DD156953A1 - PROCESS FOR LASER CUTTING OF REACTIVE METALS - Google Patents
PROCESS FOR LASER CUTTING OF REACTIVE METALS Download PDFInfo
- Publication number
- DD156953A1 DD156953A1 DD22695981A DD22695981A DD156953A1 DD 156953 A1 DD156953 A1 DD 156953A1 DD 22695981 A DD22695981 A DD 22695981A DD 22695981 A DD22695981 A DD 22695981A DD 156953 A1 DD156953 A1 DD 156953A1
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- cutting
- laser
- reactive metals
- zirconium
- condition
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf das Laserschneiden reaktiver Metalle, insbesondere von Zirkonium und aehnlicher Werkstoffe. Ziel ist, die Leistungsfaehigkeit des Laserschneidens an reaktiven Metallen zu verbessern und das Anwendungsgebiet zu erweitern. Es sind Massnahmen vorzuschlagen, die es gestatten, Qualitaetsschnitte an reaktiven Metallen mit im wesentlichen gratfreien Schnittkanten mit geringer Laserleistung und geringem technischem Aufwand herzustellen. Erfindungsgemaess wird die Verbrennungsgeschwindigkeit des reaktiven Metalls dessen Verdampfungsgeschwindigkeit angepasst, wobei unter Verwendung eines Schneidgases, bestehend aus 65-75 % Argon und 25-35 % Sauerstoff, die Schneidgasmenge entsprechend der Bedingung Q = e hoch -1 x InN und die Schnittgeschwindigkeit entsprechend der Bedingung v = K x s hoch -1 x Wurzel aus N eingestellt werden, wobei Q = Schneidgasmenge in m hoch 3/h N = Laserleistung in W,s = Schnittdicke in mm,K = Materialfaktor mit K = 25...120, insbesondere bei Zirkonium 30...50 bedeuten.The invention relates to the laser cutting of reactive metals, in particular of zirconium and similar materials. The aim is to improve the performance of laser cutting on reactive metals and to expand the field of application. Measures must be proposed which make it possible to produce quality cuts of reactive metals with essentially burr-free cut edges with low laser power and low technical expenditure. According to the invention, the rate of combustion of the reactive metal is adjusted to its rate of vaporization using a cutting gas consisting of 65-75% argon and 25-35% oxygen, the amount of cutting gas corresponding to the condition Q = e high -1 x InN and the cutting speed corresponding to the condition v = K xs high -1 x root can be set from N, where Q = cutting gas quantity in m high 3 / h N = laser power in W, s = cutting thickness in mm, K = material factor with K = 25 ... 120, especially at Zirconium 30 ... 50 mean.
Description
_Λ.. tI.D3D3 * _ Λ .. tI .D3D3 *
Verfahren zum Laser schneiden reaktiver MetalleMethod of laser cutting reactive metals
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserschneiden reaktiver Metalle, insbesondere von Zirkonium und ähnlicher Werkstoffe, unter Verwendung ."bekannter Gasleistungslaseranlagen zur Herstellung,von im wesentlichen gratfreien Schnittkanten.The invention relates to a method for the laser cutting of reactive metals, in particular zirconium and similar materials, using "known gas power laser systems for the production of substantially burr-free cut edges.
