DE19622471C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung

Info

Publication number
DE19622471C2
DE19622471C2 DE19622471A DE19622471A DE19622471C2 DE 19622471 C2 DE19622471 C2 DE 19622471C2 DE 19622471 A DE19622471 A DE 19622471A DE 19622471 A DE19622471 A DE 19622471A DE 19622471 C2 DE19622471 C2 DE 19622471C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
powder
laser
workpiece
processing
coating
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19622471A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19622471A1 (de
Inventor
Bernd Anders
Jan Hoffmann
Sergej Semjonow
Peter Seyffarth
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.)
SCHWEISSTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT MECKL
Original Assignee
SCHWEISTECHNISCHE LEHR und VER
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 SCHWEISTECHNISCHE LEHR und VER filed Critical SCHWEISTECHNISCHE LEHR und VER
Priority to DE19622471A priority Critical patent/DE19622471C2/de
Publication of DE19622471A1 publication Critical patent/DE19622471A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19622471C2 publication Critical patent/DE19622471C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • 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
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • 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
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • 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
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/34—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C41/36—Feeding the material on to the mould, core or other substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • 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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laserober­ flächenbearbeitung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Erfindung wird zum lasergestützten Oberflächenbeschichten von Werkstücken eingesetzt.
Es ist bekannt, daß die Bearbeitungsergebnisse von Hochleistungslasern beim Oberflächenbeschichten mit Schwingspiegeloptiken maßgeblich davon abhängen, daß ausschlaggebende Bearbeitungsgrößen wie die schwingende Bewegung von Pulverzufuhrdüse und Laserstrahl relativ zueinander gesteuert werden.
Beim Beschichten wird durch Zuführung von Fremdstoffen die Zusammensetzung der Randschicht verändert. Wird der Schichtwerkstoff pulverförmig in den Schmelzprozeß eingebracht, so wird neben einer geeigneten strahlformenden Optik eine Einrichtung zur Dosierung und Zuführung des Pulvers benötigt. Die Strahlformung erfolgt mit Hilfe einer Schwingspiegeloptik, bestehend aus Fokussier- und Schwingsiegel. Der Zusatzwerkstoff wird gravitorisch über eine bewegliche Düse zugeführt.
In der Patentschrift: JP-63-194 884 A in: Patent Abstracts of Japan, Sec. M-773, 1988, Vol. 12/No 471 ist ein Verfahren zum Beschichten von Oberflächen mittels Laserauftragsschweißen beschrieben worden, bei dem ein Schwingspiegel derart gesteuert werden, daß zur Vorschubrichtung senkrecht verlaufende Beschichtungsspuren erzeugt werden und der Energieeintrag über die Breite der Auftragsschicht gestaltbar ist. Die Pulverdüse schwingt dabei nicht; das Schweißpulver wird homogen über die gesamte Bahnbreite gleichmäßig zugeführt.
Bei dieser Erfindung ist davon auszugehen, daß der Pulverausnutzungsgrad nicht optimal gewährleistet ist.
Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen direkt an einer entsprechend gestalteten Bearbeitungsoptik die wesentlichen Größen Scanningfigur, Vorschubgeschwindigkeit und Schwingver­ halten der Pulverdüse derart miteinander abgestimmt werden, daß einzelne Beschichtungsspuren orthogonal zur Beschichtungsrichtung erzeugt werden können und einen hohen Pulverausnutzungsgrad gewährleisten.
Der in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, wodurch Auftragsraupen unterschiedlicher Breite und Länge orthogonal zur Vorschubrichtung derart hintereinander gelegt werden und eine in Grenzen variable Beschichtungsfläche mit hohem Pulverausnutzungsgrad entsteht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Strahlformung erfolgt mit Hilfe einer Schwingspiegeloptik, bestehend aus Fokussier- und Schwingsiegel. Der Zusatzwerkstoff wird gravitorisch über eine bewegliche Düse zugeführt.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, in denen eine Beschichtungsfläche durch Nebeneinanderlegen von Beschichtungsspuren in Bearbeitungs­ richtung erfolgt, sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere durch die Möglichkeit auszeichnet, Eigenspannungs­ zustand und Energieeintrag und damit Werkstoffzustände in großen Grenzen zu variieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: den schematischen Aufbau einer Laser-Bearbeitungs­ vorrichtung,
Fig. 2: Seitenansicht einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung,
Fig. 3: Frontansicht einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung
Fig. 4: Draufsicht einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung
In Fig. 1 wird der prinzipielle Aufbau einer Laser-Bearbeitungsvorrichtung zum Beschichten mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsoptik dargestellt. Als Energiequelle dient hier ein Hochleistungslaser, ein CO2-Laser 1. Der Laserstrahl wird über ein Strahlführungssystem 2 zur Bearbeitungsoptik, bestehend aus strahlformender Optik 3 und Pulverdosator 4, geführt.
Der Laserstrahl trifft nach Passieren der Eintrittsöffnung 5 auf die fokussierende Optik 6 (Fokussierspiegel). Der Fokussier­ spiegel 6 realisiert eine 90° Umlenkung der Laserstrahls zum Schwingspiegel 7. Dieser lenkt den Strahl wiederum um 90° auf die Werkstückoberfläche 8 um.
Der Pulverstrom erfolgt vom Bevorratungsbehälter 9 über eine nicht näher dargestellte Schneckenförderung zur höhenverstell­ baren Pulverdüse 10.
Die Bearbeitungsoptik wird in den Fig. 2-4 im Detail gezeigt. Sie ist derart ausgeführt, daß der Laserstrahl in ihr zweimal umgelenkt wird. Der Schwingspiegel 7 realisiert bei einer Brennweite des Fokussierspiegels 6 von 350 mm Amplituden der Strahlauslenkung in x-Richtung von maximal 20 mm und in y-Richtung von maximal 5 mm. Innerhalb dieses Bearbeitungsfeldes sind praktisch beliebige Energieverteilungen einstellbar.
Bezugszeichenliste
1
Hochleistungslaser
2
Strahlführungssystem
3
Strahlumformende Optik
4
Pulverdosator
5
Eintrittsöffnung
6
fokussierende Optik/Fokussierspiegel
7
Schwingspiegel
8
Werkstückoberfläche
9
Bevorratungsbehälter
10
höhenverstellbare Pulverdüse

