DE10124345A1 - Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases - Google Patents

Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases

Info

Publication number
DE10124345A1
DE10124345A1 DE10124345A DE10124345A DE10124345A1 DE 10124345 A1 DE10124345 A1 DE 10124345A1 DE 10124345 A DE10124345 A DE 10124345A DE 10124345 A DE10124345 A DE 10124345A DE 10124345 A1 DE10124345 A1 DE 10124345A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gases
laser
protective
gas
helium
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
DE10124345A
Other languages
German (de)
Inventor
Johann Herrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE10124345A priority Critical patent/DE10124345A1/en
Publication of DE10124345A1 publication Critical patent/DE10124345A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/123—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases
    • 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
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • 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
    • 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
    • B23K26/142—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 for the removal of by-products
    • 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
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards 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
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
    • B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Process for laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases. Preferred Features: The process gas contains 15-95, preferably 20-40% CO2, O2, CO2 and O2, CO, H2, less than 90% N2, CnHm, NO, NO2, N2O, SF6 or their mixtures.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Laser-Materialbearbeitung. Bei den Verfahren handelt es sich hauptsächlich um das Laserschweißen, das Laser-Hybrid-Schweißen, das Abtragen von Oberflächen, das Umschmelzen von Oberflächen, das Legieren von Oberflächen, das Auflegieren einer Oberfläche aus dem Gas, das Auflegieren einer Oberfläche mit Zusatzmaterial oder das Beschichten einer Oberfläche und alle anderen Verfahren der Lasermaterialbearbeitung. In der Regel wird bei diesem Verfahren durch die hohe Energiedichte der Laserstrahlung Material verdampft bzw. ionisiert und es bewegt sich vom Werkstück in Richtung Laser.The invention relates to methods for laser material processing. In the process it’s mainly laser welding, laser hybrid welding, the removal of surfaces, the remelting of surfaces, the alloying of Surfaces, the application of a surface from the gas, the application of a Surface with additional material or coating one surface and all others Process of laser material processing. Usually this procedure is followed by the high energy density of the laser radiation material evaporates or ionizes it moves from the workpiece towards the laser.

Das Laser-Schweißen bietet im Vergleich zu konventionellen Schweißverfahren (MAG, WIG) gezieltere Wärmeeinbringung, geringeren Verzug und höhere Schweißgeschwindigkeit. Ein Großteil der Laserschweißungen kommt ohne Zusatzmaterial aus. Dieses kann jedoch aus Gründen der Spaltüberbrückbarkeit oder der Metallurgie notwendig werden. Laserschweißen lassen sich beispielsweise Stähle, Leichtmetalle und thermoplastische Kunststoffe.Laser welding offers compared to conventional welding processes (MAG, TIG) more targeted heat input, less warpage and higher Welding speed. Much of the laser welding comes without Additional material. However, this can for reasons of gap bridging or metallurgy. For example, laser welding can be used for steels, Light metals and thermoplastics.

In der Laser-Materialbearbeitung sind mehrere unterschiedliche Lasertypen zum Schweißen üblich: der CO2-Laser, der Nd-YAG-Laser und neu der Diodenlaser. Weitere Laserarten werden in bestimmten Bereichen eingesetzt und es sind auch noch andere Laser in der Zukunft denkbar. Die drei oben genannten Laserarten sind aber heute am weitesten verbreitet und haben eine hohe Entwicklungsstufe erreicht. Sie unterscheiden sich unter anderem in der erzeugten Wellenlänge, der Laserleistung sowie in der Energiedichte, die im Bearbeitungspunkt erreicht werden kann. Bei allen Lasertypen sind für Schweißungen hoher Qualität Schutzgase notwendig. Die maximale Qualität der Schweißungen bei höchster Wirtschaftlichkeit der Anlagen wird erreicht, wenn das Schutzgas an das Material, die Laserart, die Energiedichte sowie an die Art der Gaszufuhr angepaßt ist. Möglich ist auch der Einsatz mehrerer unterschiedlicher Laser gleichzeitig.In laser material processing, several different types of laser are common for welding: the CO 2 laser, the Nd-YAG laser and now the diode laser. Other types of lasers will be used in certain areas and other lasers are also conceivable in the future. However, the three types of laser mentioned above are the most widespread today and have reached a high level of development. They differ among other things in the wavelength generated, the laser power and the energy density that can be achieved at the processing point. With all laser types, shielding gases are required for high quality welds. The maximum quality of the welds with the highest cost-effectiveness of the systems is achieved if the protective gas is adapted to the material, the type of laser, the energy density and the type of gas supply. It is also possible to use several different lasers at the same time.

