DE1690637A1 - Method and device for flame cutting of metal with laser beams - Google Patents

Method and device for flame cutting of metal with laser beams

Info

Publication number
DE1690637A1
DE1690637A1 DE19681690637 DE1690637A DE1690637A1 DE 1690637 A1 DE1690637 A1 DE 1690637A1 DE 19681690637 DE19681690637 DE 19681690637 DE 1690637 A DE1690637 A DE 1690637A DE 1690637 A1 DE1690637 A1 DE 1690637A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
workpiece
laser beam
laser
metal
cutting
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
DE19681690637
Other languages
German (de)
Other versions
DE1690637B2 (en
Inventor
Sullivan Arthur Basil Joseph
Houldcroft Peter Thomas
Brown Kenneth William
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.)
National Research Development Corp UK
Original Assignee
National Research Development Corp UK
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 National Research Development Corp UK filed Critical National Research Development Corp UK
Publication of DE1690637A1 publication Critical patent/DE1690637A1/en
Publication of DE1690637B2 publication Critical patent/DE1690637B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/123Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0652Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823Devices involving rotation of the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working 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
    • B23K26/142Working 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working 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
    • B23K26/144Working 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 the fluid stream containing particles, e.g. powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working 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
    • B23K26/1462Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/1476Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/361Removing material for deburring or mechanical trimming
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382Removing material by boring or cutting by boring
    • B23K26/389Removing material by boring or cutting by boring of fluid openings, e.g. nozzles, jets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/228Selection of materials for cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26FPERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/06Severing by using heat
    • B26F3/16Severing by using heat by radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/22Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising
    • B28D1/221Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by cutting, e.g. incising by thermic methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00Severing cooled glass
    • C03B33/08Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
    • C03B33/082Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00Severing cooled glass
    • C03B33/08Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
    • C03B33/085Tubes, rods or hollow products
    • C03B33/0855Tubes, rods or hollow products using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

Unterlagen für die Offealegaitfedschrifi;Documents for the official publication;

PATENTANWÄLTE I Q V» U P 3 /PATENTANWÄLTE I Q V »U P 3 /

ing. H. NEGENDANK - dipl.-ing. H. HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZing. H. NEGENDANK - dipl.-ing. H. HAUCK Dipl.-Phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MUNCHEN ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41HAMBURG-MUNCHEN DELIVERY ADDRESS: HAMB URG 36 · NEUER WALL 41

TELEOR. JiEGEDAPATENT HAMBTTRG MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23TELEOR. JiEGEDAPATENT HAMBTTRG MUNICH 15 MOZARTSTR. 23

National Research tel.s38oj86 National Research tel.s38oj86

Development Corporation tkleoh. νε6Ε!ιαραιενι ü Development Corporation tkleoh. νε6Ε! ιαραιενι ü

r5 Hamburg, 6. Mai 1970 r5 Hamburg, May 6, 1970

"Verfahren und Vorrichtung zum Brennschneiden von Metall mit Laserstrahlen""Process and device for flame cutting of metal with laser beams"

Autogenes Schneiden und Meißeln wird in großem Umfang zum Schneiden von Metallen angewendet, wenn.ein breiter Schnitt zulässig ist; die Genauigkeit der thermischen Verfahren ist nicht besondeiB hoch, so daß sie nur als Vorbearbeitung angewendet werden können. Der Grund für diese Ungenauigkeit liegt darin, daß das Erhitzen örtlich nicht genügend konzentriert werden kann, insbesondere wenn ein Gasstrom zum Abstoßen geschmolzenen Metalls angewendet wird, der derart ist, daß er mit dem vorgewärmten Gebiet des Metalls eine exotherme Reaktion eingeht. Diese exotherme Reaktion erhält sich selbst aufrecht, wenn die lemperatur des Werkstückes einen vorbestimmten Wert annimmt, und folglich variiert die Breite des Schnittes mit der Breite des Sauerstoff stromes , der auf das vorgewärmte Gebiet gerichtet ist. Außerdem haben die bekannten autogenen Schneidmethoden einen weiteren Nachteil, dadurch, daß das Erhitzen eines beträchtlichen Gebietes des Werkstückes dazu führt, es zuOxy-fuel cutting and chiselling is widely used for cutting metals when making a wide cut is permissible; the accuracy of the thermal processes is not particularly high, so they are only used as preprocessing can be applied. The reason for this inaccuracy is that the heating is not locally concentrated enough can be used, particularly when a gas stream is used to repel molten metal, which is that it enters into an exothermic reaction with the preheated area of the metal. This exothermic reaction maintains itself if the temperature of the workpiece is low assumes a predetermined value, and hence the width of the cut varies with the width of the oxygen Stromes directed towards the preheated area. In addition, the well-known oxy-fuel cutting methods another disadvantage in that heating a considerable area of the workpiece leads to it

2098U/02662098U / 0266

— 2 —- 2 -

- 2 - ■;■■■·■■■.- 2 - ■; ■■■ · ■■■.

schädigen, indem ζ. Β. seine Eigenschaften oder seine Struktur zerstört oder angegriffen wird.harm by ζ. Β. its properties or structure is destroyed or attacked.

Der Laser-Strahl als Hitzequelle gestattet eine außerordentlich hohe Energiekonzentration, und vor einigen Jahren wurde der Laser als Durchstoßinstrument bekannt, das zur Erzielung feiner Löcher geeignet ist. Darüberhinaus kann der Laser auf einen ganz kleinen Punkt mit "beachtlicher Genauigkeit konzentriert werden und einen Grad an Energie an ein Werkstück abgeben, der ausreicht, das Metall auf dem Weg des Laser-Strahles zum Sieden zu teingen, wodurch Schneiden erreicht wird. Folglich ist der Laser als Schneidinstrument für Metalle in Betracht gezogen worden, um sehr schmale Schnitte zu bekommen, so wie es mit den konventionellen autogenen Schneidmethoden nicht möglich ist.The laser beam as a heat source allows an extremely high concentration of energy, and a few years ago the laser became known as a piercing instrument suitable for making fine holes. In addition, can the laser to a very small point with "considerable accuracy be concentrated and deliver a level of energy to a workpiece sufficient to hold the metal on the Path of the laser beam to boil, causing cutting is achieved. Consequently, the laser has been considered as a cutting instrument for metals to be very narrow Get cuts that are not possible with conventional oxy-fuel cutting methods.

Es ist nun gefunden worden, daß, wenn ein Gasstrahl, der eine exotherme Reaktion erzeugt, so gerichtet wird, daß er auf das Gebiet des Werkzeuges strömt, auf welches der Laserstrahl eingestellt ist, dort nicht nur die Schneidgeschwindigkeit erhöht wird, sondern auch die Genauigkeit und die Feinheit des Schnittes durch den Gasstrom im wesentlichen unverändert bleibt, trotz der !Tatsache, daß das Querschnittsgebiet dieses Stromes am Werkstück stark von dem des Lasev· Strahles abweichen kann. Offensichtlich wird die Breite desIt has now been found that when a gas jet, the generates an exothermic reaction, is directed so that it flows on the area of the tool on which the laser beam is set, there not only the cutting speed is increased, but also the accuracy and the Essentially the fineness of the cut through the gas flow remains unchanged, despite the fact that the cross-sectional area of this current on the workpiece differs greatly from that of the Lasev Beam may differ. Obviously, the width of the

3 -3 -

209814/0266209814/0266

Schnittes im wesentlichen vom Laser-Strahl bestimmt und nicht durch den Gasstrahl, der bei den älteren Verfahren des autogenen Schneiden und Meißeins, bei denen eine exotherme Reaktion zur Anwendung kam, die Breite des Schnittes regelte. Selbstverständlich rührt dies zum Teil von der Tatsache her, daß der Teil des Werkstückes, der dem laserstrahl ausgesetzt ist, ein extrem schmaler Streifen ist; es wird jedoch angenommen, daß dies auch zum Teil davon herrührt, 4ß das Material in diesem Streifen sehr schnell auf eine Temperatur erhöht wird, bei welcher es verdampft oder schmilzt und ein sehr steiler Temperaturgradient im Werkstück vorhanden ist. Folglich ist das Verhältnis der durch den Laserstrahl zugeführten Wärmemenge und der exothermen Reaktion, welche als latente Wärmemenge beim Schmelzen und Verdampfen verbraucht und so vom Metallkörper durch den Gasstrom weggeführt wird, wesentlich größer ist als bei den bekannten autogenen Schneidverfahren. Die Zone, deren Temperatur hoch genug ist, um an der exothermen Reaktion teilzunehmen, breitet sich somit nur unwesentlich aus. In dieser Auffassung ist der Erfindung durch Beobachtungen der Temperatur des Metalls bei einer durch Gas unterstützten Laserschneidoperation bestärkt worden. Bei den bekannten Verfahren, z. B. beim Schneiden von Flußeisen, unterhält sich die exotherme Reaktion bekanntlich selbst, wenn das Metall auf "Zünd"-Temperatur erhitzt ist. d. h. daß der Sauerstoff allein den Flußstahl schneidet, wenn dieser auf eine Temperatur erhitzt ist, die allgemein auf etwa 875 0C geschätzt wird. Eb ist nun festgestellt worden, daß beimThe cut was essentially determined by the laser beam and not by the gas jet, which regulated the width of the cut in the older methods of oxy-fuel cutting and chiselling, in which an exothermic reaction was used. Of course, this stems in part from the fact that the part of the workpiece exposed to the laser beam is an extremely narrow strip; however, it is believed that this is also due in part to the fact that the material in this strip is raised very rapidly to a temperature at which it evaporates or melts and there is a very steep temperature gradient in the workpiece. As a result, the ratio of the amount of heat supplied by the laser beam and the exothermic reaction, which is consumed as latent amount of heat during melting and evaporation and thus carried away from the metal body by the gas stream, is significantly greater than in the known oxy-fuel cutting processes. The zone, the temperature of which is high enough to take part in the exothermic reaction, therefore only spreads insignificantly. In this view, the invention has been strengthened by observations of the temperature of the metal in a gas assisted laser cutting operation. In the known methods, e.g. B. when cutting fluids, the exothermic reaction is known to sustain itself when the metal is heated to "ignition" temperature. that is, the oxygen alone intersects the mild steel which is generally estimated to be approximately 875 0 C when it is heated to a temperature. Eb has now been established that the

