DE102009051336A1 - Arrangement for welding and/or glazing workpieces made of hard brittle or other hot crack-sensitive materials with laser beam of a laser and an optic or a sensor, where the laser is a brilliant fiber- or disc laser - Google Patents

Arrangement for welding and/or glazing workpieces made of hard brittle or other hot crack-sensitive materials with laser beam of a laser and an optic or a sensor, where the laser is a brilliant fiber- or disc laser Download PDF

Info

Publication number
DE102009051336A1
DE102009051336A1 DE102009051336A DE102009051336A DE102009051336A1 DE 102009051336 A1 DE102009051336 A1 DE 102009051336A1 DE 102009051336 A DE102009051336 A DE 102009051336A DE 102009051336 A DE102009051336 A DE 102009051336A DE 102009051336 A1 DE102009051336 A1 DE 102009051336A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
welding
laser radiation
microns
crack
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.)
Granted
Application number
DE102009051336A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009051336B4 (en
Inventor
Lars Hartwig
Robby Ebert
Horst Prof. Exner
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.)
Hochschule Mittweida FH
Original Assignee
Hochschule Mittweida FH
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 Hochschule Mittweida FH filed Critical Hochschule Mittweida FH
Priority to DE102009051336.1A priority Critical patent/DE102009051336B4/en
Publication of DE102009051336A1 publication Critical patent/DE102009051336A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009051336B4 publication Critical patent/DE102009051336B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • 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
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5022—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with vitreous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/86—Glazes; Cold glazes
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52—Ceramics
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/54—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00836—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for medical or dental applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/665—Local sintering, e.g. laser sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates

Abstract

The arrangement for welding and/or glazing workpieces made of hard brittle or other hot crack-sensitive materials with laser beam of a laser and an optic or a sensor, where the laser is a brilliant fiber- or disc laser with a power of greater than 50 W, is claimed. The laser radiation of the laser has a wavelength of >= 0.5-2 mu m. The optics or the scanner are connected with a control device so that the laser radiation is moved with a focus of 75 mu m and with a speed of 100-300 m/min over the working station for crack-free welding and/or glazing. The arrangement for welding and/or glazing workpieces made of hard brittle or other hot crack-sensitive materials with laser beam of a laser and an optic or a sensor, where the laser is a brilliant fiber- or disc laser with a power of greater than 50 W, is claimed. The laser radiation of the laser has a wavelength of >= 0.5-2 mu m. The optics or the scanner are connected with a control device so that the laser radiation is moved with a focus of 75 mu m and with a speed of 100-300 m/min over the working station for crack-free welding and/or glazing, where no thermal pre-treatment is required. The laser radiation of the laser has a very high beam quality with a diffraction index 2. The workpieces to be welded and glazed consist of ceramic, dental ceramics, glass, porcelain, hard metal or high-alloy austenitic steels.

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien mit Laserstrahlung eines Lasers und einer Optik oder einem Scanner und Verwendungen brillanter Laserstrahlung zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien.The invention relates to devices for welding, vitrification or both for welding and vitrification of workpieces of brittle or other hot crack sensitive materials with laser radiation of a laser and an optics or a scanner and uses brilliant laser radiation for welding, vitrification or both welding and for vitrifying workpieces made of brittle-hard or other hot crack-sensitive materials.

Einrichtungen zum Schweißen von Werkstücken mit Laserstrahlung eines Lasers sind allgemein bekannt.Means for welding workpieces with laser radiation of a laser are well known.

Zum Schweißen von Werkstücken werden beispielsweise CO2-Laser verwendet. Dabei ist aber ein Fokusdurchmesser unter 100 μm nicht erreichbar. Dabei erfolgt ein höherer Wärmeeintrag bei größerer Einwirkzeit, so dass CO2-Laser zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien wenig geeignet sind.For welding workpieces, for example, CO 2 lasers are used. But a focus diameter below 100 microns is not achievable. In this case, a higher heat input occurs at a greater exposure time, so that CO 2 lasers for welding, glazing or both for welding and for vitrifying workpieces made of brittle or other Heißrissempfindlichen materials are less suitable.