Der CO2-Laser ist zum Schweißen in der Automobil- und deren Zulieferindustrie am weitesten verbreitet. Durch die hohe Energiedichte der eingesetzten Laser wird im Material eine Dampfkapillare erzeugt. Über diese gelangt die Laserenergie in die Tiefe des Materials. Dadurch können wesentlich schlankere und schnellere Schweißnähte erzeugt werden, als dies über eine Wärmeleitung des festen Materials von der Oberfläche in die Tiefe möglich wäre. Bei der Erzeugung dieser Dampfkapillare, welche auch Keyhole genannt wird und wirklich den Schlüssel zu hoher Wirtschaftlichkeit darstellt, strömt sehr heißer, verdampfter, ja sogar ionisierter Werkstoff dem Laserstrahl entgegen. Desto tiefer die Dampfkapillare ist, desto höher sind Geschwindigkeit und Temperatur des austretenden Materials. Dieses Material, dieses Plasma tritt in Wechselwirkung mit den Laserstrahl und beeinflußt diesen. Wird dieses Plasma nicht durch geeignete Prozessgase beeinflußt, kann es sogar zu einem Zusammenbruch des Schweißprozesses kommen. Nämlich dann, wenn die optische Dichte des Metalldampfes oder Metallplasmas zu hoch wird, so daß die Laserstrahlung nicht mehr zum Werkstück gelangen kann. Dies bedeutet, daß die Prozessgase bisher danach ausgewählt wurden, daß der Werkstoff vor schädlichen Einflüssen der umgebenden Luft geschützt und das Plasma ausreichend kontrolliert ist. Zum Einsatz kommen deshalb bisher vor allem Inertgase wie Helium oder mit Einschränkungen auch Argon, sowie deren Gemische, wie z. B. Varigon He 50.The CO 2 laser is the most widely used for welding in the automotive and its supply industry. The high energy density of the lasers used creates a steam capillary in the material. This is where the laser energy reaches the depth of the material. As a result, much slimmer and faster weld seams can be produced than would be possible by heat conduction of the solid material from the surface to the depth. When generating this steam capillary, which is also called a keyhole and really represents the key to high efficiency, very hot, vaporized, even ionized material flows towards the laser beam. The deeper the steam capillary, the higher the speed and temperature of the emerging material. This material, this plasma interacts with and influences the laser beam. If this plasma is not influenced by suitable process gases, the welding process can even collapse. Namely, when the optical density of the metal vapor or metal plasma becomes too high, so that the laser radiation can no longer reach the workpiece. This means that the process gases have so far been selected so that the material is protected against harmful influences from the surrounding air and the plasma is adequately controlled. For this reason, inert gases such as helium or, to a limited extent, argon, and mixtures thereof, such as, for example, B. Varigon He 50 .

Die Hauptanwendungsgebiete des Nd:YAG-Lasers liegen in der Feinwerktechnik und in der Elektroindustrie. Üblich sind Laserleistungen bis 4 kW. Da die erzeugten Energiedichten dieser Laser wesentlich geringer sind, werden nur geringere Temperaturen im austretenden Material erreicht. Die Absorption der Laserstrahlung findet aber hauptsächlich durch thermisch ionisiertes Plasma statt. Fehlt die nötige Energiedichte bzw. Temperatur, so absorbiert nur der Metalldampf. Die hierdurch verlorene Laserleistung kann zwar die Schweißgeschwindigkeit um einige 10% reduzieren, führte aber in der Regel zu keinem Abbruch des Schweißprozesses. Deshalb war hier bisher der Einsatz von Argon sehr häufig. Mit der Verfügbarkeit höherer Strahlqualitäten und damit kleinerer Faserdurchmesser, welche höhere Energiedichten am Bearbeitungspunkt zulassen, ist auch hier bereits der Einsatz von Helium bzw. heliumhaltigen Gasen nötig. Helium hat besonders günstige Eigenschaften, wenn es darum geht, die Transparenz des Plasmas für die Laserstrahlung zu erhöhen.The main areas of application for the Nd: YAG laser are in precision engineering and in the electrical industry. Laser powers up to 4 kW are common. Because the generated The energy densities of these lasers are much lower, only lower Temperatures in the exiting material reached. The absorption of laser radiation but mainly takes place through thermally ionized plasma. Missing the necessary Energy density or temperature, only the metal vapor absorbs. The hereby lost laser power can reduce the welding speed by some 10% reduce, but usually did not lead to a termination of the welding process. That is why the use of argon has been very common up to now. With availability higher beam qualities and thus smaller fiber diameters, which higher Allowing energy densities at the processing point is already the case here Helium or gases containing helium are necessary. Helium has particularly cheap ones Properties when it comes to the transparency of the plasma for the Increase laser radiation.

Der Diodenlaser ist im Vergleich zu den beiden anderen Laserarten sehr jung. Die erzeugten Energiedichten und Temperaturen sind noch geringer als beim Nd:YAG- Laser. Das Entwicklungspotential ist in diesem Fall aber sicher noch lange nicht ausgeschöpft, so daß aufgrund der schon heute erreichten Werte von einem sehr großen Potential ausgegangen werden muß.The diode laser is very young compared to the other two types of laser. The generated energy densities and temperatures are even lower than with the Nd: YAG  Laser. In this case, the development potential is certainly far from being exhausted, so that due to the values already achieved by one very great potential must be assumed.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Laserschweißverfahren bezüglich der Geschwindigkeit und der Qualität zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Verfahren, bei welchem dem Schutzgas molekulare Gase zugegeben sind. Bei Zugabe der erfindungsgemäßen molekularen Gase treten erstaunliche Effekte auf, welche die Schweißung schneller, schöner und tiefer machen können. Als auslösender Effekt wird Folgendes angenommen:
Das Schutz- oder Prozessgas strömt aus der Düse und durchquert das aus der Dampfkapillare austretende sogenannte Plasma. Dabei handelt es sich um sehr heißen Metalldampf oder sogar um ein Metalldampfplasma. Dabei nimmt das Prozessgas thermische Energie aus diesem Plasma auf. Dessen Temperaturen können in einem Bereich von bis zu 15.000 K oder höher liegen. Beim Kreuzen der Strömungen wird das Prozessgas erhitzt und dabei sogar thermisch dissoziiert oder ionisiert. Wie stark das Prozessgas erhitzt wird, hängt von der eingesetzten Gasmenge, der Strömungsgeschwindigkeit, der Wärmekapazität, der Wärmeleitfähigkeit, den Dissoziationsenergien oder den Ionisationsenergien der eingesetzten Gase ab. Zum anderen sind natürlich auch die Temperatur sowie Geschwindigkeit, Menge und Art des aus der Dampfkapillare austretenden Materials entscheidend. Die aufgenommene Energie wird dann über den Gasstrom ein zweites Mal dem Material zugeführt.The object of the invention is to improve the laser welding process in terms of speed and quality. According to the invention, this object is achieved by a method in which molecular gases are added to the protective gas. When the molecular gases according to the invention are added, amazing effects occur which can make welding faster, more beautiful and deeper. The following is assumed to be the triggering effect:
The protective or process gas flows out of the nozzle and crosses the so-called plasma emerging from the vapor capillary. It is very hot metal vapor or even a metal vapor plasma. The process gas absorbs thermal energy from this plasma. Its temperatures can range up to 15,000 K or higher. When the flows cross, the process gas is heated and even thermally dissociated or ionized. How much the process gas is heated depends on the amount of gas used, the flow rate, the heat capacity, the thermal conductivity, the dissociation energies or the ionization energies of the gases used. On the other hand, the temperature, the speed, the quantity and the type of material emerging from the steam capillary are of course also decisive. The absorbed energy is then fed into the material a second time via the gas flow.

Um diesen Energietransport zu ermöglichen, ist es wichtig, dass Gase oder Gasbestandteile eingesetzt werden, welche große Energiemengen speichern können. Dies sind molekulare Gase wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak, Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe und andere Gasmoleküle. Dissoziationen und Ionisationen treten je nach Gas in ganz genau definierten Temperaturbereichen auf. Die zugeführte Energie schlägt sich dann nur zu einem kleinen Teil in einer Temperaturänderung nieder und bewirkt zum größten Teil das Dissoziieren oder Ionisieren des Gases. So können atomarer Sauerstoff, atomare Halogene (Fluor, Chlor), atomarer Stickstoff, atomarer Kohlenstoff oder atomarer Wasserstoff erzeugt werden. Deshalb wirken diese Gase temperatur- und damit prozessstabilisierend. Jedes Gas kann so in einem ihm eigenen Temperaturbereich als Energieüberträger oder Prozessstabilisator eingesetzt werden.In order to enable this energy transport, it is important that gases or Gas components are used, which can store large amounts of energy. These are molecular gases like carbon dioxide, carbon monoxide, ammonia, oxygen, Hydrocarbons and other gas molecules. Dissociations and ionizations occur depending on the gas in precisely defined temperature ranges. The fed Only a small amount of energy then results in a change in temperature and largely causes the gas to dissociate or ionize. So atomic oxygen, atomic halogens (fluorine, chlorine), atomic nitrogen, atomic carbon or atomic hydrogen are generated. That is why they work Gases temperature and thus process stabilizing. Every gas can be in it  own temperature range used as an energy transmitter or process stabilizer become.

Das Gas kann parallel zur Lichtrichtung eingestrahlt werden, wenn durch das Gas keine Laserstrahlung absorbiert wird. Findet eine solche Absorption aber statt, so ist das Prozessgas besser seitlich unter einem Winkel zur Oberfläche zuzuführen. Dieser Winkel liegt sehr häufig in einem Bereich von 30° bis 45° zur Werkstückoberfläche. Hierbei wird von einem senkrechten Einfall der Laserstrahlung ausgegangen. Je nach Anwendung kann es aber auch sinnvoll sein, einen steileren Einfallswinkel als 45° zu wählen. Dadurch kann das Gas das Plasmafeld kreuzen, dort die Energie aufnehmen und dann an einer anderen Stelle vorzugsweise auf dem Werkstück abgeben. Der Einsatz des Gases kann koaxial, schleppend, stechend oder schräg erfolgen, so dass die Energie an, vor, nach der Schweißstelle oder auch seitlich dazu eingebracht wird.The gas can be irradiated parallel to the direction of light if through the gas no laser radiation is absorbed. However, if such absorption takes place, it is it is better to supply the process gas laterally at an angle to the surface. This Angle is very often in a range from 30 ° to 45 ° to the workpiece surface. A perpendicular incidence of the laser radiation is assumed here. Depending on However, it can also make sense to use a steeper angle of incidence than 45 ° choose. This allows the gas to cross the plasma field and absorb the energy there and then preferably in another place on the workpiece. The The gas can be used coaxially, dragging, piercing or at an angle, so that the energy is applied to, before, after the weld or laterally.

Dieser Energietransport funktioniert bei atomaren Gasen wie Helium oder Argon nicht besonders. Bei molekularen Gasen tritt dieser Effekt jedoch wesentlich stärker auf. So können durch kleine Änderung der Gasart starke Verbesserungen erzielt werden. Wird eine kleine Gasmenge eingesetzt, so wird diese heißer, weil sich die Energie auf weniger Moleküle verteilt. Besteht das Problem, dass bereits zu viele Teilchen ionisiert sind, so kann man die Zahl der Teilchen erhöhen (höherer Einblasdruck oder höherer Anteil der Moleküle) oder Gase beimischen, die sehr viel Energie aufnehmen können, und damit die Temperatur reduzieren.This energy transport does not work with atomic gases such as helium or argon especially. This effect occurs much more strongly with molecular gases. So great improvements can be achieved by small changes in the gas type. Becomes If a small amount of gas is used, it becomes hotter because the energy is on fewer molecules distributed. The problem is that too many particles are already ionizing the number of particles can be increased (higher injection pressure or higher Proportion of molecules) or gases that can absorb a lot of energy, and thus reduce the temperature.

Weiterhin kann man erfindungsgemäß die sekundäre Energie genau dort zuführen, wo sie sich positiv für den Prozess bemerkbar macht. Mit der thermischen Energie kann beispielsweise bei stechender Gaszufuhr das Schweißbad nachgewärmt werden. Dies kann positive Effekte auf das Ausgasungsverhalten sowie auf die Oberflächengüte haben. Wird die Gaszufuhr schräg angestellt, so kann ein Großteil der Energie beispielsweise auf die stärkere Seite eines Tailored Blanks gelenkt werden, um hier mehr Abschmelzleistung zu erreichen.Furthermore, according to the invention, the secondary energy can be supplied exactly where it has a positive impact on the process. With the thermal energy can for example, if the gas supply is stinging, the weld pool can be reheated. This can have positive effects on the outgassing behavior as well as on the surface quality to have. If the gas supply is turned at an angle, a large part of the energy can be used for example, to be directed to the stronger side of a tailored blank here to achieve more melting capacity.

Die Wirkung wurde bereits bei Kohlendioxid ausprobiert. Bei Edelstählen führt der freigesetzte Sauerstoff aber eventuell zu Problemen, so daß der Anteil begrenzt werden muß. Bei Edelstählen kann es deshalb besser sein, auf einen Kohlenwasserstoff wie z. B. Ethan, Azetylen oder Ammoniak oder auf andere Stickstoff- Wasserstoff-Gemische ausgewichen werden. Bei Baustählen ist auch der Einsatz von Stickstoff-Sauerstoffverbindungen, wie z. B. NO (Stickstoffmonoxid), N2O (Distickstoffmonoxid) oder NO2 (Stickstoffdioxid) möglich. Diese Gaskomponenten können je nach Anwendungsfall pur oder auch in Gemischen, vornehmlich mit Inertgasen, aber auch Stickstoff und anderen Gasen, zum Einsatz kommen.The effect has already been tried out with carbon dioxide. In the case of stainless steels, however, the oxygen released may lead to problems, so that the proportion must be limited. With stainless steels it may therefore be better to rely on a hydrocarbon such. B. ethane, acetylene or ammonia or other nitrogen-hydrogen mixtures. In the case of structural steels, the use of nitrogen-oxygen compounds, e.g. B. NO (nitrogen monoxide), N 2 O (nitrous oxide) or NO 2 (nitrogen dioxide) possible. Depending on the application, these gas components can be used neat or in mixtures, primarily with inert gases, but also nitrogen and other gases.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert. Die Figur zeigt ein zu schweißendes Material 2, auf das ein Laserstrahl 4 fokussiert ist. An der Auftreffstelle entsteht ein heißer Metalldampf bzw. ein heißes Metallplasma 6. Hinter der Auftreffstelle ist die Schweißnaht 8 zu erkennen. Die Bewegungsrichtung ist durch den Vorschubpfeil gekennzeichnet. Erfindungsgemäß ist nun eine Prozessgasdüse 10 stechend zur Auftreffstelle so angeordnet, dass das Prozessgas 12 den heißen Metalldampf 6 quert, dort Energie aufnimmt, und diese Energie beim Auftreffen auf dem Material 2 wieder abgibt, was zu einer Vorwärmung führt, da die Energie hier an Stellen gebracht wird, die vor der Auftreffstelle des Laserstrahls 4 liegen. Wie oben beschrieben, dissoziieren oder ionisieren die Moleküle des Prozessgases im heißen Metalldampf 6, nehmen dort thermische Energie auf und geben dann diese thermische Energie beim Auftreffen auf das Material 2 wieder ab.The invention is illustrated by a figure. The figure shows a material 2 to be welded, on which a laser beam 4 is focused. A hot metal vapor or a hot metal plasma 6 arises at the point of impact. The weld seam 8 can be seen behind the point of impact. The direction of movement is indicated by the feed arrow. According to the invention, a process gas nozzle 10 is now pierced to the point of impact so that the process gas 12 crosses the hot metal vapor 6 , absorbs energy there, and releases this energy again when it hits the material 2 , which leads to preheating, since the energy here at points is brought, which are in front of the point of impact of the laser beam 4 . As described above, the molecules of the process gas dissociate or ionize in the hot metal vapor 6 , absorb thermal energy there and then release this thermal energy when it hits material 2 .

Gleichzeitig können durch die Dissoziation der Gasbestandteile Atome oder auch wiederum Moleküle entstehen, welche sich wesentlich reaktiver verhalten als das ursprünglich eingesetzte Gas. Auch dieses erhöhte Reaktionsbestreben kann beispielsweise sehr gut zur Beschleunigung von Schweißprozessen eingesetzt werden. Atomarer Sauerstoff ist z. B. wesentlich reaktionsfreudiger als molekularer Sauerstoff. Dies gilt natürlich auch für Wasserstoff, Stickstoff, Fluor, Chlor und alle sonst unter Normalbedingungen molekular vorliegenden Elemente.At the same time, the dissociation of the gas components can atoms or in turn, molecules are created that are much more reactive than that originally used gas. This increased desire to react can also used very well, for example, to accelerate welding processes become. Atomic oxygen is e.g. B. much more reactive than molecular Oxygen. Of course, this also applies to hydrogen, nitrogen, fluorine, chlorine and all otherwise molecularly present elements under normal conditions.

Claims (2)

1. Verfahren zur Laser-Materialbearbeitung, insbesondere zum Laserschweißen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas (12) neben einem oder mehreren Edelgasen (bevorzugt Argon und/oder Helium) molekulare Gase enthält oder dass dem Schutzgas (12) molekulare Gase zugemischt sind.1. A method for laser material processing, in particular for laser welding, characterized in that the protective gas ( 12 ) contains molecular gases in addition to one or more noble gases (preferably argon and / or helium) or that the protective gas ( 12 ) is admixed with molecular gases. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas CO2 (15-95%, bevorzugt 20-40%), O2, CO2 und O2, CO, H2, N2 (< 90%), CnHm, NH3, NO, NO2, N2O oder SF6 oder Mischungen daraus enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the process gas CO 2 (15-95%, preferably 20-40%), O 2 , CO 2 and O 2 , CO, H 2 , N 2 (<90%), C n H m , NH 3 , NO, NO 2 , N 2 O or SF 6 or mixtures thereof.
DE10124345A 2001-05-18 2001-05-18 Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases Ceased DE10124345A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10124345A DE10124345A1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10124345A DE10124345A1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10124345A1 true DE10124345A1 (en) 2002-11-21

Family

ID=7685340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10124345A Ceased DE10124345A1 (en) 2001-05-18 2001-05-18 Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10124345A1 (en)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10256780A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-24 Messer Griesheim Gmbh Protective gas mixture for electron beam welding of metallic materials, especially light metals, steels, copper and copper alloys used in automobile industry contains helium and hydrogen with balance of argon and/or nitrogen
EP1493528A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-05 Nippon Sanso Corporation Method for laser welding steel sheets and composite material
DE102005042361A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Audi Ag Laser soldering, brazing or -welding of seams in sheet metal vehicle bodywork, causes inert blanketing gas flow to divide over upper and lower surfaces of seam
DE102009009841A1 (en) 2009-02-20 2010-08-26 Linde Aktiengesellschaft Laser welding method to materially connect metal workpieces, comprises directing a gas stream or gas mixture to a rear side of a workpiece to be welded from a front side of the workpiece using a nozzle in a direction of a welding seam root
ITMI20101481A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-04 Soc Acetilene & Derivati Spa USE OF MIXTURE CONTAINING ACETYLENE OR OTHER HYDROCARBONS INSATURED FOR THE INCREASE OF THE PERFORMANCE OF LASER WITH HIGH BRILLIANCE
US8575512B2 (en) 2010-04-28 2013-11-05 Suzuki Motor Corporation Laser lap welding method for galvanized steel sheet
US8692152B2 (en) 2008-07-09 2014-04-08 Suzuki Motor Corporation Laser lap welding method for galvanized steel sheets
DE102014005194A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Messer Group Gmbh Process for CO 2 laser welding of high-alloy steels
EP2537623B1 (en) 2008-09-24 2016-11-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Co2 laser welding process using a dynamic jet nozzle.
FR3048905A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-22 Karim Chouf IMPROVING LASER WELDING PROCESSES WITH A DYNAMIC JET NOZZLE
GB2560738A (en) * 2017-03-23 2018-09-26 Linde Ag Method of cutting a workpiece and assist gas composition
DE102004024238B4 (en) 2003-08-04 2020-06-10 Bernd Hildebrandt Process gas for non-vacuum electron beam welding of metallic materials
DE102004026474B4 (en) * 2003-08-04 2021-04-15 Bernd Hildebrandt Process for non-vacuum electron beam welding of aluminum materials
CN114535809A (en) * 2022-04-07 2022-05-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 380Mpa grade and splicing method
CN114535811A (en) * 2022-04-07 2022-05-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 300Mpa grade and splicing method
CN114535805A (en) * 2022-04-07 2022-05-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 980DP cold-rolled high-strength steel with yield strength of 700Mpa grade and splicing method
CN114559159A (en) * 2022-04-07 2022-05-31 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 260MPa and splicing method
CN114603257A (en) * 2022-04-07 2022-06-10 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 420Mpa grade and splicing method
US11406916B2 (en) 2015-03-18 2022-08-09 Francois Parmentier Method of power-efficient chromatographic separation

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10256780A1 (en) * 2002-12-05 2004-06-24 Messer Griesheim Gmbh Protective gas mixture for electron beam welding of metallic materials, especially light metals, steels, copper and copper alloys used in automobile industry contains helium and hydrogen with balance of argon and/or nitrogen
EP1493528A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-05 Nippon Sanso Corporation Method for laser welding steel sheets and composite material
DE102004026474B4 (en) * 2003-08-04 2021-04-15 Bernd Hildebrandt Process for non-vacuum electron beam welding of aluminum materials
DE102004024238B4 (en) 2003-08-04 2020-06-10 Bernd Hildebrandt Process gas for non-vacuum electron beam welding of metallic materials
DE102005042361A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Audi Ag Laser soldering, brazing or -welding of seams in sheet metal vehicle bodywork, causes inert blanketing gas flow to divide over upper and lower surfaces of seam
DE102005042361B4 (en) * 2005-09-07 2007-10-11 Audi Ag Method for the thermal joining of components, in particular by laser soldering and / or laser welding, and apparatus for carrying out such a method
US8692152B2 (en) 2008-07-09 2014-04-08 Suzuki Motor Corporation Laser lap welding method for galvanized steel sheets
DE112009001685B4 (en) * 2008-07-09 2015-09-03 Suzuki Motor Corp. Laserüberlappschweißverfahren
EP2537623B1 (en) 2008-09-24 2016-11-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Co2 laser welding process using a dynamic jet nozzle.
DE102009009841A1 (en) 2009-02-20 2010-08-26 Linde Aktiengesellschaft Laser welding method to materially connect metal workpieces, comprises directing a gas stream or gas mixture to a rear side of a workpiece to be welded from a front side of the workpiece using a nozzle in a direction of a welding seam root
US8575512B2 (en) 2010-04-28 2013-11-05 Suzuki Motor Corporation Laser lap welding method for galvanized steel sheet
ITMI20101481A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-04 Soc Acetilene & Derivati Spa USE OF MIXTURE CONTAINING ACETYLENE OR OTHER HYDROCARBONS INSATURED FOR THE INCREASE OF THE PERFORMANCE OF LASER WITH HIGH BRILLIANCE
EP2415553A1 (en) * 2010-08-03 2012-02-08 Societa' Italiana Acetilene & Derivati S.I.A.D. S.p.A. in breve S.I.A.D. S.p.A. Use of mixtures containing acetylene or other unsaturated hydrocarbons to improve the performances of fibre laser sources in cladding processes
DE102014005194A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Messer Group Gmbh Process for CO 2 laser welding of high-alloy steels
US11406916B2 (en) 2015-03-18 2022-08-09 Francois Parmentier Method of power-efficient chromatographic separation
FR3048905A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-22 Karim Chouf IMPROVING LASER WELDING PROCESSES WITH A DYNAMIC JET NOZZLE
WO2017162929A1 (en) * 2016-03-21 2017-09-28 Karim Chouf Method for the laser welding of one or more parts, using a dynamic jet nozzle
GB2560738A (en) * 2017-03-23 2018-09-26 Linde Ag Method of cutting a workpiece and assist gas composition
CN114535809A (en) * 2022-04-07 2022-05-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 380Mpa grade and splicing method
CN114535811A (en) * 2022-04-07 2022-05-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 300Mpa grade and splicing method
CN114535805A (en) * 2022-04-07 2022-05-27 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 980DP cold-rolled high-strength steel with yield strength of 700Mpa grade and splicing method
CN114559159A (en) * 2022-04-07 2022-05-31 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 260MPa and splicing method
CN114603257A (en) * 2022-04-07 2022-06-10 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 Low alloy steel with yield strength of 420Mpa grade and splicing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10124345A1 (en) Laser welding comprises using a protective gas containing molecular gases as well as argon and/or helium or molecular gases mixed with the protective gases
DE69704920T2 (en) Combined laser and arc plasma welding torch and process
EP0946331B1 (en) Method and process gas for laser welding metal work pieces
Shannon et al. High power laser welding in hyperbaric gas and water environments
DE102014018884A1 (en) Gas mixture and process for arc joining or material processing with reduced pollutant emissions
EP1601491B2 (en) Laser beam welding method
DE10112494A1 (en) Process for plasma welding
EP1339525B1 (en) Use of a process gas for laser welding
DE10304473A1 (en) Process for laser beam welding
EP2322309B1 (en) Methods of and devices for thermal processing of workpieces with an electron beam and gas
DE3702451C2 (en)
DE3121555A1 (en) Method for controlled alteration of the shape of a heated part made of steel by means of laser radiation
DE19944471A1 (en) Use of a process gas mixture and method for laser beam welding
DE2509635A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR LASER WELDING
DE4007947C2 (en)
WO2002076670A1 (en) Utilization of a process gas mixture and method for laser beam welding
DE10135878A1 (en) Process gas and process for laser material processing
EP3427886A1 (en) Laser welding in reduced ambient pressure
DE4308971C2 (en) Process for processing workpieces with laser radiation, in particular for laser beam welding
EP3774159B1 (en) Laser welding method and device
DE102009009841A1 (en) Laser welding method to materially connect metal workpieces, comprises directing a gas stream or gas mixture to a rear side of a workpiece to be welded from a front side of the workpiece using a nozzle in a direction of a welding seam root
EP2929977B1 (en) Method for co2 laser welding of low alloy steels
WO2002043917A1 (en) Cutting gas and method for laser beam gas cutting
DE102018125607A1 (en) Process for laser beam fusion cutting of a workpiece
EP2929976A1 (en) Method for co2 laser welding of high alloy steels

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: LINDE AG, 80807 MUENCHEN, DE

R003 Refusal decision now final
R010 Appeal proceedings settled by withdrawal of appeal(s) or in some other way