2G98U/02662G98U / 0266

durch einen Gasstsahl unterstützten Lasersehneiden die Temperatur auf dem überstrichenen Streifen "beträchtlich höher ist als diese "Zünd-Temperatur", daß aber trotzdem bei der für die Dicke des Metalls ausreichenden Schneidgeschwindigkeit sich der Vorgang nicht selbst aufrechterhält. laser cutting supported by a gas steel Temperature on the swept strip "considerable is higher than this "ignition temperature", but that anyway at a cutting speed sufficient for the thickness of the metal, the process will not be self-sustaining.

Ein weiterer Faktor, der die Anmelder davon überzeugte, daß die Temperatur des Streifens, der abgeschnitten werden soH beträchtlich höher ist als bei den üblichen Schneidverfahren, ist der, daß mit einem durch einen Sauerstoffstrahl unterstützten Laserstrahl rostfreier Stahl (d. h. rostfreier Stahl und hitzebeständige Stähle mit hohem Chromgehalt) geschnitten werden können* Rostfreier Stahl kann von einem üblichen autogenen Schneidbrenner nicht geschnitten werden, da beim Erhitzen sich auf der Oberfläche des Stahles ein Chromoxydfilm bildet und dieser einen Schmelzpunkt von ca. 2.000 C hat, was wesentlich über dem Schmelzpunkt des rostfreien Stahles von etwa 1.375 0C liegt. Mit den üblichen autogenen oder Brennschneidverfahren kann rostfreier Stahl nur geschnitten werden, wenn zusätzlich zum Sauerstoff ein Fluß- oder Verdünnungsmittel eingeführt wird. Die Kombination des Laser- und Sauerstoff-Strahles schneidet durch rostfreien Stahl, ohne daß ein Flußmittel oder- Verdünnungsmittel erforderlich ist,Another factor that convinced the applicants that the temperature of the strip that is cut is considerably higher than that of conventional cutting methods is that stainless steel (i.e., stainless steel and refractory steels with a laser beam assisted by an oxygen beam) high chromium content) is from about 1,375 0 C. With the usual oxy-fuel or flame cutting processes, stainless steel can only be cut if a flux or diluent is introduced in addition to oxygen. The combination of the laser and oxygen beam cuts through stainless steel without the need for a flux or thinner,

:;OBßi; fr; it h : ; OBßi; fr; it h

woraus zu schließen ist, daß ein durch den Strahl erhitzter Streifen heiß genug ist, daß der Oxydfilm schmilzt oder verdampft und dann weggeblasen wird.from which we can conclude that a heated by the beam Strip is hot enough that the oxide film melts or evaporates and is then blown away.

Offensichtlich muß für ein erfolgreiches Arbeiten eine sehr enge Zone des Werkstückes auf eine Temperatur erhitzt werden, die sehr viel höher liegt, als mit den bekannten Brennschneidvorrichtungen erreicht wird, aber die Wärmeausbreitung muß eng begrenzt sein, und folglich darf das exotherm reagierende Gas den Sehnittfaicht von sich aus merklich verbreitern.Obviously, a very narrow zone of the workpiece must be heated to a temperature for successful work which is much higher than with the known flame cutting devices is achieved, but the heat propagation must be tightly limited, and consequently it must be exothermic reacting gas will noticeably affect the cut face widen.

Demzufolge betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schneiden oder Meißeln. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl auf ein Werkstück konzentriert wird, Werkstück und Strahl relativ zueinander bewegt werden und ein Strahl eines Gases, das eine exotherme Reaktion hervorruft, auf das bewegte Gebiet der Werkstückes, auf das der Laserstrahl konzentriert ist, gerichtet wird, das eine exotherme Reaktion am erhitzten Metall verursacht und die Verbrennungsprodukte wegbläst. Da durch die exotherme Reaktion die Leistung des Lasers besser ausgenutzt werden kann, ist es nicht mehr nötig, einen Laser zu verwenden, bei welchem die Leistung in periodischen Stoßen konzentriert wird.Accordingly, the present invention relates to a method for cutting or chiselling. It is characterized in that a laser beam is concentrated on a workpiece, Workpiece and beam are moved relative to each other and a beam of a gas that causes an exothermic reaction, is directed to the moving area of the workpiece on which the laser beam is concentrated, one causes exothermic reaction on the heated metal and the Blows away combustion products. Because the exothermic reaction makes better use of the laser's power it is no longer necessary to use a laser, in which the power is concentrated in periodic bursts.

Ss ist bereits davon die Rede gewesen 9 daß bei dem erfindungagemäßen Verfahren keine wesentliche WärmeauebreitungSs has already been mentioned 9 that in the process according to the invention no significant heat spread

- 6 209014/0266 - 6 209014/0266

stattfindet. Da eine sich selbst unterhaltende exotherme Reaktion nicht stattfindet, ist der durch Gas unterstützte laserstrahl klar in der Schnittrichtung, und dies stellt einen weiteren Vorteil dar, indem der Schneidprozeß sehr schnell durch Abschalten des Laserstrahles gestoppt werden kann. Polglich eignet sieh das Verfahren selbst besonders gut für maschinelle Brennschneidvorrichtungen.takes place. As a self sustaining exotherm If reaction does not take place, the gas-assisted laser beam is clear in the cutting direction, and this represents Another advantage is that the cutting process can be stopped very quickly by switching off the laser beam can. The process itself is particularly suitable good for machine torch cutting devices.

Zu dem oben genannten Torteil kommt noch hinzu, daß das Verfahren ein Brennschneiden, das ohne die relativ kostspielige heiße Nachbarzone, die beiden bekannten Verfahren auftritt, ermöglicht und oh~ne Zerstörung des Werkstükkes, was bei den älteren Verfahren oftmals vorkam»In addition to the above-mentioned gate part, the Process a flame cutting, which occurs without the relatively expensive hot neighboring zone, the two known processes, and without destruction of the workpiece, what often happened in the older procedures »

Obwohl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren rostfreierAlthough more rustproof by the process of the invention

und
Stahl fyauch Simonie und andere feuerfeste Metalle) ohne ein Flußmittel geschnitten werden können, ist bei einigen Materialien die Verwendung eines Flußmittels zweckmäßig. Keramisches Material, Ziegel, Kachel, Zement, Stein, Gestein und dergleichen, reagieren nicht exotherm mit Sauerstoff, und um diese Materialien mit einem Laserstrahl zu schneiden, wird ein Metall Ader eine Verbindung eingeführt, welche eine exotherme Reaktion mit dem Gas gestattet und eine Fließwirkung mit dem zu schneidenden Material an dem Punkt hervorruft, wo der Laserstrahl dieses Material übersteicht. Der Gasstrahl bläst dann das geschmolzene Material oder die niedrig ecluselzenden Mischungen aus dem
and
Steel (including simony and other refractory metals) can be cut without a flux, the use of a flux is appropriate for some materials. Ceramic material, brick, tile, cement, stone, rock and the like do not react exothermically with oxygen, and in order to cut these materials with a laser beam, a metal wire is introduced into a compound which allows an exothermic reaction with the gas and a flow effect with the material to be cut at the point where the laser beam passes over this material. The gas jet then blows the molten material or low-eluting mixtures out of it

- 7 - ■ 209814/0266 - 7 - ■ 209814/0266

erhitzten Gebiet weg. Zum Beispiel kann das Flußmittel in Form eines Pulvers in einem Gasstrom dem erhitzten GeMet zugeführt werden, und dieses Flußmittel kann Eisen oder ein Alkalimetallhalogenid sein. In eins: anderen Ausführungsform kann das Flußmittel als Beschichtung auf der Oberfläche des zu schneidenden Materials, z. B. durch Aufstreichen oder Sprühen, aufgebracht sein.heated area away. For example, the flux can in the form of a powder in a gas stream to the heated one GeMet, and this flux can be iron or an alkali metal halide. In one thing: another embodiment the flux can be used as a coating on the surface of the material to be cut, e.g. B. by brushing or spraying.