Claims (2)

1. Verfahren zum Synchronbeschichten der Oberfläche eines metallischen Werkstücks mit Pulver mit einer Bearbeitungsoptik mit Schwingspiegel zur Laseroberflächenbearbeitung und mit strahlformenden Optiken, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. die Pulverauftragsdüse (9) beweglich ausgebildet ist und synchron mit dem Schwingspiegel (7) orthogonal zur Vorschub­ richtung des Werkstücks (1) pendelnd über die Werkstückoberfläche (8) geführt wird und
  • 2. der Energieeintrag durch Veränderung der Pendelgeschwindig­ keit verändert wird.
2. Vorrichtung zum Beschichten der Oberfläche eines metallischen Werkstückes mit orthogonal zur Vorschubrichtung des Werkstücks angeordneten Auftragsraupen durch Einschmelzen eines metallischen Pulvers mittels Laserstrahlung, mit einer Laserenergiequelle, insbesondere einem CO2-Hochleistungslaser, einer Strahlführungs- und Formungsoptik mit einem Schwingspiegel und einer Pulverzuführungseinrichtung mit einer Pulverauftragsdüse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. die Pulverauftragsdüse (10) orthogonal zur Vorschubrichtung des Werkstücks (1) pendelbar und
  • 2. daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Schwing­ spiegel (7) und die Pulverauftragsdüse (10) synchron führt und mit veränderbarer Pendelgeschwindigkeit beaufschlagt.
DE19622471A 1996-06-05 1996-06-05 Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung Expired - Lifetime DE19622471C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19622471A DE19622471C2 (de) 1996-06-05 1996-06-05 Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19622471A DE19622471C2 (de) 1996-06-05 1996-06-05 Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19622471A1 DE19622471A1 (de) 1997-12-11
DE19622471C2 true DE19622471C2 (de) 1999-08-19

Family

ID=7796154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19622471A Expired - Lifetime DE19622471C2 (de) 1996-06-05 1996-06-05 Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19622471C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014226078A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Laterales Einführen eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs in einen zum Auftragsschweißen verwendeten Laserstrahl oder Lichtbogen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6175093B1 (en) * 1999-08-18 2001-01-16 Abb Alstpm Power Inc. Method for applying a weld overlay to a wastage susceptible structure
CN102747364B (zh) * 2012-06-14 2014-03-12 燕山大学 一种齿式联轴器内孔的修复方法
WO2015181772A1 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Prima Industrie S.P.A. Laser operating machine for additive manufacturing by laser sintering and corresponding method
CN107921581A (zh) * 2015-08-13 2018-04-17 通快激光与系统工程有限公司 用于激光堆焊的方法和设备
CN111842886B (zh) * 2020-01-17 2023-04-18 中国航空制造技术研究院 一种大型激光选区熔化成形除尘扫描设备及扫描方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pat. Abstr. of JP, M-773, 1988, Vol. 12, No. 471, JP 63-194884 A *
Pat. Abstr. of JP, M-783, 1989, Vol. 13, No. 13, JP 63-224888 A *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014226078A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Laterales Einführen eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs in einen zum Auftragsschweißen verwendeten Laserstrahl oder Lichtbogen

Also Published As

Publication number Publication date
DE19622471A1 (de) 1997-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69627802T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schweissen von Werkstücken mittels zwei oder mehrerer Laserstrahlen, deren Spots von einer Seite der Schweissrichtung zur anderen Seite oszilliert sind
DE102007038502B4 (de) Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Werkstücken mittels eines Laserstrahls
DE102011100456A1 (de) Extremes Hochgeschwindigkeitslaserauftragsschweißverfahren
DE102009021448B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Umfangsbearbeitung eines Materialstranges mittels Laser
EP2591910B1 (de) Vorrichtung zum Verbinden zweier Werkstückteile über eine Schweißnaht mittels Durchstrahlschweißen
EP2691206A1 (de) Verfahren zur laserstrahlbearbeitung eines werkstücks
WO2016169705A1 (de) Fügevorrichtung und fügeverfahren
DE102018202203B4 (de) Anordnung zur Justierung einer Pulverströmung in Bezug zur mittleren Längsachse eines Energiestrahls
DE69831382T2 (de) Verfahren zum schweissen von beschichteten blechen mittels eines energiestrahles wie eines laserstrahles
DE102005058172B4 (de) Vorrichtung für die Lasermaterialbearbeitung
DE102013215346B4 (de) Verfahren zum Laserentschichten von beschichteten Blechen und zugehörige Laserentschichtungsanlage
WO1993023196A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum schweissen mit mehreren hochenergie-schweissstrahlen
EP3603872B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten eines werkstücks mittels laserstrahlung
DE19622471C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Synchronbeschichten mit einer Bearbeitungsoptik zur Laseroberflächenbearbeitung
EP1232829A2 (de) Vorrichtung zum Beschriften oder Markieren von Gegenständen mittels Laserstrahl
DE102012208527A1 (de) Vorrichtung zum Laserschneiden eines Werkstückes
WO2018041463A1 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM VERSCHWEIßEN VON FÜGEPARTNERN
DE10225387A1 (de) Vorrichtung zur Substratbehandlung mittels Laserstrahlung
EP0771606B2 (de) Strahlschweissverfahren mit Kantenverrundung
DE10037109A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Schweißnahtglättung beim Strahlschweißen
DE102006021622A1 (de) Vorrichtung sowie Verfahren zum Laserfügen mittels der Laser-Remote-Methode und diesbezügliche Verwendung eines Schutzgases bzw. einer Schutzgasmischung
DE4413158C2 (de) Vorrichtung zum großflächigen und umweltschonenden Entfernen einer Schicht aus Lack oder Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen
DE4339661C2 (de) Verfahren zum Herstellen von röhrenförmigen Rohlingen aus Fein- oder Feinstblech
DE102015200795B3 (de) Anordnung zur Bestrahlung einer Objektfläche mit mehreren Teilstrahlen ultrakurz gepulster Laserstrahlung
DE1765852C3 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstoffen mit magnetisch fokussierten Ladungsträgerstrahlen

Legal Events

Date Code Title Description
ON Later submitted papers
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHWEISSTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT MECKL

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8330 Complete disclaimer