Der in den Patentansprüchen 1 und 7 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Werkstücke aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien einfach zu schweißen, zu verglasen oder sowohl zu schweißen als auch zu verglasen.The invention specified in the claims 1 and 7 has the object to easily weld workpieces of brittle-hard or other Heißrissempfindlichen materials, vitrified or both to weld and vitrify.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 7 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in the claims 1 and 7.

Die Einrichtungen zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien mit Laserstrahlung eines Lasers und einer Optik oder einem Scanner und die Verwendungen brillanter Laserstrahlung zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien zeichnen sich insbesondere durch die einfache Möglichkeit dieser Bearbeitungen aus. Dazu wird als Laser ein brillanter Faser- oder Scheibenlaser mit einer Leistung größer 50 W verwendet, wobei die Laserstrahlung des Lasers eine Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm besitzt. Weiterhin ist die Optik oder der Scanner mit einer Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einem Fokus kleiner 75 μm und mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 300 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen, Verglasen oder Schweißen sowie Verglasen bewegt wird, wobei keine thermische Nachbehandlung notwendig ist.The devices for welding, glazing or both for welding and vitrifying workpieces made of brittle-hard or other hot crack-sensitive materials with laser radiation of a laser and an optics or a scanner and the uses of brilliant laser radiation for welding, glazing or both welding and Glazing of workpieces made of brittle-hard or other hot crack-sensitive materials are characterized in particular by the simple possibility of these operations. For this purpose, the laser used is a brilliant fiber or disk laser with a power greater than 50 W, the laser radiation of the laser having a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 μm and less than or equal to 2 μm. Furthermore, the optics or the scanner with a control device is connected so that the laser radiation with a focus less than 75 microns and at a speed of 10 m / min to 300 m / min over the processing point for crack-free welding, vitrification or welding and glazing is moved , wherein no thermal aftertreatment is necessary.

Durch die Einrichtung und die Verwendung des Lasers erfolgt während der Bearbeitung ein relativ geringer Wärmeeintrag bei einer kurzen Einwirkzeit. Daraus resultieren vorteilhafterweise schlanke Schweißnähte mit einem hohen Aspektverhältnis. Mit einer hohen Prozessgeschwindigkeit und daraus resultierenden hohen Abkühlraten erfolgt eine Amorphisierung oder Verglasung des Werkstücks.Due to the device and the use of the laser during processing, a relatively low heat input takes place with a short exposure time. This results in advantageously slim welds with a high aspect ratio. With a high process speed and the resulting high cooling rates, an amorphization or glazing of the workpiece takes place.

Vorteilhafterweise ist die Oberfläche der Schweißnaht nach dem Schweißvorgang durch ein nochmaliges Beaufschlagen mit der Laserstrahlung des Lasers verglasbar, so dass eine harte Oberfläche realisiert wird. Dabei kann auch die Oberfläche der Übergangszone zwischen Werkstück und Schweißnaht verglast werden, so dass auch dieser Bereich mit einer harten Oberfläche versehen werden kann.Advantageously, the surface of the weld after the welding process by a repeated exposure to the laser radiation of the laser is vitreous, so that a hard surface is realized. In this case, the surface of the transition zone between the workpiece and the weld can be glazed, so that this area can be provided with a hard surface.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 und 8 bis 11 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in claims 2 to 6 and 8 to 11.

Die Laserstrahlung des Lasers besitzt nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 vorteilhafterweise eine sehr hohe Strahlqualität mit einer Beugungsmaßzahl M2 kleiner 2.The laser radiation of the laser according to the embodiment of claim 2 advantageously has a very high beam quality with a diffraction factor M 2 less than 2.

Die Optik oder der Scanner ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 mit einer Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 100 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen bewegt wird.The optics or the scanner is connected according to the embodiment of claim 3 with a control device so that the laser radiation is moved at a speed of 10 m / min to 100 m / min over the processing point for crack-free welding.

Dazu wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 die bewegte brillante Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zum rissfreien Schweißen von sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien verwendet.For this purpose, according to the embodiment of claim 8, the moving brilliant laser radiation having a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than / 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser power greater than 50 W for crack-free welding of brittle or other Heißrissempfindlichen Materials used.

