměru 50 mm.
  7. 7. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že výkon laserového světla je 1,3 až 6 kW.
  8. 8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se ozářenou skvrnou pohybuje spirálovitě po celém opracovávaném povrchu.
  9. 9. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se na opracovávané vnitřní ploše dutého tělesa vytváří světelná skvrna tvaru čáry s délkou hrany 0,2 až 4 mm.
  10. 10. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že rychlost posuvu sondy ozářené skvrny po obvodu činí 300 až 4000 mm/min.
  11. 11. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že účinkem ozářené skvrny se vytváří legovací zóna, která se v souladu s otáčením sondy rozprostírá ve spirálových závitech po celém opracovávaném povrchu.
    TV • to ···· ·· ···· ·· to· ·· · ··· <···· • · · · ···· to ·· · • ·· ·· · ·* «····· ··· ··· ··
  12. 12. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se sousední závity legovací zóny navzájem překrývají.
  13. 13. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že závity se kladou na vnitřní plochu běhu pístu s odstupem, přičemž odstup je menší než šířka pístního kroužku.
  14. 14. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že běžné plochy válce v bodě obratu pístu vykazují úplné pokrytí, a ve zbytku běžné plochy vykazují částečné pokrytí zádifundovanými legovacími částicemi.
  15. 15. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v zóně s částečným pokrytím se do běžné plochy válce zabudovávají kapsy na mazací olej.
  16. 16. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že při laserovém světelném výkonu asi 2 kW s ozářenou skvrnou o průměru asi 0,5 až 2 mm při posunu 300 až 1500 mm/min, při přívodu procesního plynu asi 10 až 20 1/min a při přívodu prášku 1 až 10 g/min se provádí zalegování 17 až 50 % křemíku do povrchu.
  17. 17. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přebytečný legovací prášek se pomocí dopravního plynu vyfoukává z dutého tělesa.
  18. 18. Zařízení pro provádění způsobu podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že má ·· toto·* ·« tototow ·« • · » > · to ···· » · · ·«··« · · · · • · · ·· » ·· ···««· ··· to·· ·· to* · ♦· *** ·· to* sondu (1) tyčového tvaru, ve které je, spolu s přívodem legovacího prášku v dopravním a ochranném plynu, uspořádáno vedení (2) laserového paprsku, které vrhá laserový světelný paprsek (3) přes kolimační systém (4) čoček na obracecí zrcadlo (5), vytvořené v hlavě sondy, na sondě uspořádaný otáčivý náhon pro úsek trysky pro vypouštění prášku a zařízení pro vypouštění laserového paprsku, které je uspořádáno v oblasti odrazového úhlu obracecího zrcadla, zařízení pro axiální pohyb sondy (1), jakož i teleskopický náhon pro úsek trysky pro vypouštění prášku a pro zařízení pro vypouštění laserového paprsku.
  19. 19. Zařízení vyznačující se tím, vychylovatelné volně podle předcházejícího nároku, že má od otáčení odpojený průchod ve otáčivé hlavě (6) sondy pro 4 vedení procesních médií, totiž alespoň pro přívod a odvod chladící vody, vedení (7, 8) ochranného plynu pro příčnou trysku (9) a pro laserový paprsek, jakož i pro dopravní plyn nesoucí prášek.
  20. 20. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v oblasti výstupu laserového paprsku je uspořádána příčná tryska.
  21. 21. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obracecí zrcadlo je vytvořeno jako fasetové zrcadlo s kuželovité, toricky nebo parabolicky vytvořenými fasetami, které jsou uspořádány na kuželovitých segmentových plochách.
    m-w
    99 «·*· ·0 *·*· ·· *· ·· 9 9 9 9 9 9 9 9
    9 9 9 9 9 999 9 9 9 9
    9 9 9 999 99 999 999
    9 9 9 9 9 9 9 9
    99 9 99 999 99 99 fa
  22. 22. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obracecí zrcadlo je vytvořeno jako chladítelné měděné těleso.
  23. 23. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že opticky účinná plocha obracecího zrcadla je opatřena vysoce odrazivým povlakem.
  24. 24. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že variabilní systém čoček umožňuje dosáhnout hloubky ostrosti alespoň 1/100 pracovního odstupu, měřeno od středové osy k vnitřní ploše dutého tělesa, a tento variabilní systém čoček umožňuje uzpůsobení na rozdílné průměry a divergence laserového paprsku.