-2- 22 6 95 9 2- 2 - 22 6 95 9 2
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß zum Laserschneiden verschiedenartige Schneidgase eingesetzt werden. Beim Laserschneiden von Metallen wird vorzugsweise Sauerstoff oder Luft verwendet. In diesem Fall wird vom Laserbrennschneiden gesprochen, weil die exotherme Verbrennungswärme der Metall« Sauerstoffreaktion genutzt wird, um die Schnittgeschwindigkeit zu steigern· Werden inerte Gase, beispielsweise Argon oder auch Stickstoff verwendet, spricht man vom laserschmelzschweißen. Hierbei wird bei gleicher Laserleistung die Schnittgeschwindigkeit geringer. Nach DE-AS 16 90 637 ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes mittels eines auf dieses gerichteten Laserstrahles bekannt, wobei Werkstück und Laserstrahl in Gegenwart eines Gases mit exothermem Reaktionsvermögen relativ zueinander bewegt werden. Erfindungsgemäß wird das Werkstück von einer Oberfläche bis zur anderen Oberfläche durchgeschnitten, indem das Gas mit exothermem Reaktionsvermögen in Form eines Stromes mit hoher Geschwindigkeit koaxial mit dem Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet wird, so daß die gasförmigen bzw. schmelzflüssigen Produkte aus dem Schnitt weggeblasen werden. Um glatte Schnittkanten herstellen zu können, müßte die Schnittgeschwindigkeit oberhalb einer Minimalgeschwindigkeit liegen, die durch die Stärke des Laserstrahles und die Materialstärke bestimmt wird. - ν · Die DE-OS 27 43 544 offenbart ein Verfahren zum !Trennen von Elektroblechen mittels eines Lasers, insbesondere mit einem CX^- Laser, wobei ebenfalls ein sauerstoffhaltiges Schneidgas mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück gerichtet wird, der Brennfleckdurchmesser extrem klein ist und die Leistungsdichte im Brennfleck sowie die Schnittgeschwindigkeit so abgestimmt werden, daß das Gefüge im Schnittbereich möglichst unbeeinflußt bleibt. Durch eigene Versuche wurde festgestellt, daß durch die Y/ärmeeinwirktung des Laserstrahles das Gefüge im SchnittbereichIt is known that various cutting gases are used for laser cutting. In the laser cutting of metals, oxygen or air is preferably used. In this case, laser cutting is used because the exothermic heat of combustion of the metal oxygen reaction is used to increase the cutting speed. When inert gases, such as argon or nitrogen, are used, it is called laser fusion welding. At the same laser power, the cutting speed is reduced. According to DE-AS 16 90 637 a method and apparatus for machining a workpiece by means of a laser beam directed to this is known, wherein the workpiece and laser beam are moved in the presence of a gas with exothermic reactivity relative to each other. According to the invention, the workpiece is cut from one surface to the other surface by directing the gas with exothermic reactivity in the form of a stream at high speed coaxially with the laser beam on the workpiece, so that the gaseous or molten products are blown away from the cut. To be able to produce smooth cutting edges, the cutting speed would have to be above a minimum speed, which is determined by the strength of the laser beam and the material thickness. - DE-OS 27 43 544 discloses a method for! Separating electric sheets by means of a laser, in particular with a CX ^ - laser, wherein also an oxygen-containing cutting gas is directed at high speed on the workpiece, the focal spot diameter is extremely small and the power density in the focal spot and the cutting speed are adjusted so that the structure in the cutting area remains as unaffected. By own experiments it was found out that the structure in the cutting area was influenced by the influence of the laser beam
_ 3 —_ 3 -
226959 2226959 2
des Materials stets beeinflußt wird, so daß die in der DE-OS 27-43 544 angestrebte Wirkung nicht eintritt. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß mit den in den vorbeschriebenen Patentschriften offenbarten Lösungen zwar unlegierte und hochlegierte Stähle mit guter Oberflächenqualität geschnitten werden können. Beim Laserschneiden von reaktiven Metallen versagen jedoch beide vorgeschlagene Lösungen. Reaktive Metalle sind nach dem heutigen Stand der Technik mittels Sauerstoff, Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen stets nur mit sehr schlechter Schnittqualität schneidbar, da der vorhandene Sauerstoff starke unkontrollierte Reaktionen mit dem reaktiven Metall auslöst. Die Schnitte sind grundsätzlich uneben, die Schnittfugen ungleichmäßig, wobei die Schnittkanten stets mit einem großen und festhaftenden Grat besetzt sind.the material is always affected, so that the target in DE-OS 27-43 544 effect does not occur. In summary, it can be stated that, with the solutions disclosed in the patent specifications described above, unalloyed and high-alloy steels with good surface quality can be cut. When laser cutting of reactive metals, however, both proposed solutions fail. Reactive metals are cut according to the current state of the art by means of oxygen, air or other oxygen-containing gases always only with very poor quality cut, since the existing oxygen triggers strong uncontrolled reactions with the reactive metal. The cuts are basically uneven, the kerfs uneven, with the cut edges are always occupied by a large and firmly adhering ridge.