Für die meisten der oben genannten Materialien kann Eisen als Flußmittel verwendet werden in Verbindung mit einem Sauerstoffgasstrom. So kann z. B. Eisenpulver in ein Iiasersysten in einem Sauerstoffgasstrahl eingeführt werden; das Eisenpulver oxydiert schnell und erzeugt überhitztes Eisenoxyd, welches fließt und die Keramik oder das andere Material schneidet. Bas Eisen kann auch als Draht oder Streifen an dem Punkt eingeführt werden, wo der Gasstrahl und der Laserstrahl sich treffen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein flüchtiges oder zu verflüchtigendes Halogenid (z. B. ein Eisenhalogenid) in einen Sauerstoffstrahl einzuführen, der auf den Teil des Werkstückes, der von dem laserstrahl erhitzt ist, gerichtet ist. Die Kombination von Eisen als Flußmittel mit einem Sauerstoffstrom kann auch bei Aluminium angewendet werden, das auch schwer schmelzbare Oxyde bildet, wenn es erhitzt wird.For most of the above materials, iron can be used as a flux in conjunction with a Oxygen gas flow. So z. B. iron powder in an Iiasersysten introduced in a jet of oxygen gas; the iron powder oxidizes quickly and produces overheated Iron oxide that flows and the ceramic or the other Material cuts. Bas iron can also be introduced as a wire or strip at the point where the gas jet and the laser beam meet. Another option is to use a volatile or volatile Introduce halide (e.g. an iron halide) into a beam of oxygen that hits the part of the workpiece that heated by the laser beam. The combination of iron as a flux with a stream of oxygen can also be used with aluminum, which also forms hard-to-melt oxides when heated.

Der Sauerstoffgasstrahl kann durch eine Düse auf das Werkstück gerichtet werden, durch welche der laserstrahl aus-The oxygen gas jet can be directed onto the workpiece through a nozzle through which the laser beam is directed

- 8 2 0 fieu/0766'- 8 2 0 fieu / 0766 '

_ 8 - ■_ 8 - ■

tritt, oder er kann schräg auf die Oberfläche des Werkstückes gerichtet sein. Im ersten Pail, in welchem Laserstrahl und Gas durch die Düse austritt, wird dies, obgleich außerordentlich kompakt, nicht wesentlich erwärmt, und so kann der Laserstrahl mit seiner hohen potentionellen Heizkraft gefahrlos mit einem aktiven Gas, wie z. B. Sauerstoff, kombiniert werden· Dies steht im Gegensatz zu Vorversuchen zum Brennschneiden unter Anwendung eines reaktiven Gases, wo sich die Düse erheblich erwärmte. Tatsächlich war es mit dem Plasmabrenner, mit welchem bis zur Anwendung des Lasers zum Brennschneiden zu höchste Hitzekonvergenz und Konzentration erreicht wurde t nicht möglich, ein Gas einzusetzen, das eine exotherme Reaktion hervorruft, weil die heißen Teile des Brenners zu rasch oxydiert und durchgefressen worden wären. Polglich konnte man nur mit inertem Gas arbeiten, um das geschmolzene Metall wegzublasen.occurs, or it can be directed obliquely to the surface of the workpiece. In the first pail, in which the laser beam and gas exits through the nozzle, this is, although extremely compact, not significantly heated. B. Oxygen. Indeed, it was with the plasma torch, was with what to application of the laser reaches of cutting to the highest heat convergence and concentration t is not possible to use a gas that causes an exothermic reaction because the hot parts of the burner would have been oxidized to quickly and eaten . In most cases one could only work with inert gas to blow away the molten metal.

Zum Meißeln ist eine schräge Anordnung erforderlich, und es können mehr als ein Laser eingesetzt werden. Zwei Laserstrahlen, von denen jeder von einem Strahl eines reaktiven Gases umgeben ist, können in einem Winkel zueinander so angeordnet sein, daß die Strahlen an einem Punkt in der Nähe des Werkstückes konvergieren. Diese Strahlen können parallele Schnitte machen, die an einem Punkt unter der Oberfläche des Werkstückes konvergieren, wodurch einAn inclined arrangement is required for chiselling, and more than one laser can be used. Two laser beams, each of which is a reactive beam Gas is surrounded, can be arranged at an angle to each other so that the rays at one point converge near the workpiece. These rays can make parallel cuts that converge at a point below the surface of the workpiece, creating a

Teil dreieckigen Querschnittes entlang der Schnittlinie herausgeschnitten wird. Mit einem einzigen laser und einem davon getrennten Gasstrahl ist, wenn der Laserstrahl die Oberfläche senkrecht trifft, ein hoher Gasstrahlwinkel zum Schneiden und ein niedriger Gasstrahlwinkel zum Meißeln geeignet; der schräge Gasstrahl "bläst dann das durch die Hitze des Lasers und die exotherme Reaktion geschmolzene Metall weg· Beide, der Sauerstoffstrahl und der Laserstrahl, können das Werkstück in schrägem Winkel treffen, sie können von den gegenüberliegenden Seiten einer senkrechten Ebene auf das Werkstück einfallen oder in max&hen Fällen (z. B. bei bestimmten Arten des Meißeins) von dergleichen Seite der Ebene auf das Werkstück treffen. In diesem Pail ist der Gasstrahlwinkel vorzugsweise kleiner als 45 ° zum Werkstück und der Laserstrahlwinkel größer als 30 ° von der Yertikalen aus gesehen. In dieser Beschreibung wird der Ausdruck "Meißeln" zur Bezeichnung von maschinellen Arbeitsvorgängen, wie Kerben eines Stabes in einer Drehbank, Drechseln und Hobeln, benutzt.Part of triangular cross-section along the cutting line is cut out. With a single laser and a separate gas beam is when the laser beam hits the surface perpendicularly, a high gas jet angle suitable for cutting and a low gas jet angle suitable for chiselling; the inclined gas jet "blows then the metal melted by the heat of the laser and the exothermic reaction away · Both the oxygen beam and the laser beam can put the workpiece in meet at an oblique angle, they can hit the workpiece from the opposite sides of a vertical plane occur or in max & hen cases (e.g. in certain Types of chiselling) hit the workpiece from the same side of the plane. In this pail is the gas jet angle preferably less than 45 ° to the workpiece and the laser beam angle greater than 30 ° from the vertical seen from. In this description, the term "chiseling" is used to denote mechanical work processes, like notches on a stick in a lathe, turning and planing.

Wie eingangs ausgeführt, wird die Breite des Schnittes in erster Linie durch die Breite des Laserstrahles bestimmt, und sie kann erhöht werden, vorausgesetzt, daß die Stärke As stated above, the width of the cut is primarily determined by the width of the laser beam, and it can be increased, provided that the strength

- 10 -- 10 -

209814/0266209814/0266

des Lasers ausreicht, durch Erhöhen des wirksamen Durchmessers des Strahles an der ,Arbeitsfläche d. &· dadurch, daß der Strahl über der'Arbeitsfläche zu einem Brennpunkt, manchmal in der Düse selbst, vereint wird. Die Zunahme der Breite Ist manchmal bei dickeren Werkstücken erwünscht, wo die Breite am Grund des Schnittes seihst nicht ausreicht, das Gas in erforderlichem Maße durchzulassen. of the laser is sufficient by increasing the effective diameter of the beam on the, work surface d. &· through this, that the beam over the work surface to a focal point, sometimes in the nozzle itself, is united. The increase in width is sometimes with thicker workpieces desirable where the width is at the base of the cut is not sufficient to let the gas through to the required extent.

Eine andere Methode, den Schnitt zu verbreitern, bei der ein Laser so hoher Energie nicht nötig ist, besteht darin, dem Laser eine sich wiederholende z^dische Bewegung quer zur Schnittrichtung zu erteilen, wobei der Gasstrahl auf das Gebiet des Werkstückes, das vom Laserstrahl in der beschriebenen Weise bestrichen wird, gerichtet ist. In der bevorzugten Form ist die Eelativbewegung zwischen Laserstrahl und Oberfläche eine kombinierte lineare Bewegung in der Schnittrichtung und eine kreisförmige Bewegung symmetrisch um die Mittellinie des Schnittes. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß, wenn sich die Schnittlinie ändert, die kreisförmige Bewegung, die die Bewegung in Richtung der Schnittlinie überlagert, dem Laserstrahl noch die gleiche Bewegung quer zur Schnittrichtung verleiht.Another way to widen the incision is where A laser of such high energy is not necessary, consists in giving the laser a repetitive z ^ dische movement at right angles to the cutting direction, with the gas jet striking the area of the workpiece that is in is coated in the manner described, is directed. In the preferred form the relative motion is between Laser beam and surface a combined linear movement in the cutting direction and a circular movement symmetrical about the center line of the cut. This arrangement has the advantage that when the cutting line changes the circular motion superimposed on the motion in the direction of the cutting line on the laser beam still gives the same movement across the cutting direction.

Um die Erfindung noch besser verständlich zu machen, werden jetzt einige beispielhafte Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgeiaaSen Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnungen besonrieben· -In order to make the invention even better understood, some exemplary devices for carrying out the inventive method will now be described with reference to the accompanying drawings.

2098U/0266 - 11 -2098U / 0266 - 11 -

!Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung einer ersten Aus fülirungsf orm einer solchen Vorrichtung.! Fig. 1 shows a schematic arrangement of a first From the form of such a device.

Pig. 2a, 2h, 2c und 2dPig. 2a, 2h, 2c and 2d

zeigen schematisch das Schneiden und Meißeln von Metallen.show schematically the cutting and chiselling of metals.

