DE2450938A1 - Laser- hochfrequenz-energiestrahlanlage - Google Patents

Laser- hochfrequenz-energiestrahlanlage

Info

Publication number
DE2450938A1
DE2450938A1 DE19742450938 DE2450938A DE2450938A1 DE 2450938 A1 DE2450938 A1 DE 2450938A1 DE 19742450938 DE19742450938 DE 19742450938 DE 2450938 A DE2450938 A DE 2450938A DE 2450938 A1 DE2450938 A1 DE 2450938A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
nozzle
workpiece
laser beam
hollow
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.)
Pending
Application number
DE19742450938
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas E Fairbairn
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.)
Sirius Corp
Original Assignee
Sirius Corp
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 Sirius Corp filed Critical Sirius Corp
Publication of DE2450938A1 publication Critical patent/DE2450938A1/de
Pending 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
    • B23K26/14Working 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
    • B23K26/1423Working 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 flow carrying an electric current
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/22Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/22Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc
    • B05B7/228Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using electromagnetic radiation, 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
    • 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
    • B23K26/147Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

Ihr Schreiben vom
Unser Zeichen
Sirius Corporation,
1411 Edison Plaza, Toledo, Ohio 43604, USA.
Laser- Hochfrequenz - Energiestrahlanlage
Die Erfindung bezieht sich auf elektronische oder Hochfrequenz (R.F.) Energiestrahlen in Kombination mit Laserstrahlen, die eine Energieanläge für die Nachrichtentechnik, zum Erhitzen oder für andere Arbeiten an Werkstücken ergibt. Mehr von dem R.P.-Energiestrahlenteil dieser Erfindung ist in der USA-Patentschrift 3.648.015, veröffentlicht am 7. März 1972, enthalten.
Der Hochfrequenz-Energieteil des Strahls, der allgemein bekannt ist, wird von einem üblichen Hochfrequenzgenerator erzeugt, der eine Tankspule in seinem Ausgangskreis besitzt. Der Ausgang der Tankspule ist über eine Düse mit einer an ihr angebrachten Elektrode und bei Anlegen der Leistung an den Hochfrequenzgenerator gekoppelt. Ein Strahl hochfrequenter Elektronenenergie wird von der Elektrodenspitze emittiert und dieser Strahl wird
509813/0932
BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO:
8 MÖNCHEN 22 1-856 44 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AQ. W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11 INVEN d BERLIN 030/885 60 37 BERLIN 31 122 82-109
TEL.: 089/22 35 44 030/886 23 82 3695716000
eingehüllt und durch, inertes Gas fokussiert.
Erfolglose Versuche zum Behandeln bestimmter Metalle mit Lasern sind dieser Erfindung vorangegangen. So ist es beispielsweise noch nicht möglich, eine tiefe Durchdringungsschweißung von Aluminium nur mit einem Laser durchzuführen, weil Aluminium eine spiegelähnliche Oberfläche besitzt und Laser einen sehr hohen Index für die Reflektion von Aluminium aufweisen. Ferner erfordern die jetzigen Laserschweißgeräte beim Schweissen anderer Metalle Laser, die eine Leistung von mehr als 10 Kilowatt bei einem Kostenanteil von etwa 125,— DM pro Watt oder Gesamtkosten von mehr als 1,250 000 DM erzeugen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät für eine Anlage mit einem zusammengesetzten Laser-Hochfrequenzenergie-Strahl. Bisher war es nicht bekannt, daß der Laserstrahl in Verbindung mit einem Hochfrequenz-Plasma-Energiestrahl genutzt werden kann.