Wenn Argon, Stickstoff oder deren Gemische zum Laserschneiden verwendet werden sollen, muß die Laserleistung zum Erreichen einer wirtschaftlichen Schnittgeschwindigkeit um ein Vielfaches erhöht werden. Trotzdem ist eine Gratbildung an den unteren Schnittkanten auch hier nicht zu vermeiden.When argon, nitrogen or mixtures thereof are to be used for laser cutting, the laser power must be increased many times to achieve an economical cutting speed. Nevertheless, burr formation at the lower edges is unavoidable.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Durch die Erfindung ist die Leistungsfähigkeit des Laserschneidens an reaktiven Metallen zu verbessern und das Anwendungsgebiet zu erweitern.The invention improves the performance of laser cutting on reactive metals and extends the field of application.
Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein VerfahrenThe invention is therefore based on the object, a method
-^- 226 95 9 2- ^ - 226 95 9 2
zum Laserschneiden reaktiver Metalle zu entwickeln und Maßnahmen vorzuschlagen, die es gestatten, Qualitätsschnitte mit im wesentlichen gratfreien Schnittkanten mit geringer Laserleistung und geringem technischem Aufwand herzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren dadurch gelöst, daß unter Verwendung einer an sich "bekannten Laser schneid· anlage erfindungsgemäß die Vertrennungsgeschwindigkeit des reaktiven Metalls dessen Verdampfungsgeschwindigkeit angepaßt wird, indem unter Verwendung eines Schneidgases, "bestehend aus 65 - 75 # Argon und 25 - 35 # Sauerstoff, die Schneidgasmenge entsprechend der Bedingung Q= e~ · InH und die Schnittgeschwindigkeit gemäß der Bedingung V = K · s~ . "ffi* eingestellt wird, wobeito develop laser cutting of reactive metals and to propose measures that make it possible to produce quality cuts with substantially burr-free cut edges with low laser power and low technical effort. The object of the invention is achieved by a method in that, according to the invention, the rate of evaporation of the reactive metal is adapted to its rate of evaporation by using a cutting gas consisting of 65-75 # argon and 25 - 35 # oxygen, the cutting gas quantity according to the condition Q = e ~ · InH and the cutting speed according to the condition V = K · s ~. "ffi * is set, where
Q= Schneidgasmenge in nr/h. N= Laserleistung in W s= Schnittdicke K= MaterialfaktorQ = cutting gas quantity in nr / h. N = laser power in W s = cutting thickness K = material factor
bedeuten, und E = 25 ·.·.·· 120, insbesondere bei Zirkonium K = 30 ... 50 eingestellt wird.and E = 25 ··· ··· 120, in particular for zirconium K = 30 ... 50.
Aus führung sb ei spi elExecuted by spi el
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« ^The invention will be explained below with reference to an embodiment "^
Zum Schneiden von Bohren, bestehend aus einer Legierung mit 99 # Zirkonium, 1 # Niob und Spurenanteilen mit etwa 0,3 # Bisen, Kohlenstoff, Hafnium, Kalzium u. a. wird ein COp-Saslaser benutzt. Der Außendurchmesser der Rohre beträgt 9 min bei einer Wandstärke von 0,7 mm. Mit dem (X^-Saslaser wird ein Laserstrahl von 200 W Dauerleistung erzeugt, der in einer bekannten Schneid-For cutting drilling consisting of an alloy with 99 # zirconium, 1 # niobium and trace amounts of about 0.3 # iron, carbon, hafnium, calcium and the like. a. a COp Saslaser is used. The outer diameter of the tubes is 9 minutes with a wall thickness of 0.7 mm. With the (X ^ -aslaser a laser beam of 200 W continuous power is generated, which in a known cutting
-5-226959 2-5-226959 2
optik fokussiert wird. Zum Schneiden wird der Fokus in ebenfalls bekannter Weise auf die ßohraußenwandung eingestellt· Als Schneidgas wird ein Gemisch aus 70 # Argon und 30 # Sauerstoff verwendet, wobei die Schneidgasmenge Q auf 1,95 nr/h eingestellt wird. Die Schnittgeschwindigkeit τ beträgt entsprechend der vorliegenden Rohrwanddicke und Laserleistung H 0,6 m/min·optics is focused. For cutting, the focus is set in a likewise known manner on the outer wall. The cutting gas used is a mixture of 70 # argon and 30 # oxygen, the cutting gas quantity Q being set to 1.95 nr / h. The cutting speed τ is 0.6 m / min corresponding to the existing pipe wall thickness and laser power H ·