Die Optik oder der Scanner ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 mit einer Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bis 300 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Verglasen bewegt wird.The optics or the scanner is connected according to the embodiment of claim 4 with a control device so that the laser radiation is moved at a speed of 100 m / min to 300 m / min over the processing point for crack-free glazing.

Dazu wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 9 die bewegte brillante Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zum rissfreien Verglasen von sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien verwendet.For this purpose, according to the embodiment of claim 9, the moving brilliant laser radiation of a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser power greater than 50 W for crack-free vitrification of brittle or other Heißrissempfindlichen Materials used.

Die mit der bewegten brillanten Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zu schweißenden Werkstücke bestehen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 aus Keramik, Dentalkeramik, Glas, Porzellan, Hartmetall oder hochlegierten austenitischen Stählen.The with the moving brilliant laser radiation of a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser power greater than 50 W to be welded workpieces according to the embodiment of claim 5 of ceramic, dental ceramic , Glass, porcelain, carbide or high-alloyed austenitic steels.

Die Laserstrahlung wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 10 zum Schweißen dieser Werkstücke aus Keramik, Dentalkeramik, Glas, Porzellan, Hartmetall oder hochlegierten austenitischen Stählen verwendet. Die Keramik ist dabei vorzugsweise Al2O3-Keramik.The laser radiation is used according to the embodiment of claim 10 for welding these workpieces made of ceramic, dental ceramic, glass, porcelain, hard metal or high-alloy austenitic steels. The ceramic is preferably Al 2 O 3 ceramic.

Die mit der bewegten brillanten Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zu verglasenden Werkstücke bestehen nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 aus Keramik, Dentalkeramik oder Porzellan. Die Laserstrahlung wird nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 zum Verglasen dieser Werkstücken aus Keramik, Dentalkeramik oder Porzellan verwendet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.With the moving brilliant laser radiation of a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less / equal to 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser power greater than 50 W to be glazed workpieces consist according to the embodiment of claim 6 of ceramic, dental ceramic or porcelain. The laser radiation is used according to the embodiment of claim 11 for vitrifying these workpieces made of ceramic, dental ceramics or porcelain. An embodiment of the invention will be described in more detail below.

Eine Einrichtung zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien besteht im Wesentlichen aus einem Laser und entweder einer nachgeordneten Optik für die Laserstrahlung des Lasers oder einem Scanner für die Laserstrahlung des Lasers.A device for welding, vitrification or both for welding and for vitrifying workpieces from brittle-hard or other Heißrissempfindlichen materials consists essentially of a laser and either a downstream optics for the laser radiation of the laser or a scanner for the laser radiation of the laser.

Der Laser ist ein brillanter Faser- oder Scheibenlaser mit einer Leistung größer 50 W. Die Laserstrahlung des Lasers weist eine Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm auf und besitzt eine sehr hohe Strahlqualität. Der Faserlaser besitzt dabei eine Beugungsmaßzahl M2 kleiner 2.The laser is a brilliant fiber or disk laser with a power greater than 50 W. The laser radiation of the laser has a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and has a very high beam quality. The fiber laser has a diffraction factor M 2 less than 2.

In einer ersten Ausführungsform besteht die Optik aus einer die Laserstrahlung auskoppelnden Einrichtung, wenigstens einem geführt verfahrbaren Spiegel mit nachgeordneter Fokussiervorrichtung. Der Antrieb des Spiegels und der Laser sind mit einer Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einem Fokus kleiner 75 μm und mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 100 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen bewegt wird.In a first embodiment, the optics consists of a laser radiation decoupling device, at least one guided movable mirror with a downstream focusing device. The drive of the mirror and the laser are connected to a control device so that the laser radiation with a focus less than 75 microns and at a speed of 10 m / min to 100 m / min is moved over the processing site for crack-free welding.

