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Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Tblerkstücken
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mittels eines Laserstrahls Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Laserstrahls.
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Der Begriff Bearbeitung umfaßt in der folgenden beschreibung und
in den Patent ansprüchen beispielsweise Schneiaen, Schweißen, Bohren, das härten,
Legieren und
Beschichten von WErkstückoberflächen und dergl.
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£ekannte Verfahren dieser Art arbeiten mit einem Linsen-oder einem
Spiegelsystem zur Fokussierung des Laserstrahls auf das Werkstück, um innerhalb
eines kleinen Flächenbereiches eine hohe @nergieintensität zu erzielen. Außerdem
hat sich ein mit dem Laserstranl konzentrischer Gasstrahl als nützlich erwiesen.
Ein Sauerstoffstral vergr-'jßert den Bereich der möglichen Schneidgeschwindigkeiten
sowie die Eindringtiefe wesentlich. Bei einem metallenen Werkstück reagiert der
Sauerstoff mit dem Metall und bewirkt so einen verstärkten Energiefluß. Bei Nichtmetallen
steigert ein Inertgas die Schneidgeschwindigkeit, i ndem es das flüssig Material
weg bläst.
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Die geGenwärtig erzielbaren Schneid- und 5 chJeißges chwindigkeiten
sowie die möglichen Eindringtiefen sind jedoch für die Mehrzahl der in Frage kommenden
Anwendungsfälle unzureichend.
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Neuere, unter Verwendung einer 15 kU bis 20 kT; starken Laserquelle
durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, daß die erzielten Leistungswerte stark
unterhalb denjenigen liegen, die aufgrund einer Linearextrapolation von Versuchen
mit niedriger Leistung zu erwarten wären. Dieser schlechte Leistungsgrad kann seine
Ursacne in der optischen Auslegung,
in einer Abschirmung des Werkstücks
durch laserstrahlinduziertes Plasma (dabei handelt es sich zum eine molke teilweise
elektrisch geladener verdampfter Materialteilchen) oder in anderen Gründen haben.
In jedem Fall liegt die Ursache hauptsächlich darin, daß zu wenig der erzeugten
Energie das Werkstück tatsächlich erreicht, was gleichzeitig aufzeigt, daß lediglich
eine Anwendung höherer Laserstrahlenergien zur Leis tungs verbesserung von Laserstrahl-Bearbeit
ungsverfahren nicht ausreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art im Sinne einer Erhöhung des Wirkungsgrades zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird 6ernäß der Erfindung dadurch gelöst5 daPa z.risenen
der von einem auf das Werkstück gewordenen Laserstrahl erhitzten Werkstuckzone und
einer Elektrode ein Lichtbogen erzeugt wird.
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Die vom Laserstrahl erhitzte Werkstückzone umfaßt denjenigen Bereich,
dessen Temperatur um 100 °C oder mehr oberhalb der Temperatur der nicht vorn Laserstrahl
beeinflußten Werkstückbereich liegt. Vorzugsweise wird derjenige Bereich des Werkstücks
als die genannte, vom Laserstrahl erhitzte
Werkstückzone betrachtet,
dessen Temperatur um 300 C oder mehr über der Temperatur des nicht vom Laserstrahl
beeinflußten Materials liegt.
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Der Lichtbogen befindet sicn auf der gleichen Werkstückseite wie
der Laserstrahl, sofern nicht das Werkstück so dünn ist, daß die vom Laserstrahl
erhitzte Werkstückzone sich bis zu der von der Laserstrahlquelle aneandten Werkstückseite
hin erstreckt. In dem letzteren Fall kann der Lichtbogen auch zwischen dieser von
der Laserstrahlquelle abgewandten Werkstückseite und der Elektrode erzeugt werden.
Unter diesen Bedingungen können auch zwei Lichtbogen auf beiden Werkstückseiten
gleichzeitig erzeugt werden.