Fig. 5. zeigt eine Form einer Düse, die dem Laserstrahl an der Oberfläche des Werkstückes eine kreisförmige Bewegung verleiht.Fig. 5 shows a shape of a nozzle which the laser beam on the surface of the workpiece is circular Gives movement.

Fig. 4 zeigt einen Lasersehneikopf, der auf einer in Querrichtung angeordneten Plattform montiert ist.Fig. 4 shows a laser tendon head mounted on an in Transversely arranged platform is mounted.

Fig. 5 zeigt eine weitere Form einer Vorrichtung zur relativen Bewegung von Schneidkopf und Werkstück zueinander. 5 shows a further form of a device for moving the cutting head and workpiece relative to one another.

Fig. 6 ist ein Querschnittsbild durch ein Drehgelenk, das in der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung verwendet ist. FIG. 6 is a cross-sectional view through a swivel joint used in the device shown in FIG. 5.

Fig. 7 zeigt eine weitere Form einer Vorrichtung, mit der der Schneidkopf, in Relation zum Werkstück gebracht werden kann, undFig. 7 shows a further form of a device with which the cutting head is brought in relation to the workpiece can be, and

Fife. 8 zeigt die Düse, die in der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung verwendet wird, im Querschnitt.Fife. 8 shows the nozzle used in the device shown in FIG is used in cross section.

Ih Fig. 1 ist der Laser 10 Trara Eohlendioxyd-Stickstoff-In Fig. 1, the laser 10 is Trara Eohlendioxyd-nitrogen-

■ '■- 12 -■ '■ - 12 -

Heiium-iDyp gezeigt, der eine länge von 10 m und eine Ausbohrung von 30 mm hat. Das Rohr hat fünf Abschnitte, von denen nur"zwei in der Darstellung gezeigt sind, und jeder Abschnitt hat seine eigenen Elektroden 12. und sete eigene elektrische Stromquelle. Die Stromquelle liefert 20 kY für das Inbetriebsetzen und 9 kY bei 45 Milliampere, wenn der Laser läuft. Der Laserkörper 16 hat einen voll reflektierenden konkaven Spiegel aus mit Gold beschichtetem rostfreiem Stahl an einem Ende und eine ebene, semi-re-flektierende Germaniumseheibe am anderen Ende. Der konkave Spiegel hat eine Brennweite von etwas über 10 m.. Das Gas, in welchem die Entladung zu erzeugen ist, fließt in den Laserkb'r.per durch den Einlaß 22 und verläßt ihn durch den Auslaß 24.Heiium-iDyp shown of a length of 10 m and a Has a bore of 30 mm. The tube has five sections, only two of which are shown in the illustration, and each section has its own electrodes and 12. has its own electrical power source. The power source provides 20 kY for start-up and 9 kY at 45 milliamps when the laser is running. The laser body 16 has a fully reflective concave mirror made of gold plated stainless steel on one end and a flat, semi-reflective germanium disc on the other end. The concave mirror has a focal length of a little over 10 m .. The gas in which the discharge is to be generated, flows into the Laserkb'r.per through the inlet 22 and leaves it through the outlet 24.

Selbstverständlich stellt die 3?orm und die Arbeitsweise des Lasers keinen Teil der Erfindung dar, und es sollte genügen, festzustellen, daß, wenn der Laser im Betrieb ist, ein weitgehend paralleler Strahl konerenten Lichtes aus dem Laser durch die Scheibe 20 tritt. Im vorliegenden Pail wurde der Laser mit einer Wechselstromquelle von 50 Htz betrieben, und folglich betrug die Leistung 100 Stromstöße pro Sekunde. In einem wechselfitrombetrie-Of course, the shape and mode of operation of the laser does not and should not form part of the invention suffice to establish that when the laser is in operation, a largely parallel beam of convergent light exits the laser through disk 20. In the present pail, the laser was powered by an AC power source operated at 50 Htz, and consequently the output was 100 rushes per second. In an alternating

benen Gaslaser folgt die Leistungsentnähme selbstverständ-beneath gas lasers, the power consumption follows of course.

- 13 -- 13 -

20981Λ/026620981Λ / 0266

lieh weder der Sinuswelle des eintretenden Stromes, noch der annähernden Rechtecksspannung des Rohres. Die leistungsentnahme kann die Form einer verzerrten rechteckigen Welle mit einem Maxima an der Führungsseite haben. Man weiß nicht, wie sich Änderungen in einer solchen Entnahme auf den Schneidvorgang auswirken würden, wo aber die gesamte Leistungseniiahme nur genügend abweicht, um den durch Gas unterstützten Laserschnitt mit einer bestimmten Geschwindigkeit und bei einer bestimmten Dicke durchzuführen, können Änderungen im Zeichen-Abstand-Verhältnis oder in der Wellenform sich schädigend auf den Torgang auswirken, da sie dazu führen können, daß die Reaction nicht mehr aufrechterhalten werden kann.borrowed neither the sine wave of the entering current, nor the approximate square-wave voltage of the pipe. The withdrawal of power may be in the form of a distorted rectangular wave with a maxima on the guide side. One knows not how changes in such an extraction would affect the cutting process, but where does the whole The performance standard only differs enough to allow for the gas assisted laser cutting with a certain speed and with a certain thickness, can Changes in the character-to-space ratio or in the Wave form have a damaging effect on the doorway, as they can lead to the reaction no longer being sustained can be.

Der austretende Strahl 26 wird durch einen mit Aluminium überzogenen Spiegel 28 reflektiert und durch eine Sicherheitsblende 50 zu einer Sammellinse 32 geführt. Von dieser linse 32 geht der Strahl durch das Fenster 34 in die Sauerstoffkammer 36. Sauerstoff tritt durch den Einlaß 38 in diese Kammer ein und tritt in Richtung des Werkstückes durch die Düse 40 aus. Die Achse des Laserstrahles läuft mittig durch die Düse 40 und wird durch die Linse 32 über oder nahe über der Oberfläche des Werkstückes 42 gesammelt. Die Linse 32 kann wegfallen, wenn der Spiegel 28 durch einen parabolischen Spiegel, der an geeigneter Stelle zur optischen Achse aufgestellt wird, ersetzt wird. Eine Brennweiteneins teilung von 1,587 mm vor der Düse ist als geeig-The exiting beam 26 is through a with aluminum coated mirror 28 and reflected through a security shutter 50 led to a converging lens 32. Of this Lens 32, the beam passes through window 34 into oxygen chamber 36. Oxygen passes through inlet 38 enters this chamber and exits through nozzle 40 in the direction of the workpiece. The axis of the laser beam runs centrally through nozzle 40 and is collected by lens 32 above or near the surface of workpiece 42. The lens 32 can be omitted if the mirror 28 by a parabolic mirror, which is at a suitable point for optical axis is set up, is replaced. A focal length one division of 1.587 mm in front of the nozzle is suitable

20981.4/0966 . - 14 -20981.4 / 0966. - 14 -

net befunden worden, wenn ein Sauerstoffstrahl eines Durchmessers von 0,254 mm "benutzt wird; dierse Anordnung gibt einen sauberen und stabilen Schnitt.net has been found when an oxygen jet of a diameter 0.254 mm "is used; this arrangement gives a clean and stable cut.

Wie durch den Pfeil 44 angedeutet, wird das Werkstück in horizontaler Richtung bewegt, so daß. dem Laser, unterstützt durch den Sauerstoffatom, möglich ists einen Schnitt durcL zuführen. Wenn der Schnitt weitergeht, wird das geschDlzene oder verdampfte Material durch die Schneidzone mittels des Sauerstoffgasstromes, welcher auch dazu dient, eine exotherme Reaktion, wie oben beschriebe^ zu schaffen, weggeblasen. As indicated by the arrow 44, the workpiece is moved in the horizontal direction, so that. the laser, supported by the oxygen atom, s is possible to make a cut durcL. As the cut continues, the molten or vaporized material is blown away through the cutting zone by the flow of oxygen gas, which also serves to create an exothermic reaction as described above.

Im !Flußstahl, hoch kohlenstoffhaltigem Werkzeugstahl und rostfreien Stahl einer Dicke von 0,254 mm sind bei Geschwindigkeiten bis zu 101,6 cm pro Minute Schnitte einer Breite von 0,397 bis 0,635 mm erzielt worden, vorausgesetzt, daß ein Minimalwert an Energiedichte erreicht wird. Es hat den Anschein, daß der Sauerstoffstrom sich nicht wesentlich auf die Schnittbreite auswirkt, obwohl es der zusätzliche Sauerstoffstrom möglich macht» Metalle zu schneiden, die um ein Vielfaches dicker sind als die, die mit einem nicht durch Gas unterstützten Laser geschnitten werden können. Die Schnittbreite wird in erster Linie durch den Durchmesser und die Energie des Laserstrahles bestimmt, aber auch durch die Geschwindigkeit der Bewegung und dagIn! Mild steel, high carbon tool steel and stainless steel 0.254 mm thick are at speeds Up to 101.6 cm per minute cuts with a width of 0.397 to 0.635 mm have been achieved, provided that that a minimum value of energy density is reached. It appears that the flow of oxygen does not change significantly affects the cutting width, although the additional flow of oxygen makes it possible to cut metals that are many times thicker than the ones that don't can be cut by gas assisted lasers. The cutting width is determined primarily by the diameter and the energy of the laser beam is determined, but also by the speed of movement and dag

.-- 15 -2Q9BU/0266 - 15 - 2Q9BU / 0266

- 15 sionsvermögen des Werkstückes.- 15 sion capacity of the workpiece.

