DE07121941T1 - Vorrichtung zum Wiederaufladen einer konkaven Oberfläche eines Werkstückes durch Einbringung eines Materiales und durch Einbringung von Laserenergie - Google Patents

Vorrichtung zum Wiederaufladen einer konkaven Oberfläche eines Werkstückes durch Einbringung eines Materiales und durch Einbringung von Laserenergie Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Beschichten einer konkaven Fläche (2) eines rohrförmigen Werkstücks (1) durch Aufbringen von Beschichtungsmaterial und von Laserenergie, mit:
– einem Diodenlaser (4) zum Erzeugen eines Laserstrahls (9),
– Aufbringungsmitteln (5) für Beschichtungsmaterial zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial in der Nähe einer Beschichtungszone (6) auf der konkaven Fläche (2) des zu beschichtenden rohrförmigen Werkstücks (1),
– Mitteln (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und Richtungsmitteln (8) zum Leiten des Laserstrahls (9) in die Beschichtungszone (6), wobei die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls den Laserstrahl (9) auf einer Eindringlänge (L) längs einer Eindringrichtung leiten, dann die Richtungsmittel (8) den Laserstrahl (9) in einer radialen Richtung (II-II) abseits von der Eindringrichtung ablenken,
dadurch gekennzeichnet, daß:
– das Beschichtungsmaterial (5) auf Basis von Körnern aus hartem feuerfestem Material und einer metallischen Legierung ist,
– die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und die Richtungsmittel (8) eine erste Sammellinse...

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Beschichten einer konkaven Fläche (2) eines rohrförmigen Werkstücks (1) durch Aufbringen von Beschichtungsmaterial und von Laserenergie, mit: – einem Diodenlaser (4) zum Erzeugen eines Laserstrahls (9), – Aufbringungsmitteln (5) für Beschichtungsmaterial zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial in der Nähe einer Beschichtungszone (6) auf der konkaven Fläche (2) des zu beschichtenden rohrförmigen Werkstücks (1), – Mitteln (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und Richtungsmitteln (8) zum Leiten des Laserstrahls (9) in die Beschichtungszone (6), wobei die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls den Laserstrahl (9) auf einer Eindringlänge (L) längs einer Eindringrichtung leiten, dann die Richtungsmittel (8) den Laserstrahl (9) in einer radialen Richtung (II-II) abseits von der Eindringrichtung ablenken, dadurch gekennzeichnet, daß: – das Beschichtungsmaterial (5) auf Basis von Körnern aus hartem feuerfestem Material und einer metallischen Legierung ist, – die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und die Richtungsmittel (8) eine erste Sammellinse (13) aufweisen, deren optische Achse längs der Eindringrichtung ausgerichtet ist und die den Laserstrahl (9), der von dem Diodenlaser (4) stammt, empfängt, – die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und die Richtungsmittel (8) einen Spiegel (14) aufweisen, der den Laserstrahl (9) empfängt, der von der ersten Sammellinse (13) stammt und der diesen in der radialen Richtung (II-II) versetzt zur Eindringrichtung weiterleitet, – die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und die Richtungsmittel (8) eine zweite Sammellinse (15) enthalten, die den von dem Spiegel (14) stammenden Laserstrahl (9) empfängt und die den Laserstrahl (9) in der Nähe der Beschichtungszone (6) konvergiert, – eine optische Zwischeneinrichtung (16), die den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laserstrahl (9) in einer Eindringrichtung in der Nähe des Brennpunktes (13a) der ersten Sammellinse (13) konvergieren läßt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Zwischeneinrichtung (16) einen Lichtwellenleiter (23) enthält, der den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laserstrahl (9) bündelt und ihn bis in die Nähe des Brennpunktes (13a) der ersten Sammellinse (13) leitet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Zwischeneinrichtung (16) eine dritte Sammellinse (17) aufweist, die den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laser strahl (9) in