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-(R.I)1. )-Energiestrahlgenerator, z.B. einen Brenner, der gegenüber dem nach der USA-Patentschrift 3.618.015 abgeändert und mit einem Lasergenerator kombiniert ist. Der Brenner nach der genannten Patentschrift enthält eine Düse mit einer hohlen Elektrode. Der Laserstrahl wird durch den hohlen Teil der Elektrode gebündelt, ohne daß er auf die Innenfläche der Elektrode, zusammen mit einem Gas niederen Drucks auftrifft. Der Laser wird an einem Werkstück z.B. durch einen einstellbaren Cassegranian-Eeflektor fokussiert. Der Generator des EnergieStrahls wird in der älteren Patentschrift beschrieben. Bei Erregung des Hochfrequenzgenerators und Einführen des inerten Gases emittiert die hohle Elektrode den kohärenten Hochfrequenz-Plasmaenergiestrahl. Dieser Strahl wird von einem Ring inerten Gases umgeben oder eingehüllt, das die Streuung des Strahles begrenzt»
509818/0932 - 3 -
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Energie-System anzugeben, das der Oxidation widersteht, hohe Energie besitzt und das Werkstück rascher und in einer einheitlichen Fläche einer Prallelektrode besser regelbar aufheizt, als es bisherige Anlagen tun. Wegen dieser Merkmale kann das Werkstück rascher durch den Strahl geführt und somit beim Schweissen tiefer durchdrungen werden.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Energieanlage anzugeben, mit der ein hoher Anteil der Summierung beider Energiestrahlen zum raschen Durchqueren des Werkstücks der Prallelektrode rasch ohne Rücksicht auf die Oberflächenreflexivität punktfokussiert werden kann.
Die Erfindung ergibt einen fortlaufenden Strahl, der zum Schweißen mit Tiefendurchdringung von Metallen, einschließlich Aluminium und Keramiken bei einer zehnfachen Kostenverringerung gegenüber bekannten Lasern weniger Spitzenenergie erfordert.
Diese Aufgabai der Erfindung werden zusammen mit anderen Gegenständen und Vorteilen, wie sich bei der Benutzung ergeben, in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In dieser ist:
Figur 1 die Darstellung eines Laser-Hochfrequenz-Energiestrahlbrenners nach der Erfindung;
Figur 2 ein Querschnitt der Düse und der Elektrode des Brenners nach der Erfindung in größerem Maßstab;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht von Düse und Elektrode des Brenners nach Figur 2 in größerem Maßstab; und
Figur 4 eine Seitenansicht der Elektrode, gesehen in dichtung der Pfeile 4-4 der figur 2.
509818/0932 " ^ "
Die Anlage nach der Erfindung mit dem Laserstrahl-Hochfrequenzenergiestrahl enthält einen Hochfrequenz (R.If» ^Generator 10, der einen üblichen Ausgangstankkreis 11 und eine Tankspule 12 besitzt. Die Wahl des jeweiligen Hochfrequenzgenerators bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten, solange wie der Ausgang eine kohärente einer einzelnen Hochfrequenz-Sinusschwingung ist. Ein Beispiel einer Schaltung wird in der USA-Patentschrift 3.648.015 gezeigt, auf die hier bezug genommen wird. Die Tankspule ist ein hohles Kupferrohr, dessen beide Enden elektrisch und mechanisch bei 1J mit dem Tankkreis verbunden sind.
Außer dem elektrischen Eingang zur Tankspule 12, die vom Hochfrequenzgenerator 10 gespeist wird, ist ein unter Druck befindliches Strömungsmittel vorgesehen,' das von einer Strömungsmittelquelle 14· geliefert wird. Das Strömungsmittel kann Wasser oder ein gasförmiges Medium, z.B. Sauerstoff, Propan, Wasserstoff oder ein anderes inertes Gas sein. Ein inertes Gas wie z.B. Luft oder Helium wird bevorzugt. Von einem Rohr 16 führt durch ein T-Stück 18 und ein Speiserohr 20 ein ϊ/eg zu einem Punkt an der Tankspule 12, der eine niedrige Spannung, aber einen hohen Ström aufweist. An diesem Punkt wird inertes Gas unter sehr niedrigem Druck eingeführt, um eine Ionisation des Gases zu verhindern, durch die an den Paßstücken und der Spule ein Kurzschluß, ein Schmelzen oder dergl. eintreten könnte.
In die Tankspule kann vom Pulvergeber 22 ein Pulver oder ein anderes Material zum Aufsprühen auf das Werkstück eingeführt werden. Das Pulver aus dem Geber 22 wird zusammen mit einem Trägergas 24 an ein zweites T-Stück 26 geliefert· Der Ausgang dieses T-Stücks führt durch ein Rohr 28 zum T-Stück 18. Das Pulver, das beliebig sein kann, wird somit ebenfalls an einem Punkt der Tankspule 12 niedriger Spannung aber hohen Stromes eingeführt und gelangt dann in ein kleineres Rohr
509818/0932
(nicht dargestellt), das sich im Rohr oder in der Tankspule befindet.