  25. 25. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že příčná tryska je vybavena chlazením.
  26. 26. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že optické komponenty jsou v zapouzřené sondě chráněny přetlakem před znečištěním.
CZ19991283A 1998-04-17 1999-04-13 Způsob laserového opracování vnitřní plochy bloků motorů a zařízení k provádění tohoto způsobu CZ293190B6 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19817091A DE19817091C2 (de) 1998-04-17 1998-04-17 Verfahren zum Einlegieren von pulverförmigen Zusatzstoffen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19826138A DE19826138B4 (de) 1998-04-17 1998-06-12 Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks mit einer verschleißbeständigen Oberfläche

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ128399A3 true CZ128399A3 (cs) 2000-05-17
CZ293190B6 CZ293190B6 (cs) 2004-02-18

Family

ID=26045551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19991283A CZ293190B6 (cs) 1998-04-17 1999-04-13 Způsob laserového opracování vnitřní plochy bloků motorů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6303897B1 (cs)
EP (1) EP0950461B1 (cs)
JP (1) JP3247878B2 (cs)
KR (1) KR100420877B1 (cs)
AT (1) ATE209549T1 (cs)
BR (1) BR9903184A (cs)
CZ (1) CZ293190B6 (cs)
DE (2) DE19826138B4 (cs)
ES (1) ES2168819T3 (cs)
HU (1) HU222099B1 (cs)
PL (1) PL189910B1 (cs)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19907105A1 (de) 1999-02-19 2000-08-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von verschleißfesten, tribologischen Zylinderlaufflächen
AU1375201A (en) * 1999-11-12 2001-05-30 Decoma International Inc. Method of laser cutting and applying an anti-corrosion coating to the cutting surface
DE10009123A1 (de) * 2000-02-26 2001-08-30 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung mittels Laser und gekühlter Umlenkoptik
DE10009133A1 (de) * 2000-02-26 2001-08-30 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbeschichten einer Oberfläche
DE10009122B4 (de) * 2000-02-26 2008-06-19 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung mittels Laser
DE10009121B4 (de) * 2000-02-26 2007-06-06 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Laseroberflächenbearbeiten mit einem Pulverzuführungssystem
CZ303078B6 (cs) * 2000-02-28 2012-03-21 Vaw Aluminium Ag Povrchove legovaná válcovitá, cástecne válcovitá nebo dutá válcovitá konstrukcní soucást
BR0104705B1 (pt) * 2000-02-28 2012-02-07 processo para produção de uma peça cilìndrica, parcialmente cilìndrica ou cilìndrica oca com superfìcie em liga.
DE10023768A1 (de) * 2000-05-15 2001-11-22 Volkswagen Ag Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
DE10026372B4 (de) * 2000-05-27 2008-06-12 Volkswagen Ag Verfahren zum Laserbearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
AT4665U1 (de) 2000-07-14 2001-10-25 Plansee Tizit Ag Verfahren zum pressen einer schneidplatte
DE10036125A1 (de) * 2000-07-25 2002-02-07 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten einer zylindrischen Innenwandfläche einer Bohrung
DE10041179B4 (de) * 2000-08-23 2009-04-30 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung
DE10064440B4 (de) * 2000-12-22 2009-07-02 Volkswagen Ag Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Innenfläche einer zylinderförmigen Bohrung eines Bauteils
KR100418457B1 (ko) * 2001-01-15 2004-02-14 현대중공업 주식회사 선박용 피스톤 및 피스톤 링의 레이저 경화법 및 장치
DE10116720A1 (de) * 2001-04-04 2002-10-10 Bayerische Motoren Werke Ag Gerät zur Laser-Pulverbeschichtung
JP2003211084A (ja) * 2001-10-26 2003-07-29 Seiko Instruments Inc フッ素系樹脂コーティング方法およびこの方法を用いた摺動部材、気体圧縮機
FR2850892B1 (fr) * 2003-02-06 2006-02-10 Process Conception Ing Sa Dispositif de striation sectorielle non lineaire par laser a commande numerique et procede de striation associe, pieces striees obtenues a l'aide de ce dispositif
CN1308604C (zh) * 2003-02-14 2007-04-04 华中科技大学 一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法
EP1464436B1 (de) * 2003-04-01 2007-01-03 Maschinenfabrik Gehring GmbH & Co. KG Werkzeug zur Feinbearbeitung mit Laserstrahl der Oberfläche einer Bohrung