der Nähe des Brennpunktes (13a) der ersten Sammellinse (13) konvergieren läßt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Zwischeneinrichtung (16) einen Lichtwellenleiter (23) aufweist, der den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laserstrahl (9) sammelt und ihn bis in die Nähe des Brennpunktes (17a) der dritten Sammellinse (17) leitet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß: – die optische Zwischeneinrichtung (16) eine vierte Sammellinse (22) aufweist, die den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laserstrahl (9) empfängt, – die dritte Sammellinse (17) den von der vierten Sammellinse (22) stammenden Laserstrahl (9) empfängt, – der Diodenlaser (4) in der Nähe des Brennpunktes (22a) der vierten Sammellinse (22) angeordnet ist, – der Bildpunkt (17b) der dritten Sammellinse (17) im wesentlichen mit dem Brennpunkt (13a) der ersten Sammellinse (13) übereinstimmt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß: – die optische Zwischeneinrichtung (16) eine vierte Sammellinse (22) aufweist, die den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laserstrahl (9) empfängt, – die dritte Sammellinse (17) den von der vierten Sammellinse (22) stammenden Laserstrahl (9) empfängt, – der Bildpunkt (17b) der dritten Sammellinse (17) im wesentlichen mit dem Brennpunkt (13a) der ersten Sammellinse (13) übereinstimmt, – ein Lichtwellenleiter (23) den von dem Diodenlaser (4) stammenden Laserstrahl (9) bündelt und ihn bis in die Nähe des Brennpunktes (22a) der vierten Sammellinse (22) leitet.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß: – die vierte Sammellinse (22) im wesentlichen senkrecht zur Eindringrichtung und im wesentlichen parallel zur radialen Richtung (II-II) steht, – die zweite Sammellinse (15) und die vierte Sammellinse (22) radial gegeneinander in der Eindringrichtung versetzt sind, – die optische Zwischeneinrichtung (16) einen zusätzlichen Spiegel (35) aufweist, der den von der vierten Sammellinse (22) stammenden Laserstrahl (9) empfängt und der den Laserstrahl (9) längs der Eindringrichtung weiterleitet, – der Lichtwellenleiter (23) in Aufwicklung auf einer Aufwicklungsvorrichtung (26) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Zwischeneinrichtung (16), die erste Sammellinse (13) und der Spiegel (14) in einem hohlen doppelwandigen Begrenzungsrohr (18) untergebracht sind, in dem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß: – die radiale Richtung (II-II), in welcher der Spiegel (14) den von der ersten Sammellinse (13) stammenden Laserstrahl (9) zurückstrahlt, im wesentlichen senkrecht zur Eindringrichtung steht, – die optische Achse der zweiten Sammellinse (15) im wesentlichen mit der radialen Richtung (II-II) übereinstimmt, – die Aufbringungsmittel (5) für Beschichtungsmaterial eine Düse (5c) mit einer Innenwand in genereller Form eines Konus enthält, dessen Spitze in Richtung zum Ausgang weist und dessen Scheitelpunkt durchbohrt ist, um so eine Austrittsöffnung (10) zu bilden, – die Austrittsöffnung (10) der Düse (5c) im wesentlichen koaxial zur optischen Achse der zweiten Sammellinse (15) ist.
  10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: – eine Drehspindel (11) zum Drehantreiben des zu beschichtenden rohrförmigen Werkstücks (1), – erste Verschiebungsmittel (12) zum Gewährleisten einer Relativverschiebung zwischen einerseits dem zu beschichtenden rohrförmigen Werkstück (1) und andererseits einer Untergruppe (3), die die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und die Richtungsmittel (8) enthält, um diese Untergruppe (3) in das Innere des zu beschichtenden rohrförmigen Werkstückes (1) eindringen zu lassen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zweite Verschiebungsmittel (12a) enthält, um eine Relativverschiebung in radialer Richtung (II-II) zwischen einerseits dem zu beschichtenden rohrförmigen Werkstück (1) und andererseits der Untergruppe (3) sicherzustellen, die die Mittel (7) zum Aufbringen des Laserstrahls und die Richtungsmittel (8) enthält.
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