Der schmale Schnitt gibt eine Präzision, die Taisher mit Acetylen-Sauerstoff-Schneidbrennem nicht erreicht werden konnte. Die Erhöhung der Laserenergie gestattet eine größere Schnittgeschwindigkeit, aber bei einem wechselstrombetriebenen Laser ist die Geschwindigkeit durch die Frequenz der Stromquelle begrenzt. Durch Anwendung von Gleichstrom wird diese Schwierigkeit behoben.The narrow cut gives a precision that Taisher with Acetylene-oxygen cutting torch could not be reached. The increase in laser energy allows one greater cutting speed, but with an AC powered one Laser speed is limited by the frequency of the power source. Using Direct current solves this problem.

Die Glätte und Stabilität des Schnittes hängt vom Überschreiten einer Minimalgeschwindigkeit ab, die wiederum abhängig ist von der Stärke des Laserstshles und dem Material, das geschnitten werden soll. Unter dieser Geschwindigkeit (oder unter einer Energieschwelle) verliert der laserstrahl die Kontrolle, und das Schmelzen beginnt sich über das Gebiet, das durch den Laser direkt erhitzt wird, auszubreiten. Dies führt zum Schmelzen großer Stellen und zum Unterbrechen des Schneidvorganges. ¥enn die Geschwindigkeit erhöht wird, bekommt der Laser wieder die Eontrolle und gibt einen sauberen schmalen Schnitt. Der Schwellwert oder der kritische Wert der Laserenergie ist mit einem Geschwindigkeit sminimum verbunden, denn wenn die Energie nicht ausreicht, kann die kritische Geschwindigkeit des Schneidens nicht erreicht werden. Zum Schneiden von Flußstahl einer Dicke von 0,254 mm mit einer Geschwindigkeit von 101 cmThe smoothness and stability of the cut depends on exceeding a minimum speed, which in turn depends depends on the strength of the laser beam and the material used should be cut. Below that speed (or below an energy threshold) the laser beam loses the Control, and the melting will begin to spread over the area heated directly by the laser. This leads to the melting of large areas and the interruption of the cutting process. When the speed increases the laser gets control again and gives one clean narrow cut. The threshold or the critical one The value of the laser energy is associated with a minimum speed, because if the energy is insufficient, the critical cutting speed cannot be reached. For cutting mild steel one Thickness of 0.254 mm at a speed of 101 cm

- 16 209-814/0266 - 16 209-814 / 0266

pro Minute zeigte sich eine Laserenergie von über 300 Watt als zweckmäßig. Bei Dicken von 0,794 mm wurde bei Watt eine Schnittgeschwindigkeit von 139»7 cm pro Minute erreichend bei 190 Watt eine Schnittgeschwindigkeit von 44,45 cm pro Minute. Bei einer Dicke von 15»47 mm reduzierte sich die Schnittgeschwindigkeit bei 250 Watt auf 44,45 cm pro Minute. In manchen Fällen kann eine zusätzliche Leistung zum Starten zweckmäßig sein, und dies kann durch Erzeugung eines anfänglichen Laserstoßes einer Energie, die größer ist als bei laufendem Betrieb, erreicht werden.A laser energy of over 300 was found per minute Watt as appropriate. At thicknesses of 0.794 mm, Watt had a cutting speed of 139 »7 cm per minute reaching a cutting speed of 44.45 cm per minute at 190 watts. Reduced at a thickness of 15 »47 mm the cutting speed at 250 watts is 44.45 cm per minute. In some cases an additional Power may be expedient for starting, and this can be achieved by generating an initial laser burst of energy which is greater than during operation, can be achieved.

In Pig. 1 stoßen der Laserstrahl und der Gasstrom senkrecht auf die Oberfläche des Werkstückes. Jedoch kann die Düse, durch welche der Laserstrom und der Gasstrom austreten, in einem Winkel zur Werkstückoberfläche angeordnet sein, wie in Pig. 2a gezeigt. Pig. 2b zeigt einen Meafelvorgang, bei welchem die Düse in einem Winkel von etwa 30 ° zur Werkstückoberfläche angeordnet ist. Der Sauer stoffstrom bläst das geschmolzene Metall weg, und das Werkstück 42 bewegt sich in der Richtung, die durch den Pfeil 44 angezeigt ist. Auf diese Weise wird in dem Werkstück eine Kerbe 46 erzeugt.In Pig. 1 the laser beam and the gas stream collide vertically on the surface of the workpiece. However, the nozzle, through which the laser stream and the gas stream exit, be arranged at an angle to the workpiece surface, like in Pig. 2a shown. Pig. 2b shows a Meafel process, in which the nozzle is at an angle of about 30 ° to the Workpiece surface is arranged. The oxygen flow blows away the molten metal and workpiece 42 moves in the direction indicated by arrow 44 is. In this way, a notch 46 is made in the workpiece generated.

Die Breite der Kerbe kann größer sein als die eines Schnittes, die mit dergleichen Düse und dem gleichen Laser erhalten wird, und es ist anzunehmen, daß dies so ist, weil das ge-The width of the notch may be greater than that of a cut obtained with the same nozzle and laser, and it is presumed that this is so because the

- 17 2 0.98 U/0766 .' - 17 2 0.98 U / 0766. '

schmolzene Material nicht gerade durch das Werkstück geblasen wird* wie im Fall eines Schnittes, sondern etwas von seiner Wärmeenergie auf seinem Wege an die Seiten der Kerbe abgibt.molten material is not blown straight through the workpiece * as in the case of a cut, but something of its heat energy on its way to the sides of the Notch releases.

J1Ig* 2c zeigt ein Apparat, in welchem die Düse 50, durch welche der Sauerstoff zum Werkstück hin austritt, von dem Rohr 52, durch welches der Laserstrahl austritt, getrennt ist. Die Düse ist in einem Winkel zur Achse des Laserstrahles angeordnet. Das Werkstück wird in einer Richtung senkrecht zur Papierebene geführt. Wie in der echematischen Darstellung gezeigt, wfcd die Richtung des Schnittes 54 bei einer derartigen Werkstückbewegung mehr durch die Richtung des Sauerstoffstromes bestimmt als durch die dichtung des Laserstromes. Auf diese Weise ist es gelungen, eine schräge Kante an einem Werkstück zu erzeugen*J 1 Ig * 2c shows an apparatus in which the nozzle 50 through which the oxygen exits towards the workpiece is separated from the tube 52 through which the laser beam exits. The nozzle is arranged at an angle to the axis of the laser beam. The workpiece is guided in a direction perpendicular to the plane of the paper. As shown in the echematic representation, the direction of the cut 54 in such a workpiece movement is determined more by the direction of the oxygen flow than by the sealing of the laser flow. In this way it was possible to create a beveled edge on a workpiece *

Pig. 2d zeigt die Anwendung eines Lasers und eines Gasstrahles zum "Pormschneiden11 unter Bildung einer Kerbe in einem rotierenden Werkstück 56 runden Querschnittes. Das Diaphragma 55 verhütet die Refiektion übermäßiger Lichtenergie vom Werkstück zurück in den Laser.Pig. 2d shows the use of a laser and a gas jet for "shape cutting 11 " forming a notch in a rotating workpiece 56 of round cross-section. The diaphragm 55 prevents excessive light energy from being reflected from the workpiece back into the laser.

Wie weiter oben erklärt, kann es beim Schneiden dickerer Werkstücke wünschenswert sein, die Schnittbreite zu erhöhen.As explained above, when cutting thicker workpieces, it may be desirable to increase the cutting width.

- 18 -- 18 -

Der Brennpunkt des Laserstrahles kann leicht verschoben werden, d. h. der Laserstrahl kann zu einem Brennpunkt über der Arbeitsfläche gebracht werden, vorausgesetzt, daß er ausreichende Energie hat· Als Alternativmethode zum Dekonzentrieren des Laserstrahles kann eine Düse, wie in Pig« 3 gezeigt, verwendet werden. In dieser Figur stößt der Laserstrahl 23 nach Austreten aus der Sammellinse 32 auf einen Spiegel 58, der axial auf einem Drehring 60 befestigt ist. Der vom Spiegel 58 ref-slektierte Strahl wird wieder durch einen Spiegel 62, der auf der Kante des Ringes 60 montiert ist, reflektiert. Der Ring 60 wird durch ein Antriebsrad 64- angetrieben, so daß der Spiegel 62 um die Achse der Dü_ se rotiert. Diese Anordnung ist derart, daß der gesammelte Strahl an der Oberfläche des Werkstückes 42 eine Folge von kleinen Kreisen auf letzterem beschreibt, und diese Kreise symmetrisch um die Schnittlinie, die aus der Relativbewegung von Werkstück und Düse resultiert, verlaufene Bei einem geeigneten Verhältnis zwischen Kreisbewegung und linerarer Bewegung kann das Übergreifen der aufeinanderfolgenden Kreise so sein, daß alle Elemente in der Kreisbahn vom Laserstrahl überstrichen werden» Es ist jedoch gefunden worden, daß, wenn ein Laserstrahl in der eben beschriebenen Weise eine Kreisbahn überstreicht, die Tendenz besteht, daß sich die Raktion in einen kleinen Bereich des Metalls, der den Kreis umgibt, ausdehnt« Folglich ist es möglich, durch die ganze Breite des Kreises ohne ein vollständiges Über- ,The focal point of the laser beam can be shifted easily, d. H. the laser beam can be brought to a focal point above the work surface, provided that it Has sufficient energy · As an alternative method for deconcentrating the laser beam, a nozzle, as in Pig «3 shown to be used. In this figure, the laser beam hits 23, after exiting the converging lens 32, onto a mirror 58 which is axially fastened on a rotating ring 60. The beam ref-slected by the mirror 58 is transmitted again a mirror 62 mounted on the edge of the ring 60 reflects. The ring 60 is driven by a drive wheel 64- driven so that the mirror 62 rotates around the axis of the nozzle. This arrangement is such that the collected Beam on the surface of the workpiece 42 a result from small circles on the latter describes, and these circles symmetrically around the cutting line resulting from the relative movement of workpiece and nozzle A suitable relationship between circular motion and linear motion can overlap the successive Circles should be such that all elements in the circular path are swept over by the laser beam »However, it has been found has been that when a laser beam sweeps over a circular path in the manner just described, there is a tendency that the reaction expands into a small area of the metal surrounding the circle. «Hence it is possible to go through the entire width of the circle without a complete over-,

20 98U /Π?66 *20 98U / Π? 66 *

- 19 -- 19 -

decken zu sehneiden, wenn der Durchmesser des Laserstrahles und des SäuerstoffStrahles so gewählt sind, daß die Ausbreitung der Reaktion gerade ausreicht, die Mittelpunkte
der Kreise zu entfernen, die durch, die Bewegung des Laserstrahles gebildet werden. Der Gasstrahl kann koaxial mit dem Laserstrahl verlaufen, wie in Mg. 3 gezeigt, er kann auch
durch eine andere separat gewinkelte Düse treten·
cover to see if the diameter of the laser beam and the oxygen beam are chosen so that the spread of the reaction is just sufficient, the center points
to remove the circles formed by the movement of the laser beam. The gas beam can be coaxial with the laser beam, as shown in Fig. 3, it can also
pass through another separately angled nozzle

Um den Einbau eines Antriebs schaftes durch die Wand des Laserrohres zu -vermeiden, kann der Ring 60, wenn gewünscht, durch einen Induktionsmotor angetrieben werden. Andere Möglichkeiten sind die Verwendung eines sich drehenden Prismas, um die Drehbewegung des Laserstrahles zu bewirken, oder eine transparente Platte in den Weg des Laserstrahles in einem Winkel
zu ihm aufzustellen, so daß der austretende Strahl parallel, aber versetzt mit Bezug auf den einfallenden Strahl, verläuftβ Die Platte oder der Block wird dann um die Achse des einfallenden Strahles gedreht, damit der austretende Strahl einen
Kreis umschreibt. Eine elliptische Strahlbewegung könnte erzeugt werden, indem zwei Elemente in Reihe in der Strahlenbahn und in einem Winkel von 90 ° zueinander angeordnet werden, wobei der Winkel eines jeden Elementes zu seinem einfallenden Strahl z· B· mittels einer elektromechanischen, elektrostatischen oder Magnetostriktionsvorrichtung in vibrie
render Weise varriert werden kann. In Fig. 3 tritt der Sauer-
In order to avoid the installation of a drive shaft through the wall of the laser tube, the ring 60 can, if desired, be driven by an induction motor. Other possibilities are to use a rotating prism to cause the laser beam to rotate, or to place a transparent plate in the path of the laser beam at an angle
to set up so that the exiting ray is parallel but offset with respect to the incident ray, β The plate or block is then rotated about the axis of the incident ray so that the exiting ray becomes one
Circumscribes the circle. An elliptical beam movement could be generated by arranging two elements in series in the beam path and at an angle of 90 ° to each other, whereby the angle of each element to its incident beam e.g. by means of an electromechanical, electrostatic or magnetostriction device in vibration
render way can be varied. In Fig. 3 the sour

- 20 209814/0266 - 20 209814/0266

- ■- 20-- ■ - 20-

stoff durch den Einlaß 38 in die Düse, passiert einen Verteilungsring 66 und tritt durch eine Reihe von Löchern 68 in der Innenwandung des Verteilungsringes in die Kammer.Substance through inlet 38 into the nozzle, passes through a distribution ring 66 and passes through a series of holes 68 in the inner wall of the distribution ring into the chamber.

Eine Zahnstange 70 und ein Zahnrad 72 sind vorgesehen, um die Ausrichtung des Schneidkopfes zu gestatten.A rack 70 and a gear 72 are provided to to allow alignment of the cutting head.

Fig. 4 zeigt einen Schneidkopf 74» der auf einer in x- und y-Richtung schwenkbaren Plattform montiert ist, um den Schneidkopf an jedem beliebigen Punkt über der Oberfläche des Werkstückes in Stellung bringen zu können, ohne den Laser 10 zu bewegen. Der Schneidkopf 74· sitzt auf einem Block 76, der auch das Sauerstoffzuleitungsrohr 78a trägt. Der Block 76 ist auf einer Führungsschnecke 78 befestigt, deren Drehung die Führungsbewegung in y-Richtung auslöste Der Schaft 78 wird von einer Gleitnut 80 in Drehung versetzt, die auf einem mit einer Keilnut versehenen Schaft 82 aufliegt, welcher von einem Motor 84- angetrieben wird. Die Bewegung in x-Richtung wird durch Drehung der Führungsschnekke 86 durch einen Motor 88 bewirkt. Der Schaft =78 wird von einem Block 90 getragen, der in die Führungsschnecke 86 eingreift. Der Parallelstrahl 26 wird durch die Prismen 92 und 94 reflektiert, bevor er die Düse 74 erreicht hat.Fig. 4 shows a cutting head 74 »which is on one in x and y-direction swivel platform is mounted to the Cutting head at any point above the surface to be able to bring the workpiece into position without moving the laser 10. The cutting head 74 · sits on a block 76, which also carries the oxygen supply pipe 78a. Of the Block 76 is attached to a screw guide 78, whose Rotation triggered the guide movement in y-direction Shank 78 is set in rotation by a sliding groove 80, which rests on a splined shaft 82 which is driven by a motor 84-. The movement in the x-direction is made by turning the guide worm 86 caused by a motor 88. The shaft = 78 is from a block 90 which engages in the guide screw 86 is carried. The parallel beam 26 is through the prisms 92 and 94 reflect before it has reached the nozzle 74.

Eine andere Vorrichtung zum Führen des Laserstrahles zum Werkstück ist in Fig, 5 und 6 gezeigt. Hier läuft der Laserstrahl vier Führungsabschnitte 98, 100, 102 und 104 entlang, von denen mindestens die drei letzten rechtwinkligAnother device for guiding the laser beam to the workpiece is shown in FIGS. The laser beam runs here along four guide sections 98, 100, 102 and 104, of which at least the last three are at right angles

20981A/0266 - 21 -20981A / 0266 - 21 -

gebogen sind. Die Abschnitte sind durch Drehscharniere 106, 108 und 110 voneinander getrennt. Eines dieser Scharniere ist in Pig. 6 im Querschnitt gezeigt. Hieraus ist ersichtlich, daß an den Ecken der Pührungsabschnitte reflektierende Oberflächen 112 und 114 vorgesehen sind und daß jeder Führungsabscbnitt in einem Plansch 116 und 118 endet, welche voneinander und von den oberen und unteren Wänden einer Stopfbuchse 120 durch Kugellager getrennt sind.are bent. The sections are separated from one another by pivot hinges 106, 108 and 110. One of these Hinges is in Pig. 6 shown in cross section. From this it can be seen that at the corners of the guide sections reflective surfaces 112 and 114 are provided and that each guide section ends in a pool 116 and 118, which is from each other and from the upper and lower Walls of a stuffing box 120 are separated by ball bearings.

In Pig. 5 ist die Laserdüse im Werkzeughalter 112 einer üblichen Drehbank angeordnet, und der Strahl ist auf ein rundes Werkstück gerichtet. Der Sauerstoffstrom tritt aus einem separaten Rohr 126 aus. In diesem Beispiel wird eine Kerbe um eine ringförmige Fläche des Werkstückes gebil-det.In Pig. 5 is the laser nozzle in the tool holder 112 one arranged in a conventional lathe, and the beam is aimed at a round workpiece. The oxygen stream exits a separate pipe 126. In this example, a notch is formed around an annular surface of the workpiece.

Ändere Kombinationen von Drehscharnieren ergeben verschiedene Bewegungsmöglichkeiten, 2um Beispiel würde ein erstes Drehscharnier in vertikaler Ebene eine Winkelbewegung beim Heben des Schneidkopfes und ein zweites Drehscharnier in horizontaler Ebene eine Winkelbewegung im Azimuth geben.Different combinations of rotary hinges result in different possibilities of movement, for example a first Rotary hinge in the vertical plane an angular movement when Raise the cutting head and use a second rotary hinge in the horizontal plane to give an angular movement in azimuth.