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Zum Schneiden oder Schweißen erfolgt außerdem eine Relativbewegung
zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstück, wobei der bzw. die Lichtbogen jeweils
innerhalb der vom Laserstrahl jeweils erhitzten Werkstückzone gehalten werden muß
bzw. müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dann auch als ein Verfahren zur
Beeinflussung eines oder mehrerer Lichtbogen betrachtet werden, da, wie weiter unten
noch erläutert wird, das werkstückseitige Lichtbogenende dazu neigt, in gewissem
Maße der Auftreffstelle des Laserstrahls zu folgen. In manchen Fällen jedoch, hauptsächlich
bei hohen Strömen (beispielsweise von 130 A) kann der Lichtbogen
irgendwo
in der vom Laserstrahl ermitzten Werkstückzone endigen.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin,
daß dem Werkstück zusätzlich zu der durch aen Laserstranl zugefünrten Energie elektrische
Energie zugeführt wird, was hormalerweise zu einer Schweißig mit eng begrenzter
wärmebeeinflußter Werkstückzone und großer Einoringtiefe f@nrt, ännlich wie beim
nichtverstärkten Laserstranlschweißen.
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Vorzugsweise wird außerdem ein Gasstrahl aus einer Düse auf die genannte
vom Laserstrahl erhitzte Werkstückzone gerichtet. Das Gas Kann inert sein oder kann
entweder mit dem Werkstück, der Elektrode (beim Schweißen) oder einem Flußmittel
reagieren. s ist jedocn wichtig, daß die vom Laserstrani erhitzte Werkstückzone
im wesentlichen in den nur durch den Laserstranl allein verursachten Zustand verbleibt.
Eine stanze Ausbreitung dieser Zone kann auftreten, wenn ein jelir heißer uasstranl
auf einen Bereich auftrifft, der gröber als der Auftreffpunkt des Laserstrahls ist
und diesen entnält. Aus diesem Grund muß bei Verwendung eines Gasstranls die Gastemperatur
an der Gasaustrittsdüse kleiner als 1500 °C sein. Vorzugsweise liegt die Gastemperatur
unternalb von 1230 OC, also unternalb dem übergangspunkt für Stähle, an welchem
Veränderungen der STahleigenschaften
stattfinden. bei Verwendun6
von zwei Licntbogen können auch zwei Gasstrahlen Anwendung finden.
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Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist daren mittel zum Richten eines Laserstrahls auf das Werkstück und durch Iftttel
zur Erzeugung eines Lichtbogens zwischen einer Elektrode und der vom Laserstrahl
erhitzten Werkstückzone gekennzeichnet.
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Die Mittel zur Erzeugung des Lichtbogens sind so angeordnet 5 daß
der Lichtbogen auf der gleichen Werkstückseite wie der Laserstrahl liegt 5 sofern
das Werkstück nicht so dünn ist, daß die vom Laserstrahl ernitzte Werkstückzone
sicn bis zur anderen Werkstückseite erstreckt. In diesem Fall können die Mittel
zur Erzeugung des Licntbogens auch so angeordnet sein, daß der Lichtbogen auf dieser
anderen Werkstückseite zwischen der Llektrode und der genannten Werkstückzone gezogen
wird. Es können in dieser Fall auch zwei Elektroden zur Erzeugung von zwei Lichtbogen
auf beiden vJerkstückseiten verwendet werden.
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Zum Schneiden oder Schweißen weist die Vorrichtung jlittel zur Erzeugung
einer Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl und dem Werkstück auf. Eine derartige
Vorrichtung
kann, wie Dereits oben erwähnt 5 zur beeinflussung
bzti.
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iaiiipulation eines Lichtbogens benützt werden.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung auch Mittel zum Richten eines
Gasstranls aus einer Düse auf die genannte Werkstückzone auf. Das Gas kann inert
sein oder mit dem werkstück oder5 nämlich bein1 Schweißen mit der Elektrode oder
einem Flußmittel reagieren.
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agnetische Mittel oder der gegebenenfalls vorhandene Gasstranl können
zur Ablenkung des Plasmas vom Laserstrahl verwenaet werden, außer an octer nane
der Lichtbogenauftreffstelle, damit eine Abschirmung des Lasertrahlauftreffpunktes
auf dem Werkstück durcn das Plasma nerabgesetzt wird. Bei Verwendung magnetischer
Mittel wird ein Magnetfeld erzeugt, daß r;lis dem Lichtbogenstrom zusammenwirkt
und eine Kraft erzeugt, welche den Lichtbogen und das Plasma außer an der Laserstrahlauftreffstelle
vom Laserstrahl weg ablenken. Es können auch Milfsgasstrahlen zum Wegblasen des
Plasmas nach einer Seite benützt werden.
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Beim Schneiden oder Bonren ist eine verstärkte Durcndringung möglich,
wenn der Laserstrahl unter einem kleinen winkel illit Bezug auf die \;erkstücksenkrecnte
geneigt auf das Werkstück auftrifft, wodurch Reflexion oder Absorption
von
Energie im Lichtbogenplasma herabgesetzt wird.