JP4697699B2 (ja) * 2004-04-28 2011-06-08 株式会社東芝 レーザー加工装置
DE102005019757A1 (de) * 2005-04-28 2006-11-02 Sms Elotherm Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von Flächen metallischer Bauelemente mittels Laserstrahls
DE102005019756A1 (de) * 2005-04-28 2006-11-02 Sms Elotherm Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Behandeln von zylindrisch geformten Flächen mittels Laserstrahls
US20110131810A1 (en) * 2005-06-21 2011-06-09 Von Gynz-Rekowski Gunther Hh Process for manufacturing a bearing
US9803689B2 (en) * 2005-06-21 2017-10-31 United Machine Works, Inc. Bearing tools and process
JP5067757B2 (ja) * 2006-01-17 2012-11-07 学校法人東京電機大学 内面露光装置および内面露光方法
KR100777649B1 (ko) 2007-03-12 2007-11-21 주식회사 쿠키혼 가공 대상물의 내면에 패턴을 형성하는 레이저 장치
KR100777652B1 (ko) 2007-03-19 2007-11-21 주식회사 쿠키혼 가공 대상물의 내면에 패턴을 형성하는 레이저 장치
US20090291197A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 Fraunhofer Usa Laser cladding of tubes
KR101095321B1 (ko) 2009-06-26 2011-12-16 주식회사 모노클 레이져 빔 성형기
US9168613B2 (en) * 2010-10-22 2015-10-27 Paul T. Colby Vertical laser cladding system
CN105665934A (zh) * 2012-02-10 2016-06-15 Limo专利管理有限及两合公司 工件表面加工或涂层后处理设备与方法以及工件涂层方法
CN103846640B (zh) * 2012-12-07 2017-02-15 哈尔滨工业大学深圳研究生院 微小孔的等离子体放电加工装置及加工方法
US20140261283A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Federal-Mogul Corporation Piston and method of making a piston
DE102013009328A1 (de) 2013-06-03 2014-12-04 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren zur kombinierten Randschichtbehandlung von Bauteilen aus Leichtbauwerkstoffen
CN105039973B (zh) * 2015-09-06 2017-11-28 浙江久恒光电科技有限公司 泵体用环状部件内表面硬密封层的成型方法
GB2543355B (en) * 2015-10-16 2020-06-24 Rolls Royce Power Eng Plc Pressure vessel
DE102016103578B4 (de) * 2016-02-29 2021-08-12 Gehring Technologies Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Aufrauen von Substraten
DE102018107663A1 (de) * 2018-03-29 2019-10-02 Alpha Laser Gmbh Werkstückbearbeitung mittels Laserstrahlung
DE102018107662A1 (de) * 2018-03-29 2019-10-02 Alpha Laser Gmbh Werkstückbearbeitung mittels Laserstrahlung
CN108780033B (zh) * 2018-04-13 2021-05-28 深圳达闼科技控股有限公司 一种控制探头的方法、检测设备及控制探头的装置
DE102018113643A1 (de) * 2018-06-07 2019-12-12 Durum Verschleißschutz GmbH Vorrichtung zur Beschichtung einer Oberfläche
CN110565089A (zh) * 2019-10-24 2019-12-13 江苏点金激光科技有限公司 一种激光熔覆设备
CN110877003B (zh) * 2019-12-26 2023-06-23 安徽工业大学 一种基于双脉冲强激光技术的孔类零件内壁喷涂方法和装置
CN111254432B (zh) * 2020-03-27 2024-05-17 江苏珠峰光电科技有限公司 一种全水冷高功率内孔宽带熔覆头
CN114959693B (zh) * 2022-06-24 2022-11-22 山东宇明月石油工程有限公司 管道内曲面激光熔覆防腐处理设备及处理方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2503601A1 (fr) * 1981-04-09 1982-10-15 Inst Elektroswarki Patona Procede de rechargement d'un alliage d'aluminium par une couche d'un autre metal
US4474861A (en) * 1983-03-09 1984-10-02 Smith International, Inc. Composite bearing structure of alternating hard and soft metal, and process for making the same
DE3447784A1 (de) * 1984-12-20 1986-06-26 Gebrüder Sulzer AG, Winterthur Kolbenbrennkraftmaschine
GB2202647A (en) * 1987-03-25 1988-09-28 Atomic Energy Authority Uk Laser beam focussing
US4960643A (en) * 1987-03-31 1990-10-02 Lemelson Jerome H Composite synthetic materials
US5043548A (en) * 1989-02-08 1991-08-27 General Electric Company Axial flow laser plasma spraying
JPH0649888B2 (ja) * 1989-03-24 1994-06-29 新日本製鐵株式会社 表面被覆金属の製造方法
DE3910098C2 (de) * 1989-03-29 1998-09-10 Siemens Ag Verfahren zum Schweißen von Rohren mittels eines Lasers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US5196671A (en) * 1990-08-17 1993-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Device and process for the laser welding of a tube
JP3214074B2 (ja) * 1992-07-15 2001-10-02 石川島播磨重工業株式会社 レーザ照射用トーチ
US5359172A (en) * 1992-12-30 1994-10-25 Westinghouse Electric Corporation Direct tube repair by laser welding
CH686187A5 (de) * 1993-03-30 1996-01-31 Alusuisse Lonza Services Ag Metallsubstrate mit laserinduzierter MMC-Beschichtung.