Der Ausgang der Tankspule wird an einem Punkt hoher Spannung, aber niedrigen Stromes über ein Rohr 30 an eine elektrisch leitende Düse 32 gelegt. Dies ist der Hochfrequenzeingang der Düse.
Der Lasereingang erfolgt durch zwei Q-geschaltete Laserverstärker, z.B. Sylvania 4A8-G0p , mit einem ersten und einem zweiten Verstärker 3^ bzw. 36. Diese Hochleistungsverstärker, die ausgerichtet sind, ergeben einen Laserstrahl, der an der Rückseite der Düse 32, z.B. durch eine Fokuslinse 38 eingeführt wird.
Die hohle Düse 32, die eine Ausgangsöffnung 33 besitzt, enthält eine Elektrode 40 mit einem Hauptteil 41, das eine hohle Mitte 42 besitzt. Die Düse besitzt eine gekrümmte Vorderseite, die hochglanzpoliert sein kann und bei 44 als Spiegel dient. Die Elektrode befindet sich in der Düse und ist elektrisch durch drei um 120° versetzt angeordnete Gewindeschrauben 46 verbunden, die radial in die hohle Mitte der Elektrode hineinragen. Die drei Schrauben 46 ergeben eine an der Außenseite der Elektrode wirkende Kraft und der Raum zwischen dieser Elektrode und der Düse ergibt einen ringförmigen Luftspalt 48. Die Elektrode kann bis zur Düsenöffnung lang sein und durch Lösen der Schrauben 46 zum Fokussieren des Elektronenstrahls eingestellt werden.
Die Elektrode 40 enthält ferner eine Verlängerung oder einen Ring 50, der an ihrem Hauptkörper 41 durch mehrere elektrisch leitender Streben oder Träger 52 befestigt ist. Die Verlängerung 50 besitzt ebenfalls eine hohle Mitte 54 und einen rückwärtigen Spiegel 56, der dem Hauptkörper 41 gegenüberliegt, und eine vordere Fläche oder Elektrodenspitze 58. Um eine
509818/0932 -6-
Strecke von der Elektrodenspitze 58 entfernt befindet sich ein Werkstück 58, das sowohl· den Laserstrahl als auch den Elektronenplasmastrahl aufnimmt»
Beim Einschalten des Hochfrequnezgenerators 10 und Anlegen des inerten Gases wird der kohärente Hochfrequenz-Elektronenplasmastrahl erzeugt» Obwohl die Düse 32 und die Elektrodenspitze 58 kalt bleiben, emittiert die Spitze 58 einen kohärenten Strahl und das Gas, das durch den ringförmigen Luftspalt 48 zwischen dem Elektrodenkörper 41 und der Düse 32 hindurchgeht, bildet eine ringförmige Hülle, die das nach außen gerichtete Streuen des Stahls begrenzt und ihn zu einem Strahl bündelt, dessen ringförmige Hülle rund um die Verlängerung 50 geht und auf das Werkstück auftrifft. Der Energiestrahl geht durch die hohle Mitte 54 der Verlängerung hindurch und wird von der Spitze 58 aus emittiert. Der Hochfrequenzstrahl braucht im Vergleich zu einem fokussierten Laserstrahl eine verhältnismäßig lange Zeit, um das Werkstück zu schmelzen (ein bis drei Sekunden).
Um eine bessere Energieabsorption zu erhalten, wird der Laserstrahl mit dem Hochfrequenzstrahl zusammengefaßt. Der Laserstrahlausgang der Q-gesehalteten Laserverstärker geht auf einem geraden Weg durch die Linsen 38, weiter durch eine Öffnung 68 am Ende des Elektrodenkörpers 41, dann durch die hohle Mitte 42 der Elektrode 40 und wird dann von der Rückseite 56 der Elektrodenverlängerung reflektierte Der reflektierte Strahl wird dann von der gekrümmten Fläch© 44 der Düse 32 auf das Werkstück 60 reflektierte Sowohl der rückwärtige Teil 56 der Verlängerung 50 wie auch die gekrümmte Fläche 44 sind hochglanzpoliert, um den Laserstrahl zu reflektieren. Sie arbeiten somit als Cassegranian-Reflektor-Anlage und lassen auch noch das inerte Gas durch die Öffnung 54 hindurchgehen.
Die Vorderseite der Spitze 58 der Elektrodenverlängerung ist zweckmäßig Molybdän, Wolfram oder Platin.
509818/0932
Die Streben 52 sind so in die gekrümmte Fläche 44 geschraubt, das die Elektrodenverlängerung 50 axial zum und vom Werkstück geführt werden kann, um den Fokalpunkt 52 einzustellen, an dem der Laserstrahl auf das Werkstück auftrifft.
Der Laserstrahl ergibt einen Strahl hoher Energie, der als Energieführung für den Hochfrequenzstrahl dient, der wiederum vom Werkstück absorbiert wird. Der kombinierte Effekt ist der Arbeitsweise eines Bohrmeißels mit einem Laserstrahl ähnlich, der ähnlich eine Führungsschraube arbeitet, um das Werkstück zu "durchdringen" oder dessen Schmelzen auszulösen, und ähnlich dem Hochfrequenzstrahl, der als Schneidkante des Blattes betrieben wird, um zusätzliches Material zu schmelzen.