In einer weiteren Porm der Laserführung, die in den Pig. und 8 gezeigt ist, passiert der Strahl teleskopische Arme. Der erste davon besteht aus zwei !eilen 130 und 132, die ein Zahnrad 134 bzw. eine Zahnstange 136 tragen. Der TeilIn another porm of laser guidance that is in the Pig. and 8, the beam passes telescopic arms. The first of these consists of two parts 130 and 132, the a gear 134 or a rack 136 carry. The part

- 22 2098U/0266' - 22 2098U / 0266 '

132 weist eine rechtwinklige Stimmung auf, in deren Ecke ein Reflektor 138 angeordnet ist und "bilde Ve inen Teil des weiteren teleskopischen Armes» dessen Ausdehnung ebenfalls durch eine Zahnstange und ein Zahnrad einstellbar ist. Dieser Arm endet in einem weiteren Reflektor 140, wie Fig.. 8 zeigt, der den Laserstrahl in den letzten teleskopischen Arm, der in einer Düse endet, reflektiert; die Düse ist von der Art, wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben« Die Anordnung gestattet die Bewegung des konzentrierten Laserstrahles zu jedem Punkt innerhalb eines dreidimensionalen Raumes, bestimmt durch die Länge der teleskopischen Arme. Sie gestattet auch eine verhältnismäßig feste Konstruktion und enthält nur zwei Reflektoren. Diese Überlegungen sind wichtig, da durch Vibration Bewegung des Laserstrahles verursacht wird und die Reflektion den Grad der Bewegung am Werkstück erhöhen. Vorrichtungen der gezeigten Art leisten selbst Programmsteuerung; z. B. Sinus- und Kosinussignale, die die Zahnstangen 134 und 142 regeln, verursachen den Laserstrahl, Löcher zu schneiden. Die Düse mit angeschlossenem !Führungsrohr der Fig. 8 kann auch in der Vorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist, verwendet werden. Die Führungsrohre der Fig. 5 bis 8 gestatten auch auf einfache Weise das Festhalten eines Schutzgases für die optisch reflektierenden Oberflächen. Bei einem Kohlendioxydlaser z. B., der eine Wellenlänge von 10 Mikron erzeugt, müssen die Linsen und Fenster aus einem besonderen Material132 has a right-angled mood in the corner a reflector 138 is arranged and forms part of it of the further telescopic arm »whose extension can also be adjusted by means of a toothed rack and a toothed wheel is. This arm ends in a further reflector 140, as Fig. 8 shows, which the laser beam in the last telescopic Arm that ends in a nozzle reflects; the nozzle is of the type in the previous examples described «The arrangement allows the movement of the concentrated Laser beam to any point within a three-dimensional space, determined by the length of the telescopic Poor. It also allows a relatively solid construction and contains only two reflectors. These Considerations are important because vibration causes movement of the laser beam and reflection causes the degree the movement on the workpiece. Devices of the type shown perform program control themselves; z. B. Sinus and Cosine signals that control racks 134 and 142 cause the laser beam to cut holes. The nozzle with the guide tube connected in FIG. 8 can also be used in of the device shown in Fig. 4 can be used. The guide tubes of FIGS. 5 to 8 also allow a protective gas to be retained for the optically in a simple manner reflective surfaces. With a carbon dioxide laser z. B., which generates a wavelength of 10 microns, the lenses and windows must be made of a special material

2098 U/0266 - 23 -2098 U / 0266 - 23 -

sein. Germanium kann verwendet werden, doch ist es teuer, und das billigere Kallumbromiä hat den Nachteil, daß es hygroskopisch ist und deshalb der Zersetzung unterliegt, wenn keine Vorkehrungen dagegen getroffen werden. Ein trokkenes warmes Gas, wie Stickstoff, im Pührungsrohrsystem schützt vor Zerstörung der Kaiimbromidoberflächen.be. Germanium can be used, but it is expensive and the cheaper callumbromia has the disadvantage that it is hygroscopic and therefore subject to decomposition if no precautions are taken against it. A dry one warm gas, such as nitrogen, in the feed pipe system protects against destruction of the quaiim bromide surfaces.

Zu den hoch hitzebeständigen_ Metallen, die durch die vorliegende Erfindung geschnitten werden können, gehören auch Tantal, eine Tantallegierung, die 10 $> Wolfram enthält und eine nioblegierung, die 10 $6 Wolfram enthält. Auch eine Eisen-Mckel-Legierung (Mio K) ist geschnitten worden.The highly refractory metals that can be cut by the present invention also include tantalum, a tantalum alloy that contains 10 $> tungsten, and a niobium alloy that contains 10 $ 6 tungsten. An iron-Mckel alloy (Mio K) has also been cut.

■- 24 -■ - 24 -

209814/0266209814/0266

Claims (15)

- 24 Patentansprüche- 24 claims 1. Verfahren zum Schneiden oder Meißeln von Metall, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl auf ein Werkstück konzentriert wird, der Strahl und das Werkstück relativ zueinander "bewegt werden und ein Strahl eines Gases, welches eine exotherme Reaktion erzeugt, auf das bewegte Gebiet des Werkstückes gerichtet wird, auf welches der Laserstrahl konzentriert ist, so daß eine exotherme Reaktion an dem erhitzten Metall hervorgerufen wird, und die Verbrennungsprodukte weggeblasen werden.1. A method for cutting or chiseling metal, characterized in that a laser beam is applied to a workpiece is concentrated, the beam and the workpiece are "moved relative to each other and a beam of a gas, which creates an exothermic reaction, is directed to the moving area of the workpiece to which the laser beam is concentrated to cause an exothermic reaction on the heated metal, and the combustion products are blown away. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laserstrahl eine dauernde Kreisbewegung quer zur Schnittrichtung erteilt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the laser beam has a continuous circular movement transversely to Direction of cut is granted. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laserstrahl und der Oberfläche eine kombinierte lineare Bewegung in Schnittrichtung und eine Kreisbewegung symmetrisch um den Mittelpunkt der Schnittlinie erteilt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the laser beam and the surface are combined linear movement in the cutting direction and a circular movement is issued symmetrically around the midpoint of the cutting line. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl etwas über der Oberfläche des Werkstückes konzentriert wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the laser beam is concentrated slightly above the surface of the workpiece. - 25 -- 25 - 6. Verfahren nach Anspruch 1 zum Meißeln von Metall, dai gekennzeichnet, daß der Gasstrom so auf das Werkstück gerichtet wird, daß er auf das Werkstück stößt oder es in einem Winkel unter 45 ° tangiert.6. The method according to claim 1 for chiseling metal, dai characterized in that the gas stream is directed towards the workpiece so that it hits the workpiece or it tangent at an angle less than 45 °. 7. Verfahren nach Anspruch 1 zum Meißeln von Metall, dadurch gekennzeichnet, daß zwei laserstrahlen in einem Winkel so zueinander angeordnet werden, daß ihre Strahlen in einem Punkt in der ÜTähe der Oberfläche des Werkstückes konvergieren, so daß sie parallele Schnitte ausführen, die in einem Punkt unter der Oberfläche des Werkstückes konvergieren.7. The method according to claim 1 for chiseling metal, characterized characterized in that two laser beams are arranged at an angle to each other so that their beams in a point near the surface of the workpiece converge so that they make parallel cuts at a point below the surface of the workpiece converge. 8. Verfahren nach Anspruch 1 zur Ausübung an einem Werkstück, das mit dem Gasstrahl nicht exotherm reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall oder eine Verbindung, die mit dem Gas eine exotherme Reaktion eingeht und als Flußmittel für das Werkstück wirkt, an den Punkt gebracht wird, wo der laserstrahl.-auf das Werkstück stößt.8. The method according to claim 1 for exercising on a workpiece that does not react exothermically with the gas jet, characterized in that a metal or a compound which enters into an exothermic reaction with the gas and acts as a flux for the workpiece, brought to the point where the laser beam hits the workpiece. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß9. The method according to claim 8, characterized in that 2 008U/02662 008U / 0266 - 26 -- 26 - Λ - 26 -Λ - 26 - das Werkstück mit dem Metall oder der Verbindung, die als Flußmittel wirkt, beschichtet wird.the workpiece with the metal or the compound that acts as a flux, is coated. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall oder die Verbindung, die als Flußmittel wirkt, in den Gasstrom in Pulverform eingeführt wird.10. The method according to claim 8, characterized in that the metal or the compound which acts as a flux is introduced into the gas stream in powder form. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Flußmittel Eisen verwendet wird.11. The method according to claim 8, characterized in that iron is used as the flux. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen in Form eines Drahtes oder Streifens am Konvergenzpunkt des Laserstrahles und des Sauerstoffstromes über dem Werkstück eingeführt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the iron in the form of a wire or strip at the point of convergence of the laser beam and the flow of oxygen is introduced over the workpiece. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,13. The method according to claim 11, characterized in that ■ daß als Werkstück ein Aluminiumstück eingesetzt wird.■ that a piece of aluminum is used as the workpiece. 14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück ein Stück aus rostfreiem Stahl eingesetzt wird. ...'-. = -14. The method according to claim 1, characterized in that a piece of stainless steel is used as the workpiece. ...'-. = - 15. Vorrichtung zum Unterwerfen eines Werkstückes der Wirkung eines kohärenten Lichtstables, gekennzeichnet durch einen Laser (10) zur Erzeugung eines kohärenten Lichtstrahles, optische Mittel zum Hindurchschicken des Laserstrahles durch die Vorrichtung gegen das Werkstück15. Device for subjecting a workpiece to the effect of a coherent light bar, characterized by a laser (10) for generating a coherent light beam, optical means for sending the laser beam through through the device against the workpiece - 27 209814/0266 - 27 209814/0266 (42), eine Düse (50), durch welche der Laserstrahl aus der Vorrichtung in Richtung auf das Werkstück (4-2) austritt und Mittel zur Richtung eines Gasstromes durch die Düse (50) auf das Werkstück,(42), a nozzle (50) through which the laser beam emerges from the device in the direction of the workpiece (4-2) and means for directing a gas flow through the nozzle (50) onto the workpiece, 2098U/O?fifi2098U / O? Fifi LeerseiteBlank page
DE1690637A 1967-03-16 1968-03-14 Method and device for processing a workpiece by means of a laser beam directed onto it Ceased DE1690637B2 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB55346/67A GB1215713A (en) 1967-03-16 1967-03-16 Improvements relating to thermal cutting apparatus
GB1244767 1967-03-16
GB3502167 1967-07-31
GB3502367 1967-07-31
GB3534467 1967-08-01
GB5335067 1967-11-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1690637A1 true DE1690637A1 (en) 1972-03-30
DE1690637B2 DE1690637B2 (en) 1975-11-20

Family

ID=27546651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1690637A Ceased DE1690637B2 (en) 1967-03-16 1968-03-14 Method and device for processing a workpiece by means of a laser beam directed onto it

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPS5245960B1 (en)
BE (1) BE712256A (en)
DE (1) DE1690637B2 (en)
FR (1) FR1564933A (en)
GB (1) GB1215713A (en)
NL (1) NL146413B (en)
SE (1) SE347680B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871897A (en) * 1986-09-01 1989-10-03 Instituttet For Produktudvikling Nozzle for laser processing

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4985692A (en) * 1972-12-20 1974-08-16
DE2326024C2 (en) * 1973-05-22 1985-02-07 Günter O. 7421 Mehrstetten Stumpf Device for cutting sheets, foils or the like
JPS5132895A (en) * 1974-04-13 1976-03-19 Arisawa Seisakusho Kk Garasuteepu no seizoho
JPS593842B2 (en) * 1974-08-31 1984-01-26 株式会社東芝 Laser processing equipment
JPS5180789U (en) * 1974-12-20 1976-06-26
FR2342135A1 (en) * 1976-02-27 1977-09-23 Magneti Marelli Spa Ceramics hole cutter using impulsive laser beam - has synchronized workpiece motion with small holes integrated into outline
JPS52137182A (en) * 1976-05-10 1977-11-16 Reonidobuichi Isako Buikutooru Laser curing device
JPS5383193A (en) * 1976-12-28 1978-07-22 Hitachi Ltd Marking-off method in use of laser beam
JPS5289879A (en) * 1977-02-03 1977-07-28 Mutoh Ind Ltd Shearing machine operated by fluid under high pressure
FR2383745A1 (en) * 1977-03-18 1978-10-13 Centro Maskin Goteborg Ab Gas actuated planing ignition system - uses high energy electromagnetic rays to heat metal to ignition temp. (SW 25.4.77)
JPS5742637Y2 (en) * 1977-05-21 1982-09-20
JPS5340491A (en) * 1977-06-23 1978-04-13 Mutoh Ind Ltd Automatic cutter
US4167662A (en) 1978-03-27 1979-09-11 National Research Development Corporation Methods and apparatus for cutting and welding
FR2547756B1 (en) * 1983-06-24 1986-06-06 Sciaky Sa LASER BEAM POINT WELDING PROCESS AND INSTALLATION
US4650619A (en) * 1983-12-29 1987-03-17 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Method of machining a ceramic member
GB8414879D0 (en) * 1984-06-11 1984-07-18 Gen Electric Co Plc Optical components
FR2566691B1 (en) * 1984-06-29 1986-11-07 Brandt Armements METHOD FOR MACHINING A PREFRAGMENTATION NETWORK AND CHIP GENERATOR FOR EXPLOSIVE MILITARY LOAD
DE3509378A1 (en) * 1985-03-15 1986-09-18 Binder, Karl-Franz, 8077 Reichertshofen PROCESSING MACHINE, LIKE FLAME CUTTING MACHINE OR THE LIKE.
EP0280671B1 (en) * 1987-02-23 1993-06-23 CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Surface-marking process for a metal-rolling roll
JP2603873B2 (en) * 1989-01-09 1997-04-23 三菱電機株式会社 Laser processing machine and laser processing method
DE29513026U1 (en) * 1995-08-16 1995-10-05 Eos Electro Optical Syst Device for producing an object in layers by means of laser sintering
FR2893873B1 (en) * 2005-11-25 2008-12-12 Air Liquide PROCESS FOR CUTTING WITH A STAINLESS STEEL FIBER LASER
FR2893872B1 (en) * 2005-11-25 2008-10-17 Air Liquide CUTTING PROCESS WITH FIBER STEEL LASER C-MN
DE102010049453A1 (en) * 2010-10-23 2012-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Highly dynamic translationally movable device for combining an energetic beam effect and an auxiliary medium at an action point
DE102010049454A1 (en) * 2010-10-23 2012-04-26 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Device for highly dynamic movement of the point of action of a jet
DE102012200353A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 Gemü Gebr. Müller Apparatebau Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Multi-way valve, in particular sampling valve
US11454480B1 (en) 2019-06-12 2022-09-27 Corvid Technologies LLC Methods for forming munitions casings and casings and munitions formed thereby
CN110328455B (en) * 2019-08-16 2024-01-09 江苏国电新能源装备有限公司 Square tube cutting workstation
CN111716015B (en) * 2020-05-28 2022-06-14 大族激光科技产业集团股份有限公司 Laser cutting crack control method and device
CN114654110B (en) * 2020-07-30 2024-02-23 中机数控科技(福建)有限公司 High-precision large-breadth laser cutting machine
CN112248200A (en) * 2020-10-09 2021-01-22 中维建材科技(苏州)有限公司 Cutting equipment of environmental protection material brick
CN112317784B (en) * 2020-10-21 2023-03-14 长春理工大学 Method for servo turning functional surface of laser-assisted frequency doubling fast tool
CN116460465B (en) * 2023-04-13 2023-11-17 武汉高能激光设备制造有限公司 Laser cutting equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871897A (en) * 1986-09-01 1989-10-03 Instituttet For Produktudvikling Nozzle for laser processing

Also Published As

Publication number Publication date
GB1215713A (en) 1970-12-16
NL6803746A (en) 1968-09-17
BE712256A (en) 1968-09-16
NL146413B (en) 1975-07-15
FR1564933A (en) 1969-04-25
DE1690637B2 (en) 1975-11-20
SE347680B (en) 1972-08-14
JPS5245960B1 (en) 1977-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1690637A1 (en) Method and device for flame cutting of metal with laser beams
DE102008030783B3 (en) Process for laser beam angle cutting of workpiece involving ultrasonic gas cutting stream generally useful in laser cutting operations gives higher quality products at increased cutting speeds
DE60131935T2 (en) A laser beam machining head and a laser machining apparatus having such a laser beam machining head
DE60038692T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR DISCONNECTING NON-METALLIC MATERIALS
EP0543830B1 (en) Device and process for laser-welding pipes
DE19519150A1 (en) Laser beam device and method for machining workpieces
WO1999056907A1 (en) Material shaping device with a laser beam which is injected into a stream of liquid
EP2429755B1 (en) Device and method for machining the circumference of a material strand by means of a laser
DE3820848A1 (en) Method and arrangement for joining workpieces by means of laser radiation
DE4009089A1 (en) MULTI-FIBER HOLDER FOR OUTPUT COUPLERS AND METHOD FOR THE USE THEREOF
DE10340931A1 (en) Method and device for drilling the finest holes
EP0655021A1 (en) Process for the laser beam cutting of strip or plate workpieces, especially magnetic steel sheets.
EP2812147A1 (en) Device for the laser processing of a surface of a workpiece or for the post-treatment of a coating on the outside or the inside of a workpiece
DE2922563C2 (en)
DE4034745A1 (en) Laser cutting - has colinear beam bundles with different focussing and rapid cyclic changes between the beams
DE3801068A1 (en) Method and apparatus for stock removal by means of bundled energy beams
DE69824181T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR CUTTING WITH LARGER DISTANCE BY MEANS OF THE IMPULSE PROCESS
DE10225387A1 (en) Substrate treatment device using laser beam has rotary mirror deflecting laser beam along different beam paths
DE19846368C1 (en) Apparatus for cutting, welding, boring or removing a workpiece has a diffractive element made up of different segments to form focal points
DD268421A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR REMOVING COATINGS WITH A LASER BEAM
EP2468445B1 (en) Laser processing machine with a diode laser, which laser beam can rotate around its axis, and method of machining a workpiece
EP0543829B1 (en) Device and process for laser-welding a pipe
AT391436B (en) Laser cutting nozzle
DE10118291C2 (en) Device for laser exposure of a surface of metal workpieces and their use
DE2720793C3 (en) Method and device for performing thermochemical quick starts

Legal Events

Date Code Title Description
BHV Refusal