In einer zweiten Ausführungsform besteht die Optik aus einer verfahrbaren die Laserstrahlung auskoppelnden Einrichtung und einer im Strahlengang nachgeordneten Fokussiervorrichtung. Der Antrieb der die Laserstrahlung auskoppelnden Einrichtung einschließlich der Fokussiereinrichtung und der Laser sind mit einer Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einem Fokus kleiner 75 μm und mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 100 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen bewegt wird.In a second embodiment, the optics consists of a movable device which decouples the laser radiation and a focusing device arranged downstream in the beam path. The drive of the laser radiation decoupling device including the focusing and the laser are connected to a control device so that the laser radiation moves with a focus less than 75 microns and at a speed of 10 m / min to 100 m / min over the processing site for crack-free welding becomes.

In einer dritten Ausführungsform besteht die Optik aus einer die Laserstrahlung auskoppelnden Einrichtung, einer im Strahlengang nachgeordneten Fokussiervorrichtung und einem Schwenkspiegel als Scanner. Der Antrieb für den Schwenkspiegel und der Laser sind mit einer Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einem Fokus kleiner 75 μm und mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 100 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen bewegt wird.In a third embodiment, the optics consists of a device which decouples the laser radiation, a focusing device arranged downstream in the beam path and a pivoting mirror as a scanner. The drive for the pivoting mirror and the laser are connected to a control device so that the laser radiation with a focus of less than 75 microns and at a speed of 10 m / min to 100 m / min is moved over the processing site for crack-free welding.

Zum Schweißen einer hochreinen Al2O3-Keramik wurde beispielsweise ein Faserlaser mit einer Beugungsmaßzahl von M2 = 1,1 bis 1,2 und einer Leistung von 460 W mit einer Laserstrahlung der Wellenlänge von 1070 nm und einem Fokusdurchmesser 21 μm verwendet. Mit einer Geschwindigkeit von 50 m/min wurde eine mittlere Schweißnahtbreite von 40 μm und eine Schweißnahttiefe von 400 μm erreicht.For welding a high-purity Al 2 O 3 ceramic, for example, a fiber laser with a diffraction factor of M 2 = 1.1 to 1.2 and a power of 460 W with a laser radiation of the wavelength of 1070 nm and a focus diameter of 21 microns was used. At a speed of 50 m / min, a mean weld seam width of 40 μm and a weld depth of 400 μm were achieved.

Zum rissfreien Verglasen ist in weiteren Ausführungsformen die Optik oder der Scanner mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass die Laserstrahlung mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bis 300 m/min über die Bearbeitungsstelle bewegt wird.For crack-free vitrification, in other embodiments, the optics or the scanner is connected to the control device such that the laser radiation is moved over the processing location at a speed of 100 m / min to 300 m / min.

Claims (11)