Ein Pulver oder ein anderes Material, das auf dem Werkstück schmilzt oder es umgibt soll aufgesprüht werden. Dies kann durch Aktivieren der Quelle 22 für das Pulver bzw. das andere Material und des jeweiligen Trägergas 24 geschehen, wie es in der genannten Patentschrift beschrieben ist. Das Pulver folgt einem zweiten Rohr, das in die Tankspule 12 gewickelt ist und aus dem Rohr 30 als Rohr 64 außerhalb der Düse (Figur 1) oder als Rohr 66 innerhalb der Düse (Figur 2) durch ein Fenster oder eine Öffnung 67 heraustritt. Das inerte Gas kann stets eingeschaltet sein, wobei das Material durch die Passung 26 eingeführt wird. Auch kann das Gas durch das Innenrohr 66 und das Außenrohr 30 "eingeschaltet" sein, ob nun das Pulver gesprüht wird oder nicht, damit das Gas flächenförmig strömt und sich so eine bessere Strahlregelung ergibt.
Die Verwendung des Laserstrahls dient zum Erhitzen durch Ionisieren oder auf andere Weise. Das inerte Gas tritt aus der Ringelektrode 50 während des Betriebes heraus und das Gas erreicht somit die Oberfläche des Werkstücks bei höherer Temperatur und höheren Energiespitzen als bei der bisherigen Technik.
509818/0932 - 8 - ·
Helium, Luft oder inertes Gas, das bzw. die aus der hohlen Mitte 4-2 der Elektrode heraustritt und durch das Loch 54- in der Verlängerung 50 hindurchgeht, leitet die Energie der kohärenten Sinusschwingung zum Werkstück. Das Helium wird durch den Laserstrahl teilweise ionisiert, wenn es durch die hohle Elektrode hindurchgeht. Der so teilweise ionisierte Gasstrom ionisiert nicht vollständig, bis er durch die Elektrodenverlängerung 50 hindurchtritt, die sich dort befindet, wo die Hochfrequenzenergie geliefert wird, um den Hochfrequenzstrahl an der Elektrodenspitze 58 vollständig zu erzeugen.
Die Hochfrequenzenergie E moduliert auch die Laserenergie E~ (Träger). Beide Schwingungen sind elektromagnetisch und ergeben die algebraische Summe und Differenz zum Anlegen der Energie. Beim Verwenden der Plankschen Konstante E^ « hv, in der V die Frequenz ist, ist E™ = E^ + E^ (algebraisch).
Der Zweck der Linsen 38 ist es somit, den Laserstrahl zu fokussieren und zu verhindern, daß er die Innenwandungen des hohlen Elektrodenkörpers 4-1 beschädigt. Diese Linse ist nicht unbedingt notwendig. Es genügt ein Fenster, wenn der Verstärker mit einem entsprechendem Fokussiermechanismus versehen ist.
In ähnlicher Weise kann die Elektrodenverlängerung oder der Ring 50 des Cassegranian-Spiegels oder- Reflektors ein hohler Spiegel oder eine hohle Linse sein, wobei eine Wolframfläche die Elektrodenspitze 58 bildet.
Es ist hier ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben worden, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
— 9 -609818/0932
Zusammenfassung:
Die Erfindung betrifft eine Laser-Hochfrequenz-Anlage zum Erzeugen eines Strahls hoher Temperatur oder zum Richten und Modulieren des kombinierten Strahls auf ein Werkstück oder auf eine Prallelektrode. Die -anlage enthält eine runde, hohle Elektrode, die sich in einer runden Düse befindet, in· Ab- ■ stand von der Düse angeordnet ist und so einen ringförmigen Spalt ergibt. Ein Hochfrequenzgenerator mit einer hohlen Metallspule als Tankspule ist mit der Düse verbunden und ein unter Druck stehendes inertes Gas wird durch die Tankspule in die Düse geleitet. Beim Betrieb des Generators wird ein kohärenter Hochfrequenzelektronenstrahl von der Elektrode emittiert und das inerte Gas strömt am Spalt entlang, hüllt den Strahl ein und fokussiert ihn zu einem Energiectrahl, der auf das Werkstück gerichtet ist. Ein Lasergenerator liefert einen Laserstrahl, der durch den hohlen Teil der Elektrode hindurchgeht und auf das V/erkstück reflektiert und fokussiert wird. Deshalb wird eine algebraische Summlerung beider elektromagnetischen Energien am Werkstück in der nicht oxidierenden Atmosphäre erhalten. Die Hochfrequenztankspule kann mit einem Geber für Pulver zum Besprühen oder Umgeben des Werkstücks versehen sein.
- Patentansnrüche -
509818/0932