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Die vom Laserstrahl erhitzte Werkstückzone stellt natürlich einen
heißen Punkt dar, der häufig als Lichtbogenendpunkt dient, so daß beim Anlegen einer
geeigneten Spannung zwiscnen dem Werkstück und der Elektrode der Lichtbogen dazu
nei£t, sich zwischen diese neißen Punkt und der Elektrode zu bilden. Das laserstrahlinduzierte
Plasma wirkt als Führungselement für Richtung und Form der Lichtbogenentladung.
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Die Licntbogen'eometrie und die Lichtbogenstabilität verändern sich
in Abhängigkeit vom Plasma. Die Größe des Lichtbogenendes wird häufig von der erhitzten
Zone der Werkstückoberfläche, oder5 wenn zwei Lichtbogen benützt werden, beider
Werkstückseiten beeinflußt, und das Lichtbogenende ist insbesondere enger als beim
Fenlen einer durch den Laserstrahl erhitzten Zone Beim Schneiden wird desnalb die
sualitat der Schnittflache im Vergleich zu derjenigen beim nerkörmilichen Lichtbogenschneiden
verbessert. Der Lichtbogen folgt dem Laserstranl mit hoher Geschwindigkeit und vermeidet
die üblichen intermittierenden Sprünge, die beim Fenlen eines Laserstrahls auftreten.
Die Lichtbogenmündungsstelle kann sogar innerhalb eines begrenzten Bereiches durch
Bewegung des Laserstrahls so geführt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren,
wie bereits erwähnt, auch zur Führung eines Lichtbogens angewendet werden
kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist deshalb auch bei Fertigungsvorgängen und bei
Geräten vorteilhaft, bei welchen es wünschenswert ist, die Auftreffstelle eines
Lichtbogens längs eines bestimmten Pfades zu führen.
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Das Verfahren una die Vorrichtung nach der Erfindung können zur Oberflächenhärtung
von retallen wie beispielsweise Stahl Anwendung finden, wobei derjenige Teil der
Werkstückoberfläche, auf welchen der Laserstrahl und der Lichtbogen auftreffen,
zwecks Hartung wurmebenandelt wird.
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Außerdem können das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung
zur Oberflächenlegierung oder Oberflächenbeschicritung von Werkstücken benützt werden.
Im ersteren Fall kann ein Legierungspulver, wie beispielsweise satellit, auf die
Werkstückoberfläche aufgesprüht werden5 wobei mittels des Laserstranls und des Lichtbogens
aie Werkstückoberfläche geschmolzen wird, so daß sich im Oberflächenbereich eine
0berflächenleierur'g bildet. Bei der Oberflächenbeschichtung werden beispielsweise
ein oder mehrere Pulver auf die Werkstückoberfläcne aufgesprüht und durch den Laserstrahl
und den Lichtbogen geschmolzen. In diesem Fall tritt jedoch keine wesentliche Legierungsbildung
zwischen dem geschmolzenen überzugsmaterial und dem wierkstückmaterial ein.
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Bei der Oberflächenhärtung oder der Oberflächenlegierung nach dem
erfindungsgemäßen Verfanren finden normalerweise keine Gasstrahlen Anwendung, außer
zur Ablenkung. des Plasmas, zur Abschirmung der Elektrode und zum Schutz der Laserlinse.
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Die Oberflächenhärtung, die Oberflächenlegierung und die Oberflächenbeschuchtung
nacn dem erfindungsgemäßen Verfahren naben den Vorteil, daß der behandelte Werkstückoberflächenbereicn
sehr gut lokalisiert werden kann, beispielsweise können bei einem Metallsägeblatt
nur die Zähne behandelt werden.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit
Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. tiS zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein Lichtbogen
zwiscnen einem Werkstück und einer itlektrode erzeugt wird5 die innerhalb einer
Düse angeordnet ist, durch welene ein Laserstrahl und ein Inertgasstrahl auf das
Werkstück gerichtet werden, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel5 bei welchem
die Elektrode, der Laserstrahl
und ein Sauerstoffstrahl räumlich
voneinander getrennt sind, Fig. 3 eine Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Anorununb,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Laserstrahl und der erzeugte
Lichtbogen sich auf verschiedenen Seiten des Werkstückes befinden, und Fig. 5 eine
Untersicht der in Fig. 4 gezeisten Anordnung Während eines Schneidvorganges.