Einrichtung zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien mit Laserstrahlung eines Lasers und einer Optik oder einem Scanner, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein brillanter Faser- oder Scheibenlaser mit einer Leistung größer 50 W ist, dass die Laserstrahlung des Lasers eine Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm ist und dass die Optik oder der Scanner mit einer Steuereinrichtung so verbunden ist, dass die Laserstrahlung mit einem Fokus kleiner 75 μm und mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 300 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen, Verglasen oder Schweißen sowie Verglasen bewegt wird, wobei keine thermische Nachbehandlung notwendig ist.Device for welding, glazing or both for welding and vitrifying workpieces of brittle-hard or other Heißrissempfindlichen materials with laser radiation of a laser and an optics or a scanner, characterized in that the laser is a brilliant fiber or disk laser with a power greater than 50 W is that the laser radiation of the laser is a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and that the optics or the scanner is connected to a control device so that the laser radiation with a focus less than 75 microns and at a speed of 10 m / min to 300 m / min over the processing point for crack-free welding, vitrification or welding and vitrification is moved, with no thermal aftertreatment is necessary. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung des Lasers eine sehr hohe Strahlqualität mit einer Beugungsmaßzahl M2 kleiner 2 besitzt.Device according to claim 1, characterized in that the laser radiation of the laser has a very high beam quality with a diffraction factor M 2 less than 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik oder der Scanner mit einer Steuereinrichtung so verbunden ist, dass die Laserstrahlung mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 100 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Schweißen bewegt wird.Device according to claim 1, characterized in that the optics or the scanner with a control device is connected so that the laser radiation is moved at a speed of 10 m / min to 100 m / min over the processing site for crack-free welding. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik oder der Scanner mit einer Steuereinrichtung so verbunden ist, dass die Laserstrahlung mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bis 300 m/min über die Bearbeitungsstelle zum rissfreien Verglasen bewegt wird.Device according to claim 1, characterized in that the optics or the scanner is connected to a control device so that the laser radiation is moved at a speed of 100 m / min to 300 m / min over the processing point for crack-free glazing. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu schweißenden Werkstücke aus Keramik, Dentalkeramik, Glas, Porzellan, Hartmetall oder hochlegierten austenitischen Stählen bestehen.Device according to claim 1, characterized in that the workpieces to be welded consist of ceramic, dental ceramic, glass, porcelain, hard metal or high-alloy austenitic steels. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verglasenden Werkstücke aus Keramik, Dentalkeramik oder Porzellan bestehen.Device according to claim 1, characterized in that the workpieces to be glazed are made of ceramic, dental ceramic or porcelain. Verwendung brillanter Laserstrahlung zum Schweißen, zum Verglasen oder sowohl zum Schweißen als auch zum Verglasen von Werkstücken aus sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 300 m/min bewegte brillante Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zum rissfreien Schweißen, Verglasen oder Schweißen sowie Verglasen von sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien verwendet wird, so dass keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist.Use of brilliant laser radiation for welding, vitrification or both for welding and vitrifying workpieces from brittle-hard or other Heißrissempfindlichen materials, characterized in that at a speed of 10 m / min to 300 m / min moving brilliant laser radiation of a wavelength in the range equal / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser power greater than 50 W for crack-free welding, vitrification or welding and vitrification of brittle or other Heißrissempfindlichen materials is used, so that no thermal aftertreatment is required , Verwendung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min bis 100 m/min bewegte brillante Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zum rissfreien Schweißen von sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien verwendet wird.Use according to claim 7, characterized in that at a speed of 10 m / min to 100 m / min moving brilliant laser radiation of a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser a power greater than 50 W is used for crack-free welding of brittle-hard or other hot crack-sensitive materials. Verwendung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min bis 300 m/min bewegte brillante Laserstrahlung einer Wellenlänge im Bereich gleich/größer 0,5 μm und kleiner/gleich 2 μm und einem Fokus kleiner 75 μm eines Lasers einer Leistung größer 50 W zum rissfreien Verglasen von sprödharten oder anderen heißrissempfindlichen Materialien verwendet wird.Use according to claim 7, characterized in that at a speed of 100 m / min to 300 m / min moving brilliant laser radiation of a wavelength in the range equal to / greater than 0.5 microns and less than or equal to 2 microns and a focus less than 75 microns of a laser a power greater than 50 W is used for crack-free vitrification of brittle-hard or other Heißrissempfindlichen materials. Verwendung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung zum Schweißen von Werkstücken aus Keramik, Dentalkeramik, Glas, Porzellan, Hartmetall oder hochlegierten austenitischen Stählen verwendet wird.Use according to claim 7, characterized in that the laser radiation for welding workpieces made of ceramic, dental ceramic, glass, porcelain, hard metal or high-alloy austenitic steels is used. Verwendung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung zum Verglasen von Werkstücken aus Keramik, Dentalkeramik oder Porzellan verwendet wird.Use according to claim 7, characterized in that the laser radiation is used for vitrification of workpieces made of ceramic, dental ceramics or porcelain.
DE102009051336.1A 2009-10-27 2009-10-27 Use of brilliant laser radiation from a fiber or disc laser for welding workpieces made of ceramic, dental ceramic, porcelain, hard metal or high-alloyed austenitic steels Active DE102009051336B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009051336.1A DE102009051336B4 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Use of brilliant laser radiation from a fiber or disc laser for welding workpieces made of ceramic, dental ceramic, porcelain, hard metal or high-alloyed austenitic steels

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009051336.1A DE102009051336B4 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Use of brilliant laser radiation from a fiber or disc laser for welding workpieces made of ceramic, dental ceramic, porcelain, hard metal or high-alloyed austenitic steels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009051336A1 true DE102009051336A1 (en) 2011-05-05
DE102009051336B4 DE102009051336B4 (en) 2019-12-19