Claims (1)

  1. PATENTANWALTSBuRO
    BERLIN - MÜNCHEN
    PATENTANWÄLTE
    DIPL-ING. W. MEISSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN)
    1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22
    Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den £ j
    1886-G Patentansprüche:
    1/ Hochfrequenz (Ii.F.)- Energiestrahlanlage zum Erzeugen eines Strahls hoher Temperatur, der auf ein Werkstück gerichtet wird, zur Verwendung mit einem unter niedrigen Druck stehenden inerten Gases, mit einem Hochfrequenzgenerator mit einer Tankspule, die ein hohles, elektrisch leitendes Rohr bildet, dessen beide Enden elektrisch und mechanisch mit dem Generator gekoppelt sind; wobei das inerte Gas an einen Punkt größten Stromes und geringster Spannung in die Tankspule eingeführt wird und der Generator einen kohärenten Energiestrahl von einer Sinusschwingung einer einzelnen Frequenz erzeugt, und mit ein^r elektrisch leitenden Düse mit einer Öffnung an einem Ende und einer Auslaßöffnung am anderen Ende, und mit einem hohlen Auslaßrohr, das einen Punkt größten Stromes und geringer Spannung der Tankspule mit dem Innern der Düse verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl in die Düsenöffnung (32) gerichtet ist, daß die hohle Elektrode (4-0) zentral in der Düse (32) und radial mit .abstand angeordnet ist und so einen Ringspalt (48)
    - 2 509818/0932
    BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: 8 MÖNCHEN 22 1-85644 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AG. W. MEISSNER, BLN-W ST. ANNASTR. 11 INVEN d BERLIN 030/885 60 37 BERLIN 31 122 82-109 TEL: 089/22 8544 030/886 23 82 3695716000
    ergibt, daß die Elektrode (40) einen Laserstrahl und das
    inerte Gas führt;
    daß der Laserstrahl von der Düsenöffnung durch den hohlen Teil (42) der Elektrode (40) gerichtet ist;
    daß der Laserstrahl vom hohlen Teil (42) der Elektrode reflektiert und am Werkstück (58) fokussiert wird;
    daß ein durchgehender V/eg von der Quelle (14) des inerten Gases durch die Tankspule (12), das Auslaßrohr, die Elektrode (40) und den Ringspalt (48) hindurch gebildet wird, wodurch beim Anlegen der Sinusschwingung an die Elektrode (40), das Einführen das inert Gas in den Strömungsweg und Erzeugen des Wasserstrahls ein heißer kohärenter Strahl
    elektromagnetischer Energie aus der Elektrode emittiert
    wird, der einen Laserstrahlanteil und einen Hochfrequenzenergiestrahl enthält, der aus der Elektrode emittiert
    wird und eine ringförmige Umhüllung des inersten Gases besitzt, um den Strahl zu umgeben, ihn zu fokussieren und
    einen inneren Strom inerten Gases besitzt, der die elektrische Energie auf das Werkstück leitet.
    Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Elektrode (40) einen hohlen Körperteil (41) und einen
    hohlen Ring (48) enthält, der mit Abstand vom Körper
    durch Streben (46) gehalten wird und eine reflektierende
    Oberflache besitzt, die den Laserstrahl auf die Düse (32) reflektiert, und daß die kohärente elektromagnetische Energie aus dem Ring emittiert wird.