Claims (1)
eingestellt werden, wobeiν = K. s " 1 .W
be set, where
s = Schnittdicke in mm
K= Materialfaktor mit K= 25 ... 120 insbesondere bei Zirkonium 30 ... 50Q = cutting gas quantity in rar / h N = laser power in W
s = cutting thickness in mm
K = material factor with K = 25 ... 120 especially for zirconium 30 ... 50
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22695981A DD156953A1 (en) | 1981-01-13 | 1981-01-13 | PROCESS FOR LASER CUTTING OF REACTIVE METALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22695981A DD156953A1 (en) | 1981-01-13 | 1981-01-13 | PROCESS FOR LASER CUTTING OF REACTIVE METALS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD156953A1 true DD156953A1 (en) | 1982-10-06 |
Family
ID=5528606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD22695981A DD156953A1 (en) | 1981-01-13 | 1981-01-13 | PROCESS FOR LASER CUTTING OF REACTIVE METALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD156953A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3619513A1 (en) * | 1985-05-09 | 1987-12-17 | Aga Ab | METHOD FOR LASER CUTTING METAL WORKPIECES |
AT393241B (en) * | 1986-06-11 | 1991-09-10 | Aga Ab | Method for the laser cutting of metallic workpieces |
-
1981
- 1981-01-13 DD DD22695981A patent/DD156953A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3619513A1 (en) * | 1985-05-09 | 1987-12-17 | Aga Ab | METHOD FOR LASER CUTTING METAL WORKPIECES |
FR2600568A1 (en) * | 1985-05-09 | 1987-12-31 | Aga Ab | IMPROVEMENTS IN METHODS OF CUTTING LASER METAL PARTS |
AT393241B (en) * | 1986-06-11 | 1991-09-10 | Aga Ab | Method for the laser cutting of metallic workpieces |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3619513A1 (en) | METHOD FOR LASER CUTTING METAL WORKPIECES | |
DE69317313T3 (en) | METHOD FOR HIGH-QUALITY PLASMA BOW AND LASER CUTTING OF STAINLESS STEEL AND ALUMINUM | |
EP1321218A2 (en) | Method for joining dissimilar materials in shielding gas | |
DE2553418A1 (en) | PROCESS FOR HIGH CURRENT SHIELDED GAS ARC WELDING | |
DE2611248A1 (en) | VERTICAL UPWARD ARC WELDING PROCESS | |
WO1998019818A1 (en) | Method and process gas for laser welding metal work pieces | |
DE3632466A1 (en) | FILLER WIRE ELECTRODE AND METHOD FOR FLAME CUTTING METALS | |
WO2019166498A1 (en) | Method for welding pretreatment of coated steel sheets | |
DE2754426A1 (en) | PROCESS FOR VERTICAL BUTT WELDING OF SHEET METALS, IN PARTICULAR VERTICAL JOINTS OF LARGE CONTAINERS | |
DE19901900A1 (en) | Laser welding with process gas | |
DE2406651A1 (en) | PROCESS FOR WELDING DIFFERENT METALS | |
WO2002043918A1 (en) | Process gas and method for laser welding | |
DD156953A1 (en) | PROCESS FOR LASER CUTTING OF REACTIVE METALS | |
EP3946801A1 (en) | Method for the fusion welding of one or more steel sheets of press-hardenable steel | |
EP1022086B1 (en) | Laser welding with process gas | |
WO2002070192A1 (en) | Laser welding of nonferrous metals by using laser diodes and process gas | |
EP1343607B1 (en) | Process gas and laser machining method | |
DE3121555A1 (en) | Method for controlled alteration of the shape of a heated part made of steel by means of laser radiation | |
DD297584A5 (en) | PROCESS FOR WELDING COATED, IN PARTICULARLY INCORPORATED DUNISHED SHEETS | |
DE60016077T2 (en) | Method for pulsed MIG welding of Al alloys | |
EP1084788A2 (en) | Use of a process gas mixture and method for laser beam welding | |
WO2005118208A1 (en) | Gas mixture for laser-beam fusion cutting | |
EP0448791A1 (en) | High yield strength weld metal alloy and method for its deposition | |
DE10304954A1 (en) | To weld together materials of different characteristics, e.g. for vehicle bodywork, a molten bath is formed in the lower melting point material followed by an arc to form a solder bond | |
AT393241B (en) | Method for the laser cutting of metallic workpieces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |