DE102009017441A1 - Laser beam machining method for machining a metallic workpiece, comprises coaxially directing a cutting gas at a processing location of a laser beam together with the laser beam to or into the metallic workpiece - Google Patents

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Abstract

The laser beam machining method comprises coaxially directing a cutting gas (5) at a processing location of a laser beam (4) together with the laser beam to or into a metallic workpiece, where the cutting gas is used at a temperature of 0[deg] C to -40[deg] C and a pressure of 5-20 bar at an outlet of a nozzle with a throughput of 1-200 Nm 3>/h. The throughput of the gas without oxygen is 30-60 Nm 3>/h, and the throughput of the gas with oxygen is 10-20 Nm 3>/h in the case of nitrogen/oxygen mixture and is 1-4 Nm 3>/h in the case of oxygen alone. The laser beam machining method comprises coaxially directing a cutting gas (5) at a processing location of a laser beam (4) together with the laser beam to or into a metallic workpiece, where the cutting gas is used at a temperature of 0[deg] C to -40[deg] C and a pressure of 5-20 bar at an outlet of a nozzle with a throughput of 1-200 Nm 3>/h. The throughput of the gas without oxygen is 30-60 Nm 3>/h, and the throughput of the gas with oxygen is 10-20 Nm 3>/h in the case of nitrogen/oxygen mixture and is 1-4 Nm 3>/h in the case of oxygen alone. A less quantity of rinsing gas is used for rinsing-out or post-rinsing the lens of a focusing device, where the rinsing gas is selected hotter than the cutting gas.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserstrahlschneiden gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung eines Gases dabei.The The invention relates to a method for laser beam cutting according to the The preamble of claim 1 and the use of a gas thereby.

Stand der TechnikState of the art

Laserstrahlschneiden ist eine Form des thermischen Trennens, bei der als Schneidwerkzeug ein Laserstrahl benutzt wird. Dazu wird der Laserstrahl auf die gewünschte Stelle gelenkt, wofür er in der Regel mit einer Linse im Schneidkopf der auf die Oberfläche des zu schneidenden Werkstücks oder in das Innere des Werkstücks fokussiert wird. Die hohe Energiedichte führt zu einer schnellen Erwärmung des zu schneidenden Werkstoffs.laser cutting is a form of thermal cutting, when used as a cutting tool a laser beam is used. For this purpose, the laser beam on the The desired body is directed, for which he usually with a lens in the cutting head on the surface of the to be cut workpiece or in the interior of the workpiece is focused. The high energy density leads to a rapid heating of the material to be cut.

Beim Laserstrahlschmelzschneiden wird das Material auf Schmelztemperatur erwärmt, beim Lasersublimierschneiden auf Verdampfungstemperatur. Beim Laserstrahlbrennschneiden wird an die zu schneidende Stelle Sauerstoff geleitet, damit, wie zum Brennschneiden notwendig, durch die Verbrennung des Sauerstoffs mit dem Werkstoff zusätzliche Energie eingebracht wird. Der Laserstrahl erwärmt dazu das Werkstück an der Bearbeitungsstelle fortwährend auf die Entzündungstemperatur, so dass die Verbrennung des Werkstoffmaterials mit dem Schneidsauerstoff stattfinden kann.At the Laser beam melting cuts the material to melting temperature heated, in laser sublimation cutting to evaporation temperature. When laser beam cutting is to the point to be cut Passed oxygen, so as necessary for flame cutting through the combustion of oxygen with the material adds energy is introduced. The laser beam heats the workpiece at the processing station continuously on the ignition temperature, so that the combustion of the material material with the cutting oxygen can take place.

Das geschmolzene Material wird beim Laserstrahlschneiden mit dem Schneidgas aus der Schnittfuge ausgetrieben, wobei beim Laserstrahlbrennschneiden der Schneidsauerstoffstrahl neben dem geschmolzenen Material auch die entstehende Schlacke austreibt. Als Schneidgas wird beim Laserstrahlbrennschneiden Sauerstoff verwendet, ansonsten wird als Schneidgas meist Stickstoff, Argon, Kohlendioxid (auch in Mischung mit Stickstoff) und/oder Helium verwendet. Auch Druckluft wird eingesetzt. Der Laserstrahl ist ein ideales Werkzeug, um metallische und nichtmetallische Werkstoffe geringer Dicken zu schneiden. Mit zunehmender Werkstoffdicke nimmt die Schneidgeschwindigkeit des Laserstrahls jedoch stark ab. So können beispielsweise beim Laser strahlbrennschneiden Bleche mit einer Dicke von etwa zwei Millimetern sechsmal schneller als Bleche mit einer Dicke von etwa fünfzehn Millimetern geschnitten werden.The Molten material is produced by laser cutting with the cutting gas expelled from the kerf, with the laser beam cutting the cutting oxygen jet next to the molten material too expels the resulting slag. As a cutting gas is laser beam cutting Oxygen used, otherwise is usually used as cutting gas nitrogen, Argon, carbon dioxide (also mixed with nitrogen) and / or helium used. Also compressed air is used. The laser beam is on ideal tool for metallic and non-metallic materials to cut small thicknesses. As the material thickness increases However, the cutting speed of the laser beam from strong. So For example, laser cutting can be used in laser cutting with a thickness of about two millimeters six times faster than Cut sheets with a thickness of about fifteen millimeters become.

Der Stand der Technik schlägt zur Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit vor, das Schneidgas in einem turbulenten Strom zuzuführen. So ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 43 36 010 A1 eine Laserschneidvorrichtung bekannt, bei der mittels eines Bearbeitungskopfes ein Haupthilfsgas und ein Nebenhilfsgas derart zugeführt werden, dass sich der Gasstrom insgesamt in einem turbulenten Strömungszustand befindet. Ferner ist aus der DE 10 2004 052 323 A1 bekannt, dass durch eine modulierte Bewegung des Schneidkopfs die Scheidgeschwindigkeit beziehungsweise die zu schneidende Blechdicke erhöht werden kann. Auch durch eine nicht näher ausgeführte Modulierung von Laserleistung und Gasdruck kann dies erreicht werden.The prior art proposes to increase the cutting speed to supply the cutting gas in a turbulent flow. For example, from the publication DE 43 36 010 A1 a laser cutting apparatus is known in which by means of a processing head, a main auxiliary gas and a secondary auxiliary gas are supplied such that the gas flow is in total in a turbulent flow state. Furthermore, from the DE 10 2004 052 323 A1 It is known that the cutting speed or the sheet thickness to be cut can be increased by a modulated movement of the cutting head. This can also be achieved by a modulation of laser power and gas pressure which is not detailed.

Die Verwendung von Gasen bei tiefen Temperaturen zum Schneiden ist bekannt. In der FR 2 810 913 A1 wird beim Laserstrahlbrennschneiden neben Sauerstoff noch ein kryogenes Gas, insbesondere Kohlendioxid, Stickstoff oder Helium, bei einem Druck von 0,5 bis 50 bar und einem Durchsatz von 0,5 bis 20 m3/h auf die Schnittfuge gerichtet. Die Aufgabe des kryogenen Gases ist die Vermeidung unerwünschter Oxidation am Rande oder an den Flächen der Schnittfuge. In der Regel wird das kryogene Gas mit koaxial mit dem Sauerstoff und unter einem Winkel < 90° auf das Werkstück gerichtet.The use of gases at low temperatures for cutting is known. In the FR 2 810 913 A1 In laser beam cutting in addition to oxygen, a cryogenic gas, in particular carbon dioxide, nitrogen or helium, at a pressure of 0.5 to 50 bar and a throughput of 0.5 to 20 m 3 / h directed to the kerf. The task of the cryogenic gas is to avoid unwanted oxidation at the edge or at the surfaces of the kerf. As a rule, the cryogenic gas is directed coaxially with the oxygen and at an angle <90 ° to the workpiece.

Weiter ist die Verwendung von Gasen bei tiefen Temperaturen zum Schneiden, zur abrasiven Behandlung, zum Polieren oder zu einer sonstigen Modifikation der Oberfläche auch aus der Druckschrift WO 99/51393 A1 bekannt. Dort kann u. a. ein kryogenes Material, beispielsweise flüssiger Stickstoff oder in flüssigem Stickstoff suspendierte Kohlendioxid-Teilchen, bei einer Temperatur von unter 100°F (–37°C) mit einer Geschwindigkeit von 3400 ft/sec (1020 m/s) entlang einer gemeinsamen Achse auf ein Werkstück gerichtet werden. Bei den konkret genannten Ausführungsformen wird noch ein weiteres Material, wie Diamant oder Graphit, auf die Oberfläche gerichtet, um diese aufzurauen oder zu glätten. Schneiden wird nicht speziell erwähnt.Further, the use of gases at low temperatures for cutting, for abrasive treatment, for polishing or other modification of the surface also from the document WO 99/51393 A1 known. There may be, inter alia, a cryogenic material, such as liquid nitrogen or carbon dioxide suspended in liquid nitrogen, at a temperature of below 100 ° F (-37 ° C) at a speed of 3400 ft / sec (1020 m / s) along a common Axis to be directed to a workpiece. In the specific embodiments mentioned above, another material, such as diamond or graphite, is directed onto the surface in order to roughen or smooth it. Cutting is not specifically mentioned.

Im Verfahren der EP 484 392 B1 zur Bearbeitung eines metallischen Werkstücks wird zusätzlich zu dem auf das Werkstück fokussierten Laserstrahl ein Gasstrahl mit einer Temperatur von 0°C bis –100°C auf den Brennfleck des Lasers gerichtet, um die Plasmabildung zu regulieren. Über den Gasdruck wird nichts ausgesagt. Als spezielle Bearbeitung ist nur Laserschweißen erwähnt. Die EP 0 458 181 B1 erwähnt die Möglichkeit, dass durch eine Düse Kaltgas zum Laserschweißen oder Laserstrahlschneiden gepumpt wird.In the process of EP 484 392 B1 For machining a metallic workpiece, in addition to the laser beam focused on the workpiece, a gas jet at a temperature of 0 ° C to -100 ° C is directed to the focal spot of the laser to control the plasma formation. Nothing is stated about the gas pressure. As special processing only laser welding is mentioned. The EP 0 458 181 B1 mentions the possibility that cold gas is pumped through a nozzle for laser welding or laser beam cutting.

Die Druckschrift EP 484 392 B1 offenbart ein Verfahren, in dem in einem Laserstrahlschneidverfahren ein inertes Schutzgas (erwähnt ist Argon) zusammen mit flüssigem Stickstoff auf ein metallisches Werkstück gerichtete wird. Das Schutzgas wird dabei auf –170 bis –200°C abgekühlt. Der Stickstoff dient dabei als Material, das mit dem metallischen Werkstoff eine Legierung bildet.The publication EP 484 392 B1 discloses a method in which, in a laser beam cutting method, an inert shielding gas (mentioned argon) is directed to a metallic workpiece together with liquid nitrogen. The protective gas is cooled to -170 to -200 ° C. The nitrogen serves as a material that forms an alloy with the metallic material.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Zur Lösung des oben erwähnten Problems schlägt diese Erfindung ein Laserstrahlschneidverfahren vor, bei dem zusammen mit dem Laserstrahl ein Schneidgas auf die Bearbeitungsstelle des Laserstrahls auf oder in einem metallischen Werkstück gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas bei einer Temperatur von 0°C bis –100°C und einem Druck von 1 bis 80 bar am Auslass einer Düse mit einem Durchsatz von 1 bis 200 Nm3/h eingesetzt wird.To solve the above-mentioned problem, this invention proposes a laser beam cutting method in which, together with the laser beam, a cutting gas is directed onto the processing point of the laser beam on or in a metallic workpiece, characterized in that the gas is at a temperature of 0 ° C to -. 100 ° C and a pressure of 1 to 80 bar at the outlet of a nozzle with a throughput of 1 to 200 Nm 3 / h is used.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft die Verwendung eines Schneidgases bei einer Temperatur von 0°C bis –100°C und einem Druck von 1 bis 80 bar am Auslass einer Düse mit einem Durchsatz von 3 bis 200 Nm3/h zum Laserstrahlschneiden eines metallischen Werkstücks.Another embodiment of the invention relates to the use of a cutting gas at a temperature of 0 ° C to -100 ° C and a pressure of 1 to 80 bar at the outlet of a nozzle with a throughput of 3 to 200 Nm 3 / h for laser beam cutting of a metallic workpiece ,

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 zeigt eine Anordnung von Laserstrahl, Schneidgas und Werkstück bei einem Laserstrahlschneidverfahren. 1 shows an arrangement of laser beam, cutting gas and workpiece in a laser beam cutting method.

2 stellt eine Vorrichtung zum Erhalt des verwendeten Gases dar. 2 represents a device for obtaining the gas used.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Im Verfahren der Erfindung wird in einem Laserstrahlschneidverfahren zusammen mit dem Laserstrahl ein Schneidgas ein Verfahren vor, bei dem in einem Laserstrahlschneidverfahren zusammen mit dem Laserstrahl ein Schneidgas bei einer Temperatur von 0°C bis –100°C und einem Druck von 1 bis 80 bar am Auslass einer Düse mit einem Durchsatz von 1 bis 200 Nm3/h auf die Bearbeitungsstelle des Laserstrahls auf oder in einem metallischen Werkstück (d. h. in dessen Schnittfuge) gerichtet wird.In the method of the invention, in a laser beam cutting method together with the laser beam, a cutting gas before a method in which in a laser beam cutting process together with the laser beam, a cutting gas at a temperature of 0 ° C to -100 ° C and a pressure of 1 to 80 bar Outlet of a nozzle with a throughput of 1 to 200 Nm 3 / h on the processing point of the laser beam on or in a metallic workpiece (ie in the kerf) is directed.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines solchen Schneidgases zum Laserstrahlschneiden eines metallischen Werkstücks.The The invention also relates to the use of such a cutting gas for laser beam cutting of a metallic workpiece.

Außer dem gekühlten Schneidgas kann in geringen Mengen, gewöhnlich < 10 Vol.-%, insbesondere < 5 Vol.-%, ein wärmeres (z. B. 10–25°C) Spülgas für das Umspülen oder Nachspülen der Linse der Fokussiereinrichtung eingesetzt werden, das aus Stickstoff, Argon und/oder Helium ausgewählt ist. Da Spülgas soll die Kondensation von Feuchtigkeit auf der Linse verhindern.Except The cooled cutting gas can in small amounts, usually <10 vol .-%, in particular <5 vol .-%, a warmer (eg 10-25 ° C) purge gas for the rinsing or rinsing the lens of the focusing device can be used, which is selected from nitrogen, argon and / or helium is. Since purge gas is said to condensation of moisture prevent on the lens.

Das Schneidgas ist bevorzugt aus Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Kohlendioxid (auch in Mischung mit Stickstoff), Druckluft und Helium und deren Mischungen und aus Mischungen von Wasserstoff mit Stickstoff, Argon und Helium und der Mischungen ausgewählt.The Cutting gas is preferably oxygen, nitrogen, argon, carbon dioxide (also in mixture with nitrogen), compressed air and helium and their Mixtures and mixtures of hydrogen with nitrogen, argon and helium and the mixtures selected.

Beim Laserstrahlbrennschneiden wird bevorzugt Sauerstoff allein eingesetzt.At the Laser beam cutting is preferably used alone oxygen.

In bevorzugen Ausführungsformen beträgt die Schneidgastemperatur 0°C bis –40°C. Der Druck des Schneidgases am Auslass der Düse beträgt bevorzugt 1 bis 50 bar, z. B. 1 bis 40 bar, bevorzugter 5 bis 40 bar und insbesondere 5 bis 20 bar.In Preferred embodiments is the cutting gas temperature 0 ° C to -40 ° C. The pressure of the cutting gas at the outlet of the nozzle is preferably 1 to 50 bar, z. B. 1 to 40 bar, more preferably 5 to 40 bar and in particular 5 to 20 bar.

Der Durchsatz bei Gas, das keinen Sauerstoff enthält, beträgt bevorzugt 10 bis 100 Nm3/h, zum Beispiel 20 bis 80 Nm3/h, besonders bevorzugt 30 bis 60 Nm3/h. Bei sauerstoffhaltigem Gas liegt der bevorzugte Bereich bei 1 bei 40 Nm3/h, z. B. bei 10 bis 20 Nm3/h im Fall von N2/O2-Mischungen (also auch von Druckluft) und bei 1–4 Nm3/h im Fall von Sauerstoff allein.The throughput for gas containing no oxygen is preferably 10 to 100 Nm 3 / h, for example 20 to 80 Nm 3 / h, particularly preferably 30 to 60 Nm 3 / h. For oxygen-containing gas, the preferred range is 1 at 40 Nm 3 / h, z. B. at 10 to 20 Nm 3 / h in the case of N 2 / O 2 mixtures (ie also of compressed air) and at 1-4 Nm 3 / h in the case of oxygen alone.

Beim Laserstrahlschneiden ist die Schnittfuge sehr schmal. Dadurch wird die Gasbewegung gehemmt, und zwar umso mehr, je tiefer die Schnittfuge ist. Die Gasbewegung ist für das Austreiben des aus der Schnittfuge zu entfernenden Materials von großer Bedeutung. Beim Laserschmelzschneiden ist dieses Material geschmolzen. Neben geschmolzenem Material müssen beim Lasersublimationsverfahren auch in der Gasphase vorliegende Materialien aus der Schnittfuge entfernt werden, beim Lasserstrahlbrennschneiden auch die Oxidationsprodukte des Materials (”Schlacke”), da sonst eine ”Bartbildung” (Ablagerung von Schlacke) am Rand der Schnittfuge stattfindet.At the Laser cutting is the kerf very narrow. This will the gas movement is inhibited, and the more so, the deeper the kerf is. The gas movement is for the expulsion of the kerf material to be removed of great importance. For laser fusion cutting this material is melted. In addition to molten material need in the laser sublimation process also present in the gas phase Materials are removed from the kerf, when Lasserstrahlbrennschneiden also the oxidation products of the material ("slag"), otherwise a "beard formation" (deposition of slag) takes place at the edge of the kerf.

Geschieht dieses Austreiben nicht schnell genug, wird das Verfahren verlangsamt, wenn man keine optischen und sonstige Qualitätseinbußen in Kauf nehmen will. Dies macht sich insbesondere beim Schneiden von Werkstücken mit einer Dicke von mehr als 3 mm, zum Beispiel sehr dicken Blechen mit einer Dicke von mehr als 10 mm, bemerkbar, da mit zunehmender Materialdicke nicht nur der Austreibvorgang zunehmend gehemmt ist, sondern auch die Menge an auszutreibendem Material ansteigt.happens this exhalation not fast enough, the process is slowed down, if you do not lose optical and other quality wants to accept. This is especially true when cutting of workpieces with a thickness of more than 3 mm, for Example of very thick sheets with a thickness of more than 10 mm, noticeable, because with increasing material thickness not only the expulsion process is increasingly inhibited, but also the amount of expelled Material increases.

Eine Temperaturerniedrigung und Druckerhöhung des Schneidgases bei relativ hohem Durchsatz bewirkt, dass sowohl mehr Gas in die Schnittfuge gelangt als auch die Gasbewegung durch die plötzliche Ausdehnung in der vom Laserstrahl erhitzten Fuge turbulent wird. Vorteilhaft wird dadurch

  • a) beim Laserstrahlschmelzschneiden oder Lasersublimierschneiden mit einem Schneidgas (z. B. Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Druckluft und/oder Helium) das schmelzflüssige und/oder sublimierte Material aus dem metallischen Werkstück besser ausgetragen;
  • b) beim Laserstrahlbrennschneiden mit Sauerstoff neben der Verbesserung des Austragens von geschmolzenem Material und Schlacke auch die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Metall und Sauerstoff erhöht, wodurch sich mehr Sauerstoff in der Schnittfuge befindet und somit das Gleichgewicht Richtung Oxid verschoben wird.
A temperature reduction and pressure increase of the cutting gas at a relatively high throughput causes both more gas enters the kerf and the gas movement is turbulent due to the sudden expansion in the joint heated by the laser beam. Is advantageous by
  • a) in laser beam fusion cutting or laser sublimation cutting with a cutting gas (eg., Nitrogen, argon, carbon dioxide, compressed air and / or helium) the molten and / or sublimated material from the metal workpiece better discharged;
  • b) in the laser cutting with oxygen, in addition to improving the discharge of molten material and slag and the Re action rate between metal and oxygen increased, which is more oxygen in the kerf and thus the balance is shifted towards oxide.

Folglich kann bei gleichbleibender Schnittqualität eine höhere Schneidgeschwindigkeit erzielt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht deshalb ein effizientes Schneiden auch bei Werkstücken mit einer Dicke von mehr als 5 mm, z. B. 10–30 mm.consequently can with a constant cutting quality a higher Cutting speed achieved. The invention Method therefore enables efficient cutting also for workpieces with a thickness of more than 5 mm, z. B. 10-30 mm.

Ein weiterer Vorteil ist, dass das abgekühlte Gas auch die Linse der Laserfokussiereinrichtung kühlt, was die optische Eigenschaften der Linse beibehält. Ein eventueller Fokussiershift durch Erwärmen entfällt.One Another advantage is that the cooled gas and the Lens of Laserfokussiereinrichtung cools what the optical Properties of the lens maintains. A possible focus shift by heating is eliminated.

Nun wird auf die Figuren Bezug genommen.Now reference is made to the figures.

In 1 ist eine Anordnung 1 zum Schneiden eines dickwandigen Stahlbleches 2 mit einer Schnittfuge 3 gezeigt, auf die ein Laserstrahl 4 und eine Schneidgas 5 mit einer Temperatur von 0 bis –40°C und einem Druck von 20 bis 40 bar bei einem Durchsatz von 10 bis 50 Nm3/h gerichtet ist.In 1 is an arrangement 1 for cutting a thick-walled steel sheet 2 with a kerf 3 shown on a laser beam 4 and a cutting gas 5 with a temperature of 0 to -40 ° C and a pressure of 20 to 40 bar at a throughput of 10 to 50 Nm 3 / h is directed.

2 zeigt eine mögliche Vorrichtung 10 zum Erhalt des eingesetzten Schneidgases. Gas aus einer Gasflasche mit Druckminderer 12 und/oder einem Flaschenbündel mit Druckminderer 14 und/oder einem Kryogentank (Tank mit flüssigem Schneidgas) 16 mit Verdampfer 18 wird über ein Leitungsnetz 20 mit einem Druck von beispielsweise 6 bar gegebenenfalls über eine Vorrichtung zum Mischen von Gasen 21 zu einer Druckerhöhungseinrichtung 22 geleitet. Von dort gelangt das Gas über einen indirekten Wärmeaustauscher 24 für kryogene oder konventionelle Kühlung auf beispielsweise –40°C über eine Massenstromkontrolle mit Regulierventil 26 und/oder eine Druckregelungs- oder Druckbegrenzungseinrichtung 28 zum Verbraucher (nicht gezeigt). Je nach Anforderung können einzelne Teile der Versorgungseinrichtung weggelassen werden, wenn dadurch der Laserschneidvorgang in der gewünschten Qualität durchführbar ist. 2 shows a possible device 10 to obtain the cutting gas used. Gas from a gas bottle with pressure reducer 12 and / or a bottle bundle with pressure reducer 14 and / or a cryogenic tank (tank with liquid cutting gas) 16 with evaporator 18 is via a pipeline network 20 at a pressure of, for example, 6 bar, optionally via a device for mixing gases 21 to a pressure increasing device 22 directed. From there, the gas passes through an indirect heat exchanger 24 for cryogenic or conventional cooling to, for example, -40 ° C via a mass flow control with regulating valve 26 and / or a pressure regulating or pressure limiting device 28 to the consumer (not shown). Depending on the requirements, individual parts of the supply device can be omitted if the laser cutting process can be carried out in the desired quality.

Die Vorteile der Erfindung zeigen sich sowohl beim Laserstrahlschmelzschneiden als auch beim Laserstrahlsublimationsschneiden und Laserstrahlbrennschneiden bei allen zu schneidenden Metallen und allen verwendeten Schneidgasen.The Advantages of the invention are evident both in laser beam fusion cutting as well as laser beam sublimation cutting and laser beam cutting for all metals to be cut and all cutting gases used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (14)

Laserstrahlschneidverfahren, bei dem zusammen mit dem Laserstrahl ein Schneidgas auf die Bearbeitungsstelle des Laserstrahls auf oder in einem metallischen Werkstück gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas bei einer Temperatur von 0°C bis –100°C und einem Druck von 1 bis 80 bar am Auslass einer Düse mit einem Durchsatz von 1 bis 200 Nm3/h eingesetzt wird.Laser beam cutting method in which, together with the laser beam, a cutting gas is directed to the processing point of the laser beam on or in a metallic workpiece, characterized in that the cutting gas at a temperature of 0 ° C to -100 ° C and a pressure of 1 to 80 bar at the outlet of a nozzle with a throughput of 1 to 200 Nm 3 / h is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas aus Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Druckluft und Helium und deren Mischungen und aus Mischungen von Wasserstoff mit Stickstoff, Argon und Helium und deren Mischungen ausgewählt ist.Method according to claim 1, characterized in that that the cutting gas of oxygen, nitrogen, argon, carbon dioxide, Compressed air and helium and their mixtures and mixtures of Hydrogen with nitrogen, argon and helium and their mixtures is selected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases 0°C bis –40°C beträgt.Method according to claim 1 or 2, characterized that the temperature of the gas is 0 ° C to -40 ° C is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 1 bis 50 bar, bevorzugter 5 bis 40 bar und besonders bevorzugt 5 bis 20 bar beträgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure is 1 to 50 bar, more preferably 5 to 40 bar and more preferably 5 to 20 bar. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz bei Gas, das keinen Sauerstoff enthält, 10–100 Nm3/h, bevorzugt 20–80 Nm3/h, besonders bevorzugt 30–60 Nm3/h, und bei sauerstoffhaltigem Gas 1–40 Nm3/h, z. B. 10–20 Nm3/h im Fall von N2/O2-Mischungen und 1–4 Nm3/h im Fall von Sauerstoff allein beträgt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the throughput of gas containing no oxygen, 10-100 Nm 3 / h, preferably 20-80 Nm 3 / h, particularly preferably 30-60 Nm 3 / h, and at oxygen-containing gas 1-40 Nm 3 / h, z. B. 10-20 Nm 3 / h in the case of N 2 / O 2 mixtures and 1-4 Nm 3 / h in the case of oxygen alone. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiter in geringer Menge ein Spülgas, das wärmer ist als das Scheidgas und aus Stickstoff, Argon und/oder Helium ausgewählt ist, für das Umspülen oder Nachspülen der Linse der Fokussiereinrichtung eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that further in a small amount of a purge gas, which is warmer than the separating gas and made of nitrogen, argon and / or helium is selected for flushing or rinsing the lens of the focusing device used becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas koaxial zusammen mit dem Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cutting gas coaxially together is directed onto the workpiece with the laser beam. Verwendung eines Schneidgases bei einer Temperatur von 0°C bis –100°C und mit einem Druck von 1 bis 80 bar am Auslass einer Düse mit einem Durchsatz von 1 bis 200 Nm3/h zum Laserstrahlschneiden eines metallischen Werkstücks.Use of a cutting gas at a temperature of 0 ° C to -100 ° C and at a pressure of 1 to 80 bar at the outlet of a nozzle with a throughput of 1 to 200 Nm 3 / h for laser beam cutting of a metallic workpiece. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas aus Sauerstoff, Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Druckluft und Helium und deren Mischungen und aus Mischungen von Wasserstoff mit Stickstoff, Argon und Helium und deren Mischungen ausgewählt ist.Use according to claim 8, characterized that the cutting gas of oxygen, nitrogen, argon, carbon dioxide, Compressed air and helium and their mixtures and mixtures of hydrogen selected with nitrogen, argon and helium and mixtures thereof is. Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gases 0°C bis –40°C beträgt.Use according to claim 8 or 9, characterized that the temperature of the gas is 0 ° C to -40 ° C is. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 1 bis 50 bar, bevorzugter 5 bis 40 bar und besonders bevorzugt 5 bis 20 bar beträgt.Use according to one of claims 8 to 10, characterized in that the pressure is 1 to 50 bar, more preferably 5 to 40 bar and more preferably 5 to 20 bar. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz bei Gas, das keinen Sauerstoff enthält, 10–100 Nm3/h, bevorzugt 20–80 Nm3/h, besonders bevorzugt 30–60 Nm3/h, und bei sauerstoffhaltigem Gas 1 bei 40 Nm3/h, z. B. 10 bis 20 Nm3/h im Fall von N2/O2-Mischungen und 1–4 Nm3/h im Fall von Sauerstoff allein beträgt.Use according to one of claims 8 to 11, characterized in that the throughput for gas containing no oxygen, 10-100 Nm 3 / h, preferably 20-80 Nm 3 / h, particularly preferably 30-60 Nm 3 / h, and at oxygen-containing gas 1 at 40 Nm 3 / h, z. B. 10 to 20 Nm 3 / h in the case of N 2 / O 2 mixtures and 1-4 Nm 3 / h in the case of oxygen alone. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass weiter in geringer Menge ein Spülgas, das wärmer ist als das Scheidgas und aus Stickstoff, Argon und/oder Helium ausgewählt ist, für das Umspülen oder Nachspülen der Linse der Fokussiereinrichtung eingesetzt wird.Use according to any one of claims 8 to 12, characterized in that further in a small amount of a purge gas, which is warmer than the separating gas and made of nitrogen, argon and / or helium is selected for flushing or rinsing the lens of the focusing device used becomes. Verwendung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidgas koaxial zusammen mit dem Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet wird.Use according to one of claims 8 to 13, characterized in that the cutting gas is coaxial with the laser beam is directed to the workpiece.
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