    3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Elektrode (40) und die Düse (32) als Cassegranian-Reflektor arbeiten und die Elektrode beweglich an der Düse angebracht ist, um den Fokus des Laserstrahls auf das Werkstück (58) einzustellen.
    - 3 -50981 8/0932
    4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (40) in der Düse (32) zum Einstellen von Fokus und Länge des Strahls beweglich in der Düse angebracht ist.
    5. anlage nach ^.nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Materialgeber (22) für feinverteiltes heißschmelzbares Material durch die Tankspule (12) und das Auslaßrohr und dann außerhalb der Düse (32) zu den Düsenöffnungen vorgesehen ist, durch die das material mit dem elektromagnetischen Strahl von der Öffnung geführt und durch den Strahl erhitzt wird, um auf das Werkstück (58) gesprüht und mit ihm verschmolzen zu werden.
    6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzenergiestrahl den Laserstrahl moduliert.
    7. Verfahren zum Erzeugen eines kohärenten elektromagnetischen Strahls hoher Temperatur durch Erzeugen eines Signals einer Sinusschwingung einer einzelnen Frequenz in einem hohlen elektrisch leitenden rohrförmigen Tankspule in einer Anlage nach dem vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl durch die Auslaßdüse (32) und den hohlen Teil der Elektrode (4-0) zusammen mit einem unter niedrigem Druck stehenden Gasstrom geleitet und vom hohlen Teil der Elektrode auf das Werkstück reflektiert und dort fokussiert wird, während der Gasstrom weiter unmittelbar auf das Werkstück (58) gerichtet sein kann, so daß das inerte Gas eine ringförmige Hülle bildet, die den erhitzten Strom umgibt und fokussiert, der aus der Elektrode und der Düsenöffnung in den Strahl emittiert wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein feinverteiltes heißschmelzbares Material an einem Punkt größten Stromes und geringster Spannung in die Tankspule eingespritzt wird, das durch die Tankspule und durch die
    509818/0932
    It
    Ausgangsöffnung hindurch zur Düsenöffmmg gebracht wird, so daß es in den kohärenten elektromagnetischen Strahl, der aus der Düse emittiert wird, eintritt, und daß das Material auf Werkstücke gesprüht werden kann, so es . schmilzt und sich als Beschichtung niederschlägt.
    9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl erzeugt wird, der durch die Auslaßduse und den hohlen Teil der Elektrode geführt und vom hohlen Teil auf das Werkstück reflektiert und dort fokussiert wird, so daß das Gas eine ringförmige Hülle bildet, die den kohärenten hochfrequenten Flasma-Elektronenstrahl hoher Temperatur umgibt, der von der Elektrode emittiert wird, und ihn zu einem Strahl fokussiert, und daß das Material in den Strahl eintritt, der somit emittiert wird, und auf das Werkstück mit der Energie im Strahl gesprüht wird, was das Material auf dem Werkstück als Beschichtung schmelzen läßi/j
    DipL-Jng. W/fleis
    ■/fiilt
    50981 8/0932
    Leerseite
DE19742450938 1973-10-24 1974-10-23 Laser- hochfrequenz-energiestrahlanlage Pending DE2450938A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US409167A US3872279A (en) 1973-10-24 1973-10-24 Laser-radio frequency energy beam system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2450938A1 true DE2450938A1 (de) 1975-04-30