Family

ID=43828758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009051336.1A Active DE102009051336B4 (en) 2009-10-27 2009-10-27 Use of brilliant laser radiation from a fiber or disc laser for welding workpieces made of ceramic, dental ceramic, porcelain, hard metal or high-alloyed austenitic steels

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009051336B4 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202016001789U1 (en) 2016-03-15 2016-04-12 Hochschule Mittweida (Fh) Connection of at least partially superposed workpieces
DE102016003302A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 Hochschule Mittweida (Fh) Method for connecting at least partially superimposed workpieces by means of laser radiation and connection

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19848179A1 (en) 1998-10-20 2000-05-18 Horst Exner Process for welding bodies comprises pre-heating a region of the body around and/or in the joining zone, heating with laser beams and cooling
DE10324440A1 (en) 2003-05-28 2004-12-16 Wacker-Chemie Gmbh Process for the production of an SiO2 crucible glazed on the inside
DE102006048580C5 (en) 2006-10-13 2015-02-19 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for crack-free welding, repair welding or build-up welding of hot crack susceptible materials
DE202007005244U1 (en) 2007-04-11 2007-07-19 Porzellanmanufaktur Reichenbach Gmbh Decorated biscuit porcelain surface

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202016001789U1 (en) 2016-03-15 2016-04-12 Hochschule Mittweida (Fh) Connection of at least partially superposed workpieces
DE102016003302A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 Hochschule Mittweida (Fh) Method for connecting at least partially superimposed workpieces by means of laser radiation and connection

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009051336B4 (en) 2019-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1871566B1 (en) Method for finely polishing/structuring thermosensitive dielectric materials by a laser beam
EP2908976B1 (en) Laser cutting machine for cutting workpieces of different thicknesses
CN106102983A (en) Carry out edge by machining cutting glass by laser to cut sth. askew
EP3490945A1 (en) Apparatuses and methods for laser processing
EP3672755A1 (en) Apparatus and method for laser processing transparent workpieces using an afocal beam adjustment assembly
DE102004020737A1 (en) Device for cutting components from brittle materials with stress-free component mounting
EP2550129A1 (en) Process and apparatus for separating individual panes from a laminated glass sheet
DE10209612A1 (en) Glass preform for glass for laser processing using ablation or evaporation by adsorbed laser-radiation energy, comprises silicate glass as main component, aluminum and alkali metal equivalence
DE102018205325A1 (en) Method for laser welding transparent workpieces and associated laser processing machine
DE19830237C2 (en) Method and device for cutting a workpiece made of brittle material
DE10029110B4 (en) Method for material processing and use thereof
DE19821558B4 (en) Scale and method for the production of a scale and position measuring device
EP3735333A1 (en) Method and laser machining tool for the surface structuring of laser-transparent workpieces
DE102009051336A1 (en) Arrangement for welding and/or glazing workpieces made of hard brittle or other hot crack-sensitive materials with laser beam of a laser and an optic or a sensor, where the laser is a brilliant fiber- or disc laser
DE4224282A1 (en) Glass structuring, engraving or cutting removes glass - uses a laser beam with a given wavelength to give very small widths in min. working time
EP0483477B1 (en) Flexible optical device for the transmission of light and use of the device
WO2020108960A1 (en) Butt-joint welding method using a ukp laser beam, and optical element assembled from individual parts
EP3624984B1 (en) Device for and method of dividing a workpiece along a predetermined processing line using a pulsed polychromatic laser beam and a filter
WO2020109029A1 (en) Method for laser welding an optical fiber in a hole element using a ukp laser beam, and corresponding optical element
DE102013212977A1 (en) Method for hybrid processing of colored glass
DE10162111A1 (en) Marking of components by use of a pulsed high-energy laser beam to change the complex refractive index in a surface layer of the component, so that its reflective or absorptive properties are changed and appear as a marking
DE112004000123T5 (en) Glass for laser processing
DE10392962T5 (en) Glass for laser treatment
DE10206082A1 (en) Glass with a hardened surface layer and process for its production
DE4119878A1 (en) Treating surfaces of ceramics - using energy-rich impulses of UV radiation produced from laser, raising wear strength and sharpness of edges

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final