DK172987B1 (da) * 1994-12-13 1999-11-01 Man B & W Diesel As Cylinderelement, nikkelbaseret pålægningslegering og anvendelse af legeringen
JPH0938788A (ja) * 1995-07-28 1997-02-10 Aisin Takaoka Ltd 中空孔内壁面へのレーザ肉盛方法及びレーザ肉盛治具
DE19639480A1 (de) * 1996-09-26 1998-04-02 Guenter Hackerodt Verfahren zur Innenbeschichtung von Zylinder-Laufflächen, insbesondere von Aluminium-Laufflächen
US5976711A (en) * 1998-02-03 1999-11-02 Southwest Research Institute Bearing surfaces of hypereutectic alloys modified to increase lubricant effectiveness

Also Published As

Publication number Publication date
PL189910B1 (pl) 2005-10-31
US6303897B1 (en) 2001-10-16
KR19990083202A (ko) 1999-11-25
DE59900447D1 (de) 2002-01-10
ES2168819T3 (es) 2002-06-16
HU9901223D0 (en) 1999-06-28
JPH11320136A (ja) 1999-11-24
DE19826138A1 (de) 1999-12-30
EP0950461B1 (de) 2001-11-28
ATE209549T1 (de) 2001-12-15
KR100420877B1 (ko) 2004-03-02
HUP9901223A2 (hu) 2000-02-28
HU222099B1 (hu) 2003-04-28
EP0950461A3 (de) 2000-05-17
EP0950461A2 (de) 1999-10-20
DE19826138B4 (de) 2007-06-28
JP3247878B2 (ja) 2002-01-21
CZ293190B6 (cs) 2004-02-18
PL332537A1 (en) 1999-10-25
BR9903184A (pt) 2000-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ128399A3 (cs) Způsob a zařízení pro laserové opracování vnitřní plochy
ES2930232T3 (es) Método y aparato para revestir una superficie de un artículo
RU2212472C2 (ru) Блок цилиндров из легкого сплава, способ его изготовления и устройство для осуществления способа
US9126286B2 (en) Laser cladding of tubes
DE3942050B4 (de) Vorrichtung zur Laserplasmaspritzung mit axialer Strömung
AU781334B2 (en) Method for producing a surface-alloyed cylindrical, partially cylindrical or hollow cylindrical component and a device for carrying out said method
RU2000133330A (ru) Блок цилиндров из легкого сплава, способ его изготовления и устройство для осуществления способа
EP0741626A1 (en) Laser/powdered metal cladding nozzle
WO2001002129A2 (en) Powder feed nozzle for laser welding
EP0886556B1 (en) Laser machining
US5896902A (en) Debarking knife and method of manufacturing it
CA2317926C (en) Process and device for laser treatments of inside surfaces
DE19817091C2 (de) Verfahren zum Einlegieren von pulverförmigen Zusatzstoffen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Riabkina-Fishinan et al. Laser cladding and alloying for refrubishing worn machine parts
CA3154058C (en) Material feeding device
Fishman et al. Laser cladding and alloying for refurbishing worn machine parts and improving their surface properties
JPH0783948B2 (ja) 保護皮膜形成法
Webber Laser weld overlay

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20190413