Family

ID=23619322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19742450938 Pending DE2450938A1 (de) 1973-10-24 1974-10-23 Laser- hochfrequenz-energiestrahlanlage

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3872279A (de)
JP (1) JPS5075392A (de)
CA (1) CA983584A (de)
DE (1) DE2450938A1 (de)
FR (1) FR2302815A1 (de)
IL (1) IL45918A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2813642A1 (de) * 1978-03-30 1979-10-04 Nat Res Dev Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken mittels eines laserstrahls
DE4006511A1 (de) * 1990-03-02 1991-09-05 Krupp Gmbh Einrichtung zum zufuehren pulverfoermiger zusatzwerkstoffe in den bereich einer schweissstelle

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4157923A (en) * 1976-09-13 1979-06-12 Ford Motor Company Surface alloying and heat treating processes
US4179599A (en) * 1978-05-08 1979-12-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Laser plasmatron
US4200669A (en) * 1978-11-22 1980-04-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Laser spraying
GB2052566B (en) * 1979-03-30 1982-12-15 Rolls Royce Laser aplication of hard surface alloy
JPS5791893A (en) * 1980-11-28 1982-06-08 Komatsu Ltd Method for overplaying of dissimilar metal on metallic base material
JPS5947085A (ja) * 1982-09-10 1984-03-16 Mitsubishi Electric Corp レ−ザ加工機
JPS59206195A (ja) * 1983-05-09 1984-11-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レ−ザ加工方法
US5006688A (en) * 1988-10-24 1991-04-09 Westinghouse Electric Corp. Laser-arc apparatus and method for controlling plasma cloud
US5043548A (en) * 1989-02-08 1991-08-27 General Electric Company Axial flow laser plasma spraying
US5147997A (en) * 1991-06-21 1992-09-15 Delaware Capital Formation, Inc. Stand-off cup for torch
US5700989A (en) * 1994-12-30 1997-12-23 Dykhno; Igor S. Combined laser and plasma arc welding torch
US5705785A (en) * 1994-12-30 1998-01-06 Plasma-Laser Technologies Ltd Combined laser and plasma arc welding torch
US7121511B2 (en) * 2000-05-31 2006-10-17 Kevin Kremeyer Shock wave modification method and system
WO2009025803A1 (en) 2007-08-20 2009-02-26 Kevin Kremeyer Energy-deposition systems, equipment and methods for modifying and controlling shock waves and supersonic flow
AU2009249136A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-26 Charles Klangos System and method for weld removal, cutting, and gouging with vacuum removal of byproducts
US10119195B2 (en) 2009-12-04 2018-11-06 The Regents Of The University Of Michigan Multichannel cold spray apparatus
WO2011069101A2 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 The Regents Of The University Of Michigan Coaxial laser assisted cold spray nozzle
US10669653B2 (en) 2015-06-18 2020-06-02 Kevin Kremeyer Directed energy deposition to facilitate high speed applications