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Gemäß Fig. 1 wird ein Laserstrahl 10 von einer nicht gezeigten Laserstranlquelle
durch eine Öffnung 17 eines Konxavspiegels 12 nindurch auf einen Konvexspiegel 11
geworfen, von welchem er zum Konkavspiegel 12 reflektiert wird. Nach erneuter Reflexion
am Konkavspiegel 12 fällt der Laserstrahl durch eine Düse 13 eines Gehäuses 14 nhidurch
auf ein Werkstäck 15 und erzeugt dort im @ereich eines Punktes 16 eine ernitzte
Werkstückzone. Der Spiegel 12 ist wassergekühlt.
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An dem Punkt 1@ kann das Werkstückmaterial verdampfen und eine Gas-
und/oder Plasmawolke bilden. Außerdem bildet sich
ein kleines Bad
flüssigen Werkstückmaterials um den Punkt 16 herum. Beim Schweißen werden zwei miteinander
zu verbindende Werkstückteile am Punkt 16 zusammengestoßen.
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Beim Schweißen, Oberflächenhärten, Oberflächenlegieren oder Oberflächenbeschichten
wird durch die oeffnung 17 des KonKavspieÕels 12 ein Inertgas hindurchgeleitet,
das durch die Düse 13 austritt und verdampftes Werkstückmaterial beiseitebläst und
dadurch den Zutritt des Laserstranls zum Punkt 16 verbessert.
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Um dem Werkstück weitere energie in Form elektrischer Energie zuzuführen,
wird zwischen einer Elektrode 18 und dem Punkt 16 des Werkstücks ein Lichtbogen
gezogen. Dazu wird zwischen dem Werkstück 15 und einem die Elektrode 18 und den
Konvexspiegel 11 tragenden Stab 20 eine geeignete Spannung angelegt. Zwischen dem
Stab 20 und der Elektrode 18 ist eine elektrisch leitende Verbindung vorhanden.
Das Werkstück 15 kann entweaer positiv oder negativ mit Bezug auf die Elektrode
18 gepolt sein. in zwischen der elektrode 18 und dem Werkstück 15 gezogener Lichtbogen
neigt dazu, im Bereich des Punktes 16 des Werkstü-cks zu endigen, wo ein Bad geschmolzenen
Materials sowie verdampftes Material und Plasma vorhanden ist.
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Die in Fig. 1 erhitzte Anordnung kann zum Schneiden benützt werden5
wobei anstelle von Inertgas sauerstoff angewendet wird. Die Elektrode 18 ist dann
vorzugsweise ummantelt und durch Inertgas abgeschirmt.
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In Fig. 2 ist eine Anordnung zum Schneiden oder Bohren dargestellt,
wobei ein reaktives Gas wie beispielsweise Sauerstoff ouer Chlor benützt wird5 das
an einer exothermen ReaKtion teilnimmt. Der Laserstrahl 10 wird mittels einer Linse
22, die beispielsweise auf Kaliumchlorid, Germanium-oder Galliumarsenid, Zinkselenid
oder Cadmiumtellurid hergescellt sein kann, auf den Punkt 16 des erkstücks 15 fokussiert.
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Das reaktive Gas gelangt durch einen Einlaß 23 in ein Gehäuse 24,
das eine Düse 2 aufweist, die sich im Betrieb der Vorrichtung genau über dem Punkt
16 befindet.
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Bei dieser Anordnung findet eine wassergeliühlte elektrode 26 beispielsweise
aus Wolfram, Anwenaung, die von einem iTantel 27 umschlossen ist. Um zu verhindern,
daß das reaktive Gas die Elektrode 26 angreift, wenn ein Lichtbogen zwischen der
nlektroae und dem Punkt 16 bezogen ist, wird durch einen einlaß 28 ein Inertgas
durch die Ummantelung 27
hindurchgeleitet. Ebenso wie bei dem erstbeschriebenen
Ausführungsbeispiel spült das durch die Düse 25 austretende Gas den Bereich um den
Punkt 16 nerum frei und reagiert mit dem Werkstückmaterial.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung sind also drei Wärmequellen
zum Schneiden oder Bohren vorhanden, nämlich der Laserstrahl, die zwischen dem Gas
und dem Werkstückmaterial stattfindende Reaktion und der zwischen dem Werkstück
und der Elektrode 26 gezogene Lichtbogen. Diese Anordnung kann auch zum Schweißen
verwendet werden, wenn zusätzliche Wärmezufuhr erforderlich ist. Beim Schweißen
wird jedoch anstelle des reaktiven Gases normalerweise ein Inertgas verwendet und
die Ummantelung 27 weggelassen. Wenn Werkstücke zu Schweißen sina, kann als Elektrode
26 eine sicn verbrauchende Elektrode benützt werden. Das gesamte Elektrodensystem
kann ähnlich wie beim Metall-Inertgas- oder Wolfram-Inertgas-Schweißen ausgebildet
sein.
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Bei einer dem in Fig. 2 gezeigten Ausfünrun;sbeispiel ähnlicnen Anordnung
sind di2 Elektrode 26, die mit oder ohne Wasserkühlung ausgestattet seiii kann,
und die sie abschirmende Ummantelung 27 auPjernaliz des Genäuses 24 anbeordnet,
wobei die Spitze der ..lexsroue nej-en der Düse 25 gelesen ist.
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bei der in Fit 3 gezeigten Anordnung wird der Laserstrahl 10 mittels
einer Linse 22 auf den Punkt 16 des Werk-Stücks fokussiert und die Elektrode 26
ist ebenso wie beim vorher besenriebenen Ausführungsbeispiel cturcn einen, durch
eine Ummantelung 27 hindurchgeleiteten Inertgasstrom abgeschirmt. Bei der Anordnung
nach Fig. 5 kann die Elektrode 26 wiederum entsprechend dem Metall-Inertgas- oder
Wolfram-Inertgas-Schweißverfahren ausgebildet sein und eingesetzt werden und sie
ist vorzugsweise wassergekühlt. Jedoch wird das reaktive Gas zum Schneiden, Bohren
und gelegentlich auch zum Schweißen, wobei es sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel
um Sauerstoff naldelt, mittels einer Duse 30, die mit einem Einlaß 31 versenen ist,
zum Punkt 16 des Werkstücks hingeleitet.
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Der aus der Bäse 30 austretende Gasstrahl bläst die Wolke aus verdampftem
Werkstäckmaterial und Plasma zur Elektrode 26 hin und trägt dadurch dazu bei, den
Punkt 16 für den Laserstrahl frei zugänglien zu machen wobeI außerdem die zusätzlich
zugeführte elektrische Energie zu diesem Punkt hingeleitet wird. Die für einen maximalen
Wirkungs grad der Energieübertragung jeweils erforderliche genaue Blasrichtung des
Sauerstoffstrahls kann empirisch ermittelt werden.
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Der gleichen Funktion dient die Düse 30 augen, wenn zum Schweißen
oder für eine Oberflächenbehandlung anstelle
von Sauerstoff ein
Inertgas nindurchgeleitet wird.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung, bei welcher für funktionsgleiche
Komponenten gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet sind, ist die durch Inertgas
abgeschirmte elektrode 26 so angeordnet, daß der Lichtbogen auf der vom Laserstrahl
abgewandten Seite des Werkstücks 15 gezogen wird.
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Der Lichtbogen wird zu einem Punkt 33 des werkstücks hin gezogen5
an welchem die vom Laserstrahl erhitzte Werkstück zone sich bis zur Werkstückunterseite
ausdehnt. Die durch den Lichtbogen zusätzlich zum Punkt 33 zugeführte Wärme hält
die Werkstückschlacke, d. h. bei einem metallenen Werkstück gescnmolzenes Metall
oder geschmolzene sI-;Ietallverbindungen in einem Zustand, in welchem sie liter
Verwendung eines Gasstranls, beispielsweise aus einer Düse 30 gemäß Fig. 3, weggeblasen
werden kann. Dadurch erhält der Lichtbogen beim Scnneiden oder beim das Werkstück
vollständIg durchdringenden Schweißen freien Zugang. Außerdem findet keine Abschirmung
des Laserstrahls durch lichtbogeninduziertes Plasma statt, jedoch kann trotzdem
eine Düse vorgesehen sein, um die vom Laserstrahl erzeugte Wolke von der Werkstückoberfläche
wegzublasen. Das durch die obere und die untere Düse zugeführte Gas kann reaktives
oder inertes Gas sein.
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Bei der Anordnung nacn Fig. 4 bewegt sich das Werkstück 15 mit Bezug
auf die Elektrode 26 und den Laserstrahl 10 nach links. Die Elektrode 26 ist so
positioniert, daß sich ihre Spitze geringfügig vorderhalb des Punktes befindet,
an welchem die ernitzte Werkstückzone durch den Laserstrahl auftritt.
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Außerderi liest die Achse der Elektrode 26 in der beine der herzustellenden
Scnnittfuge oder Scrireißnant bzw. in einer Tangentialebene hierzu, und die Elektrodenachse
bildet mit der Unterseite des nocn nicht geschnittenen oder Geschweißten Werkstückteils
einen spitzen winkel.
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Fi. 5 zeigt die Anordnung nach Fig. 4 von unten, während ein Scnnitt
oder schlitz 35 herbestellt wird. Die Vorscnubrichtung des Werkstücks 15 mit Bezug
auf die anderen Komponenten der Vorricntung ist durch einen Pfeil 29 angedeutet.
Bei der dargestellten Elektrodenposition endigt der Lichtbogen jeweils an dem genannten
Punkt der Werkstückunterfläche und bleibt nicht an irgendwelchem geschmolzenem Werkstoff
oder geschmolzener Schlacke aus dem Schnitt oder der Schweißnaht haften. Im allgemeinen
erhält man die gewünschte Lichtbogenposition, wenn die nlektrodenspitze sich gerade
vordernalb, jedoch mit etwas Abstand von der jeweiligen Schnitt- oder Schweißstelle
befindet, wobei die Elektrodenachse vorzugsweise einen spitzen Winkel mit dem betreffenden
Bereich der Werkstückunter- oder -oberfläche bildet, die sich auf der
von
dem nergestellten Schnitt bzw. der hergestellten Schweißhant entfernten Seite einer
zur jeweiligen Tangente der Schnitt- oder Schweißlinie rechtwinkligen Linie befindet.
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In Verbindung mit der Anordnung nach Fi. 4 kann eine nicht dargestellte
weitere mit Schutzgas abgeschirmte Elektrode der in Fig. 3 gezeigten Art Anwendung
finden, um einen weiteren Lichtoogen zum Punkt 16 der Werkstückoberseite zu ziehen.
Außerdem kann eine nicht gezeigte Düse zur Zufunr eines reaktiven oder eines inerten
Gases und/oder zuri Wegolasen der sich bildenden molke vorgesehen sein.
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Bei einer Betriebsart der in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Anordnungen
findet derart eine gegenseitige Abstimmung der Gaszuströmungen statt, daß sichergestellt
ist, daß die elektrode von einem Inertgas umschlossen ist, während das Werkstück
von einem anderen Gasstrom überdeckt ist, bei welchem es sich, beispielsweise beim
Schweißen, Oberflächenlegieren oder Oberflacllennärten, um einen langsam strömenden
Inertgasstrom, oder, beispielsweise beim Schneiden oder Bohren, um einen schnellen,
möglicherweise mit Überschallgeschwindigkeit strömenden Sauerstoffstrom nandelt.
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Beim Schneiden und Schweißen ist eine Relativbewegung zwischen dem
Werkstück und dem Laserstrahl und dem Lichtbogen
erforderlich.
hierzu können an sich bekannte Vorschubmechanismen Anwendung finden. Deispielaweise
beim Schneiden werden der Laserstrahl und die Elektrode stillstehend gehalten, während
das Werkstück auf einem Tisch unter der Elektrode hinwegbewegt wird, wozu eine Vorschubspindel
benützt werden kann. Bein Schweißen werden die beiden miteinander zu verbindenden
Werkstückteile längs der auf den Tisch projezierten Schweißbahn aneinandergestoßen
auf dem Tisch festgespannt.
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Da die Fig. 1 bis 4 allgemeine Ausfahrungsbeispiele darstellen sollen,
ist das t'erkstück 15 nicht in weiteren ninzelneiten, wie beispielsweise teilweise
durchgeschnitten oder aus zwei miteinander zu verschweißenden Teilen bestehend dargestellt,
sondern es sind nur Lage und grundsätzliche Form des Werkstücks gezeigt.
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bei der Oberflächenhärtung, der Ob erflächenlegierung und der Ooerflächenbeschichtung
muß die Relativbewegung derart stattfinden, daß der Auftreffpunkt des Laserstrahls
und des Licntbogens jeden zu behandelnden Teil der Werkstückoberfläche bestreicht.