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3324277A (en) * 1963-06-17 1967-06-06 Budd Co Plasma torch and auxiliary jet arrangement
US3309564A (en) * 1963-12-26 1967-03-14 Air Reduction Arc welding apparatus having plasma generator for starting
US3347698A (en) * 1964-01-10 1967-10-17 Metco Inc Radio frequency plasma flame spraying
US3719829A (en) * 1970-04-10 1973-03-06 Versar Inc Laser beam techniques
US3648015A (en) * 1970-07-20 1972-03-07 Thomas E Fairbairn Radio frequency generated electron beam torch
US3723246A (en) * 1971-05-27 1973-03-27 Atomic Energy Commission Plasma production apparatus having droplet production means and laserpre-pulse means

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2813642A1 (de) * 1978-03-30 1979-10-04 Nat Res Dev Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von werkstuecken mittels eines laserstrahls
DE4006511A1 (de) * 1990-03-02 1991-09-05 Krupp Gmbh Einrichtung zum zufuehren pulverfoermiger zusatzwerkstoffe in den bereich einer schweissstelle

Also Published As

Publication number Publication date
IL45918A0 (en) 1975-03-13
JPS5075392A (de) 1975-06-20
CA983584A (en) 1976-02-10
US3872279A (en) 1975-03-18
FR2302815B1 (de) 1978-11-24
FR2302815A1 (fr) 1976-10-01
IL45918A (en) 1976-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2450938A1 (de) Laser- hochfrequenz-energiestrahlanlage
EP0143446B1 (de) Einrichtung zum Erzeugen von kurzdauernden, intensiven Impulsen elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich unter etwa 100 nm
DE19628952B4 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma
DE69830664T2 (de) Vorrichtung zum emittieren eines geladenen teilchenstrahls
EP1531963A1 (de) Strahlformungseinheit mit zwei axicon-linsen und vorrichtung mit einer solchen strahlformungseinheit zum einbringen von strahlungsenergie in ein werkstück aus einem schwach absorbierenden material
DE4136297A1 (de) Vorrichtung zur lokalen erzeugung eines plasmas in einer behandlungskammer mittels mikrowellenanregung
US3947653A (en) Method of spray coating using laser-energy beam
WO2013164076A1 (de) Verfahren zum laserunterstützten plasmaschneiden oder plasmaschweissen und vorrichtung dafür
DE3743258A1 (de) Verfahren zur elektrischen anregung eines lasergases
US3947654A (en) Method of generating laser-radio beam
EP2783787A2 (de) Vorrichtung zur lichtbogenbasierten, laserunterstützten Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere zu dessen Lichtbogenschweißen oder -schneiden
DE10112494C2 (de) Verfahren zum Plasmaschweißen
DE10136951B4 (de) Verfahren zum Laser-Plasma-Hybridschweißen
DE69300563T2 (de) Lichtbogenplasmabrenner mit konische Bohrung enthaltender Elektrode.
DE2609178A1 (de) Plasmabrenner
DE2211195A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Materialschweißung
EP1974845B1 (de) Verfahren zum manuellen Zünden eines Löt- oder Schweißlichtbogens
DE4033166A1 (de) Verfahren zur einkopplung von cw-co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-laserstrahlen
DE19927557C2 (de) Verfahren zum Vorbehandeln von zu schweißenden oder zu lötenden Werkstücken
DE3827297A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum fuegen von werkstuecken mit laserstrahlung
DE4007947C2 (de)
DE1765104A1 (de) Verfahren zur raschen Erhitzung elektrisch leitender Werkstoffe
CH678778A5 (de)
DE19904948C2 (de) Druckstufensystem für eine Vorrichtung zum Elektronenstrahlschweißen in Druckbereichen >10 hoch-4mbar
EP0428867B1 (de) Verfahren zum Schutz einer Blende beim Erzeugen von Elektronenstrahlimpulsen

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee