EP2872285A2 - Powder nozzle for a laser powder welding device - Google Patents

Powder nozzle for a laser powder welding device

Info

Publication number
EP2872285A2
EP2872285A2 EP13762759.2A EP13762759A EP2872285A2 EP 2872285 A2 EP2872285 A2 EP 2872285A2 EP 13762759 A EP13762759 A EP 13762759A EP 2872285 A2 EP2872285 A2 EP 2872285A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
powder
nozzle head
cavity
feeder
powder feeder
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.)
Withdrawn
Application number
EP13762759.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nikolai Arjakine
Bernd Burbaum
Torsten JOKISCH
Michael Ott
Sebastian Piegert
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP13762759.2A priority Critical patent/EP2872285A2/en
Publication of EP2872285A2 publication Critical patent/EP2872285A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B23K26/14—Working 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
    • B23K26/144—Working 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying 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
    • B05B7/22—Spraying 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
    • B05B7/228—Spraying 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
    • 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
    • B23K26/14—Working 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
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle

Definitions

  • the invention relates to a powder feeder for a laser powder deposition welding apparatus and a laser powder deposition welding apparatus with such a powder feeder, and to their use for supplementing, constructing or repairing a workpiece.
  • the selection of suitable parameters for the amount of powder to be supplied, the laser power, the laser diameter and the relative speed with which the powder feed and the laser are passed over the workpiece has a great influence on the properties of the process.
  • Precise adjustment and compliance with the selected parameters are of great importance. Therefore, among other things, it is desirable to be able to keep the amount of powder supplied within a certain period of time as constant as possible, so that the same properties can be guaranteed during the melting by the laser.
  • the power of the laser can be adjusted so that the specific amount of the powder is completely melted, so that no nuclei remain in the melt, but without causing any significant evaporation of the molten powder due to too high a laser power.
  • the conventionally used conventional nozzle systems for powder feed into the laser melt are intended for use in the context of wide laser power ranges from about 100 watts to several kilowatts. In addition, these nozzle systems are intended for a variety of applications such as coating applications, materials or material combinations.
  • the applications in the foreground in the context of a so-called micro-cladding process require relatively small powder feed rates of about 100 to 400 milligrams per minute, a relatively small powder focus of 600 micrometers and less in the interaction zone of laser radiation, powder material and base material.
  • the powder materials used are used in a limited grain fraction of 25 to 50 micrometers in diameter.
  • the powder particles should be shaped as spherically as possible. If too much is deviated from these requirements, for example, because too many non-spherical grains or grains with a diameter smaller than 20 microns are included, the conveyance of the powder in The powder nozzle worsen, which can clog the powder nozzle.
  • the invention therefore introduces a powder feeder which is specially adapted to the requirements of the micro-cladding process.
  • a first aspect of the invention therefore introduces a powder feed device for a laser powder deposit welding device.
  • the powder feed device has a nozzle head with a cavity that tapers to a first end along a longitudinal axis of the powder feed device.
  • the cavity is disposed in an interior of the nozzle head radially about the longitudinal axis and tapers to the first
  • the cavity opens into an annular opening at the first end for discharging a powder.
  • the powder feeder has a plurality N of powder feeder tubing extending through a second end of the first end of the nozzle head
  • Düsenkopfes extend to the cavity and are adapted to direct the powder from a powder reservoir into the cavity.
  • the powder feeder of the invention offers the advantage of a particularly homogeneous powder distribution in the interaction zone in that a plurality of powder feed pipes open into a cavity within the nozzle head, which in turn opens in an annular opening to the machined workpiece.
  • the powder feeder can be manufactured without undercutting within the nozzle head, so that accumulations of powder and blockages which would hinder the uniform transport of the powder can be avoided.
  • the powder feeder can also be used tiltably, whereby a 3D or 360 ° -orbital processing is possible, which is particularly advantageous for irregularly shaped workpieces.
  • Embodiments of the powder feed device according to the invention allow the use of powders having a smaller grain fraction of, for example, 5 to 20 micrometers in diameter and powders having a higher low content, for example up to 5 percent of grains having a diameter of less than 20 micrometers. without causing agglomeration within the powder feeder.
  • the effort for sifting the powder to improve the ability of the powder to be dispensed with can be reduced, which results in a more cost-effective implementation of the powder.
  • Cladding process allows.
  • the use of finer powders can also open up new applications for the micro-cladding process.
  • smaller or larger order rates are conceivable.
  • other alloys and alloy combinations can become weldable.
  • each Pulverzu slaughtertechnische is preferably equally spaced from their mutually adjacent Pulverzu Foodrohr admiren. This ensures that the same amount of powder per unit time is supplied along the circumference of the annular opening, which causes a particularly uniform supply and distribution of the powder in the interaction zone.
  • each powder feed tube has the same diameter.
  • Each powder feed tube may be configured to direct the powder into the cavity along a conveying direction.
  • a main direction component of the conveying direction is preferably aligned parallel to the longitudinal axis of the powder feed device. This means that the powder in the powder feed pipes relative to the longitudinal axis of the powder feeder performs a smaller movement perpendicular to the longitudinal axis than parallel to the longitudinal axis. As a result, the lowest possible delivery resistance of the powder feed pipes to the conveyed powder is required. One high flow resistance would favor stagnation of the powder and thus powder accumulation and blockages.
  • an angle between the conveying direction and the longitudinal axis can be particularly preferably at most 20 degrees.
  • the powder is brought slowly over a relatively long distance to the cavity in the nozzle head.
  • a distance between any one of the powder feed tubes and the longitudinal axis preferably decreases from the second end of the nozzle head toward the first end of the nozzle head.
  • the plurality N of powder feed pipes is preferably at least three.
  • a larger number of powder supply piping makes the manufacture of the powder feeder more difficult, but results in a more uniform distribution of the powder along the circumference of the annular opening.
  • the use of only one or two Pulverzu Glassrohr ein has proved to be unfavorable because the powder is distributed poorly.
  • the annular opening preferably has a diameter of 1.5 millimeters or less.
  • the relatively small diameter requires a precise placement of the powder in the
  • the powder feed device according to the invention can be made particularly compact or smaller if the diameter of the annular opening is selected to be low.
  • the cavity may have an outer surface and an inner surface, each of which is at least approximately truncated cone-shaped. This gives the cavity itself a conical shape, allowing for improved focusing of the powder.
  • a cross-sectional area of the cavity perpendicular to the longitudinal axis preferably decreases toward the first end of the powder feeder, thereby focussing the powder.
  • the nozzle head is rotationally symmetrical, which leads to a particularly uniform distribution of the powder.
  • the nozzle head may have a bore separate from the cavity along the longitudinal axis.
  • the through-hole may have an opening at the first end of the nozzle head.
  • Micro-cladding process for melting the powder used laser can be directed through the powder feeder to the workpiece so that the access to the interaction zone is not obstructed by the powder feeder.
  • an orientation of the powder feeder can be directed through the powder feeder to the workpiece so that the access to the interaction zone is not obstructed by the powder feeder.
  • Laser beams parallel to the longitudinal axis of the powder feeder possible, whereby a uniform distribution of the laser power over the cross-sectional area of the interaction zone is achieved, resulting in more uniform results.
  • the opening of the throughbore preferably has a diameter of 1 millimeter or less (and less than the diameter of the annular opening of the cavity).
  • the diameter of the through hole should be as little as possible larger than the diameter of the laser, since an increase in the diameter of the through hole beyond the minimum necessary extent, a placement of the powder in increasing distance from the center of the laser beam result.
  • the powder feed device according to the invention can be constructed to be particularly compact or smaller. the, if the diameter of the through hole is chosen low.
  • a second aspect of the invention introduces a laser powder deposition welding apparatus.
  • the laser powder deposition welding apparatus has a powder reservoir for a powder, a powder feeder having powder supply piping connected to the powder reservoir, and a laser configured to melt an amount of the powder applied to a workpiece by the powder feeder.
  • the powder feeder is formed according to the first aspect of the invention.
  • Another aspect of the invention relates to the use of such a laser powder deposition welding apparatus for supplementing, building or repairing a workpiece, preferably a gas turbine component.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a powder feed device according to the invention for a laser powder deposit welding device
  • FIGS. 2, 3 and 4 each show a cross-sectional drawing through the powder supply device along the cross-sectional lines II, III and IV of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a powder feed device 1 according to the invention for a laser powder deposit welding device.
  • the powder feeder 1 of the embodiment - 1 is formed about a longitudinal axis 2 rotationally symmetrical and has a nozzle head 3.
  • a cavity 6 is arranged, which opens at a first end 4 of the nozzle head 3 in an annular opening 7.
  • rich Pulverzu Foodrohrön 8-1 and 8-2 in the nozzle head 3 which connect a non-illustrated powder reservoir with the cavity 6 and direct a powder in the powder reservoir vorrätiges powder to the cavity 6.
  • a Pulverzu Switzerlandrohr Ober 8- 3 Not shown in the figure 1 is a Pulverzu Switzerlandtechnisch 8- 3.
  • the exact spatial position of the Pulverzu Switzerlandtechnischtechnischen 8-1, 8-2 and 8-3 is shown in Figure 2 clear.
  • the transition between the powder feed pipes and the cavity is preferably made linear in advantageous embodiments of the invention, so that it does not clump the powder fed through the powder feed pipes at the transition.
  • the cavity 6 of the embodiment of Figure 1 is conical, that is, it has the shape of a hollow truncated cone, wherein a diameter of the hollow truncated cone to the first end 4 decreases towards.
  • the powder feed pipes 8-1, 8-2, 8-3 are designed to guide the powder along a respective conveying direction 10, which is shown in FIG. 1 only for the powder feed pipe 8-1.
  • the angle between the conveying direction 10 and the longitudinal axis 2 of the powder feeder 1 is preferably 20 degrees or less.
  • the powder feeder 1 of the embodiment has a through hole 11 through which a laser beam 9 can be focused through the powder feeder 1 on the exiting through the annular opening 7 powder to melt the powder in the micro-cladding process ,
  • FIG. 1 shows three sectional planes II, III and IV which indicate the location of the cross sections through the powder feed device 1 illustrated in FIGS. 2, 3 and 4, where in the sectional plane II of Figure 2, the sectional plane III of Figure 3 and the sectional plane IV of Figure 4 are assigned.
  • a sectional area I is entered, along which runs along the longitudinal section of Figure 1.
  • the sectional plane II is approximately at the level of the second end 5 of the nozzle head 3 of the powder feeder 1.
  • the center of the cross section takes the through hole 11 a.
  • the Pulverzu Foodrohrtechnischen 8-1, 8-2 and 8-3 are arranged equidistantly from each other. Measured from the longitudinal axis 2, the angle between any two adjacent Pulverzu GmbHtechnischen 8-1, 8-2, 8-3 120 degrees.
  • the sectional plane III lies between the first end 4 and the second end 5 of the nozzle head 3 and extends through the cavity 6, which here has an annular cross-sectional area.
  • An outer surface 14 of the cavity 6 has a first distance 12 from an inner surface 15 of the cavity 6.
  • the cross-sectional area of the throughbore 11 in the sectional plane III is less than that in the sectional plane II.
  • the throughbore 11 can also be over their length have a constant cross-sectional area.
  • the sectional plane IV intersects the nozzle head 3 near its first end 4.
  • a second distance 13 between the outer surface 14 and the inner surface 15 of the cavity 6 is smaller in the example shown than the first distance 12 in Figure 3. But it is also possible to Diameter of the cavity 6 to keep constant. Since the nozzle head 3 tapers toward its first end 4 and with it the cavity 6, the cross-sectional area of the cavity is also reduced, whereby the powder supplied through the powder feed pipes 8-1, 8-2, 8-3 over the entire cross-sectional area of the Cavity 6 is distributed.

Abstract

The invention relates to a powder supply device (1) for a laser powder welding device and a laser powder welding device having such a powder supply device (1). The powder supply device (1) comprises a nozzle head (3) which tapers along a longitudinal axis (2) of the powder supply device (1) in the direction to a first end (4) and has a cavity (6). The cavity (6) is arranged radially about the longitudinal axis (2) in an interior of the nozzle head (3) and tapers to the first end (4) of the nozzle head (3). The cavity (6) opens out into an annular opening (7) which is arranged at the first end (4) for discharging a powder. The powder supply device (1) has a plurality N of powder feed lines (8-1, 8-2, 8-3) which extend through a second end (5) of the nozzle head (3), which lies opposite the first end (4) of the nozzle head, in the direction to the cavity (6) and are designed to direct the powder from a powder reservoir into the cavity (6).

Description

Pulverdüse für eine Laserpulverauftragsschweißvorrichtung  Powder nozzle for a Laserpulverauftragsschweißvorrichtung
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Pulverzuführeinrichtung für eine Laserpulverauftragsschweißvorrichtung und eine Laserpulverauftragsschweißvorrichtung mit einer solchen Pulverzuführeinrichtung sowie ihre Verwendung zum Ergänzen, Aufbauen oder Reparieren eines Werkstücks. The invention relates to a powder feeder for a laser powder deposition welding apparatus and a laser powder deposition welding apparatus with such a powder feeder, and to their use for supplementing, constructing or repairing a workpiece.
Technischer Hintergrund Beim Laserpulverauftragsschweißen wird ein feines metallisches Pulver auf eine Stelle eines Werkstücks aufgebracht und dort mit einem Laser aufgeschmolzen und mit dem Werkstück verschmolzen. Hierzu wird üblicherweise kontinuierlich eine bestimmte Menge Pulver aufgebracht und aufgeschmolzen, wobei die Pulverzuführung und der Laser über das beziehungsweise relativ zu dem Werkstück bewegt werden. Auf diese Weise kann dem Werkstück Material hinzugefügt werden, so dass es ergänzt oder repariert werden kann. Für eine Reparatur kann beispielsweise eine beschädigte Stelle des Werkstücks ausgebohrt und anschließend im Zuge des Laserpulverauftragsschweißens die ausgebohrte Stelle aufgefüllt werden. Auch ein schrittweises Aufbauen eines Werkstücks kann auf diese Weise erfolgen. Von besonderer Bedeutung sind solche Verfahren insbesondere dort, wo mit großen monokristallinen Werkstücken gear- beitet wird wie zum Beispiel bei der Fertigung oder dem sogenannten Refurbishment (Überarbeitung) von Gasturbinen. Background Art In laser powder build-up welding, a fine metallic powder is applied to a location of a workpiece where it is melted by a laser and fused to the workpiece. For this purpose, a certain amount of powder is usually applied and melted continuously, wherein the powder feed and the laser are moved over or relative to the workpiece. In this way, material can be added to the workpiece so that it can be supplemented or repaired. For a repair, for example, a damaged point of the workpiece can be drilled and then the drilled point can be filled in the course of Laserpulverauftragsschweißens. A gradual buildup of a workpiece can be done in this way. Such processes are of particular importance in particular where large monocrystalline workpieces are being worked on, for example in the manufacture or refurbishment of gas turbines.
Bei derartigen Verfahren hat die Auswahl geeigneter Parameter für die Menge des zuzuführenden Pulvers, die Laserleistung, den Laserdurchmesser und die Relativgeschwindigkeit, mit der die Pulverzuführung und der Laser über das Werkstück geführt werden, einen großen Einfluss auf die Eigenschaften des Prozesses. Für gute und vor allem reproduzierbare Ergebnisse ist eine genaue Einstellung und Einhaltung der gewählten Parameter von großer Wichtigkeit. Daher ist es unter anderem erstrebenswert, die innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zugeführte Menge des Pulvers möglichst konstant halten zu können, so dass gleichbleibende Eigenschaften beim Aufschmelzen durch den Laser garantiert werden können. Beispielsweise kann die Leistung des Lasers so eingestellt werden, dass die bestimmte Menge des Pulvers vollständig aufgeschmolzen wird, so dass keine Kristallisationskeime in der Schmelze verbleiben, ohne es jedoch zu einer nennenswerten Verdampfung des aufgeschmolzenen Pulvers aufgrund einer zu hohen Laserleistung kommen zu lassen. Würde hierbei die Pulvermenge zu stark variieren, könnte es dazu kommen, dass entweder zuviel Material des Werkstücks aufgeschmolzen wird oder verdampft, oder aber, dass das aufgebrachte Pulver nicht vollständig aufgeschmolzen werden kann, so dass störende Kristallisationskeime in der Teilschmelze verbleiben, die eine epitaktische Fortsetzung der Kristallstruktur des unterliegenden Werkstücks stören. Die üblicherweise eingesetzten konventionellen Düsensysteme zur Pulverzuführung in die Laserschmelze sind für den Einsatz im Rahmen von weiten Laserleistungsbereichen von ungefähr 100 Watt bis zu mehreren Kilowatt vorgesehen. Außerdem sind diese Düsensysteme für vielfältige Anwendungen wie beispielsweise Beschichtungsanwendungen, Werkstoffe oder Werkstoffkombinati - onen vorgesehen. Bei den hier im Vordergrund stehenden Anwendungen im Rahmen eines sogenannten Micro-Cladding-Prozesses werden relativ kleine Pulverzuführraten von etwa 100 bis 400 Milligramm pro Minute, ein relativ kleiner Pulverfocus von 600 Mikrometern und weniger in der Wechselwirkungszone von Laserstrahlung, Pulverwerkstoff und Grundwerkstoff benötigt. Die dabei eingesetzten Pulverwerkstoffe werden in einer begrenzten Kornfraktion von 25 bis 50 Mikrometern Durchmesser verwendet. Die Pulverpartikel sollen dabei möglichst sphä- risch geformt sein. Wird zu sehr von diesen Vorgaben abgewichen, beispielsweise weil zu viele nichtsphärische Körner oder Körner mit einem Durchmesser kleiner als 20 Mikrometern enthalten sind, kann sich die Förderbarkeit des Pulvers in der Pulverdüse verschlechtern, wodurch die Pulverdüse verstopfen kann. Die Erfindung führt daher eine Pulverzuführeinrichtung ein, die speziell auf die Erfordernisse des Micro- Cladding-Prozesses abgestimmt ist. In such processes, the selection of suitable parameters for the amount of powder to be supplied, the laser power, the laser diameter and the relative speed with which the powder feed and the laser are passed over the workpiece, has a great influence on the properties of the process. For good and above all reproducible results Precise adjustment and compliance with the selected parameters are of great importance. Therefore, among other things, it is desirable to be able to keep the amount of powder supplied within a certain period of time as constant as possible, so that the same properties can be guaranteed during the melting by the laser. For example, the power of the laser can be adjusted so that the specific amount of the powder is completely melted, so that no nuclei remain in the melt, but without causing any significant evaporation of the molten powder due to too high a laser power. If the amount of powder would vary too much, it could happen that either too much material of the workpiece is melted or evaporated, or that the applied powder can not be completely melted so that disturbing crystallization nuclei remain in the partial melt, which is an epitaxial continuation disturb the crystal structure of the underlying workpiece. The conventionally used conventional nozzle systems for powder feed into the laser melt are intended for use in the context of wide laser power ranges from about 100 watts to several kilowatts. In addition, these nozzle systems are intended for a variety of applications such as coating applications, materials or material combinations. The applications in the foreground in the context of a so-called micro-cladding process require relatively small powder feed rates of about 100 to 400 milligrams per minute, a relatively small powder focus of 600 micrometers and less in the interaction zone of laser radiation, powder material and base material. The powder materials used are used in a limited grain fraction of 25 to 50 micrometers in diameter. The powder particles should be shaped as spherically as possible. If too much is deviated from these requirements, for example, because too many non-spherical grains or grains with a diameter smaller than 20 microns are included, the conveyance of the powder in The powder nozzle worsen, which can clog the powder nozzle. The invention therefore introduces a powder feeder which is specially adapted to the requirements of the micro-cladding process.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Ein erster Aspekt der Erfindung führt daher eine Pulverzu- führeinrichtung für eine Laserpulverauftragsschweißvorrich- tung ein. Die Pulverzuführeinrichtung weist einen sich entlang einer Längsachse der Pulverzuführeinrichtung zu einem ersten Ende verjüngenden Düsenkopf mit einem Hohlraum auf. Der Hohlraum ist in einem Inneren des Düsenkopfes radial um die Längsachse angeordnet und verjüngt sich zu dem erstenA first aspect of the invention therefore introduces a powder feed device for a laser powder deposit welding device. The powder feed device has a nozzle head with a cavity that tapers to a first end along a longitudinal axis of the powder feed device. The cavity is disposed in an interior of the nozzle head radially about the longitudinal axis and tapers to the first
Ende des Düsenkopfes. Der Hohlraum mündet in eine an dem ersten Ende angeordnete ringförmige Öffnung zum Auslassen eines Pulvers. Die Pulverzuführeinrichtung besitzt eine Mehrzahl N von Pulverzuführrohrleitungen, die sich durch ein dem ersten Ende des Düsenkopfes gegenüberliegenden zweites Ende desEnd of the nozzle head. The cavity opens into an annular opening at the first end for discharging a powder. The powder feeder has a plurality N of powder feeder tubing extending through a second end of the first end of the nozzle head
Düsenkopfes zu dem Hohlraum erstrecken und dazu ausgebildet sind, das Pulver von einem Pulverreservoir in den Hohlraum zu leiten . Die Pulverzuführeinrichtung der Erfindung bietet den Vorteil einer besonders homogenen Pulververteilung in der Wechselwirkungszone, indem mehrere Pulverzuführrohrleitungen in einen Hohlraum innerhalb des Düsenkopfes münden, der sich wiederum in einer ringförmigen Öffnung zum bearbeiteten Werkstück hin öffnet. Die Pulverzuführeinrichtung kann ohne Hinterschnei - düngen innerhalb des Düsenkopfes gefertigt werden, so dass Pulveransammlungen und Verstopfungen, die den gleichmäßigen Transport des Pulvers behindern würden, vermieden werden können. Die Pulverzuführeinrichtung kann auch kippbar eingesetzt werden, wodurch eine 3D- beziehungsweise 360° -orbital -Bearbeitung möglich wird, was insbesondere bei unregelmäßig geformten Werkstücken vorteilhaft ist. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pulverzuführeinrichtung erlauben den Einsatz von Pulver mit einer kleineren Kornfraktion von beispielsweise 5 bis 20 Mikrometern Durchmesser sowie von Pulvern mit einem höheren Kleinanteil, bei- spielsweise mit einem Anteil von bis zu 5 Prozent von Körnern mit einem Durchmesser von weniger als 20 Mikrometern, ohne dass es zu Agglomerationen innerhalb der Pulverzuführeinrichtung kommt. Dadurch kann der Aufwand für das Sieben des Pulvers zur Verbesserung der Forderbarkeit des Pulvers reduziert werden, was eine kostengünstigere Durchführung des Micro-Düsenkopfes extend to the cavity and are adapted to direct the powder from a powder reservoir into the cavity. The powder feeder of the invention offers the advantage of a particularly homogeneous powder distribution in the interaction zone in that a plurality of powder feed pipes open into a cavity within the nozzle head, which in turn opens in an annular opening to the machined workpiece. The powder feeder can be manufactured without undercutting within the nozzle head, so that accumulations of powder and blockages which would hinder the uniform transport of the powder can be avoided. The powder feeder can also be used tiltably, whereby a 3D or 360 ° -orbital processing is possible, which is particularly advantageous for irregularly shaped workpieces. Embodiments of the powder feed device according to the invention allow the use of powders having a smaller grain fraction of, for example, 5 to 20 micrometers in diameter and powders having a higher low content, for example up to 5 percent of grains having a diameter of less than 20 micrometers. without causing agglomeration within the powder feeder. As a result, the effort for sifting the powder to improve the ability of the powder to be dispensed with can be reduced, which results in a more cost-effective implementation of the powder.
Cladding-Prozesses ermöglicht. Der Einsatz von feineren Pulvern (Kornfraktion 5 bis 20 Mikrometer Durchmesser) kann zudem neue Anwendungen für den Micro-Cladding-Prozess erschließen. Hierbei sind insbesondere kleinere oder größere Auf- tragsraten denkbar. Auch können andere Legierungen und Legierungskombinationen schweißbar werden. Cladding process allows. The use of finer powders (particle size 5 to 20 microns in diameter) can also open up new applications for the micro-cladding process. In particular, smaller or larger order rates are conceivable. Also, other alloys and alloy combinations can become weldable.
Jede Pulverzuführrohrleitung ist vorzugsweise zu ihren beiderseitig benachbarten Pulverzuführrohrleitungen gleich- beabstandet angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass entlang des Umfangs der ringförmigen Öffnung die gleiche Menge Pulver pro Zeiteinheit zugeführt wird, was eine besonders gleichmäßige Zuführung und Verteilung des Pulvers in der Wechselwirkungszone bedingt. In allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Pulverzuführvorrichtung besitzt jede Pulverzuführrohrleitung denselben Durchmesser. Each Pulverzuführrohrleitung is preferably equally spaced from their mutually adjacent Pulverzuführrohrleitungen. This ensures that the same amount of powder per unit time is supplied along the circumference of the annular opening, which causes a particularly uniform supply and distribution of the powder in the interaction zone. In all embodiments of the powder feeder according to the invention, each powder feed tube has the same diameter.
Jede Pulverzuführrohrleitung kann ausgebildet sein, das Pulver entlang einer Förderrichtung in den Hohlraum zu leiten. Dabei ist vorzugsweise eine Hauptrichtungskomponente der Förderrichtung parallel zu der Längsachse der Pulverzuführeinrichtung ausgerichtet. Dies bedeutet, dass das Pulver in den Pulverzuführrohrleitungen relativ zu der Längsachse der Pulverzuführeinrichtung eine kleinere Bewegung senkrecht zu der Längsachse als parallel zu der Längsachse vollzieht. Dadurch wird ein möglichst geringer Förderwiderstand der Pulverzuführrohrleitungen auf das geförderte Pulver bedingt. Ein hoher Förderwiderstand würde Stockungen des Pulvers und damit Pulveransammlungen und Verstopfungen begünstigen. Each powder feed tube may be configured to direct the powder into the cavity along a conveying direction. In this case, a main direction component of the conveying direction is preferably aligned parallel to the longitudinal axis of the powder feed device. This means that the powder in the powder feed pipes relative to the longitudinal axis of the powder feeder performs a smaller movement perpendicular to the longitudinal axis than parallel to the longitudinal axis. As a result, the lowest possible delivery resistance of the powder feed pipes to the conveyed powder is required. One high flow resistance would favor stagnation of the powder and thus powder accumulation and blockages.
Dabei kann ein Winkel zwischen der Förderrichtung und der Längsache besonders bevorzugt höchstens 20 Grad betragen.In this case, an angle between the conveying direction and the longitudinal axis can be particularly preferably at most 20 degrees.
Dadurch wird das Pulver über eine verhältnismäßig lange Strecke langsam an den Hohlraum im Düsenkopf herangeführt. As a result, the powder is brought slowly over a relatively long distance to the cavity in the nozzle head.
Ein Abstand zwischen einer beliebigen der Pulverzuführrohr- leitungen und der Längsachse nimmt vorzugsweise von dem zweiten Ende des Düsenkopfes in Richtung auf das erste Ende des Düsenkopfes ab. A distance between any one of the powder feed tubes and the longitudinal axis preferably decreases from the second end of the nozzle head toward the first end of the nozzle head.
Die Mehrzahl N der Pulverzuführrohrleitungen beträgt vorzugs- weise wenigstens drei. Eine größere Anzahl von Pulverzuführrohrleitungen macht die Fertigung der Pulverzuführeinrichtung schwieriger, führt jedoch zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Pulvers entlang des Umfangs der ringförmigen Öffnung. Die Verwendung von nur einer oder zwei Pulverzuführrohrleitungen hat sich als unvorteilhaft erwiesen, da sich das Pulver hierbei nur schlecht verteilt. The plurality N of powder feed pipes is preferably at least three. A larger number of powder supply piping makes the manufacture of the powder feeder more difficult, but results in a more uniform distribution of the powder along the circumference of the annular opening. The use of only one or two Pulverzuführrohrleitungen has proved to be unfavorable because the powder is distributed poorly.
Die ringförmige Öffnung weist bevorzugt einen Durchmesser von 1,5 Millimeter oder weniger auf. Der relativ geringe Durch- messer bedingt eine präzise Platzierung des Pulvers in derThe annular opening preferably has a diameter of 1.5 millimeters or less. The relatively small diameter requires a precise placement of the powder in the
Wechselwirkungszone und einen Pulverfocus, der besonders für den Micro-Cladding-Prozess geeignet ist. Außerdem kann die erfindungsgemäße Pulverzuführeinrichtung besonders kompakt beziehungsweise kleiner aufgebaut werden, wenn der Durchmes- ser der ringförmigen Öffnung gering gewählt wird. Interaction zone and a powder focus, which is particularly suitable for the micro-cladding process. In addition, the powder feed device according to the invention can be made particularly compact or smaller if the diameter of the annular opening is selected to be low.
Der Hohlraum kann eine Außenfläche und eine Innenfläche aufweisen, welche jeweils wenigstens näherungsweise kegelstumpf- förmig ausgebildet sind. Dadurch bekommt der Hohlraum selbst eine konische Form, was eine verbesserte Fokussierung des Pulvers ermöglicht. Eine Querschnittsfläche des Hohlraums senkrecht zur Längsachse nimmt vorzugsweise zum ersten Ende der Pulverzuführeinrichtung hin ab, wodurch eine Fokussierung des Pulvers erreicht wird. The cavity may have an outer surface and an inner surface, each of which is at least approximately truncated cone-shaped. This gives the cavity itself a conical shape, allowing for improved focusing of the powder. A cross-sectional area of the cavity perpendicular to the longitudinal axis preferably decreases toward the first end of the powder feeder, thereby focussing the powder.
Besonders bevorzugt ist der Düsenkopf rotationssymmetrisch ausgebildet, was zu einer besonders gleichmäßigen Verteilung des Pulvers führt. Die Pulverzuführrohrleitungen sind dann vorzugsweise in Winkelabständen von 360 Grad geteilt durch die Mehrzahl N um die Längsachse herum angeordnet; bei N=3 beträgt der Winkelabstand zwischen jeweils zwei benachbarten Pulverzuführrohrleitungen demzufolge vorzugsweise 120 Grad. Particularly preferably, the nozzle head is rotationally symmetrical, which leads to a particularly uniform distribution of the powder. The powder feed pipes are then preferably arranged at angular intervals of 360 degrees divided by the plurality N about the longitudinal axis; Accordingly, at N = 3, the angular distance between each two adjacent powder feed pipes is preferably 120 degrees.
Der Düsenkopf kann eine von dem Hohlraum getrennte Durchboh- rung entlang der Längsachse aufweisen. Die Durchbohrung kann eine Öffnung am ersten Ende des Düsenkopfes besitzen. Die Durchbohrung bietet den Vorteil, dass der im Rahmen des The nozzle head may have a bore separate from the cavity along the longitudinal axis. The through-hole may have an opening at the first end of the nozzle head. The puncture offers the advantage that under the
Micro-Cladding-Prozesses zum Aufschmelzen des Pulvers eingesetzte Laser durch die Pulverzuführeinrichtung hindurch auf das Werkstück gerichtet werden kann, so dass der Zugang zu der Wechselwirkungszone nicht durch die Pulverzuführeinrichtung behindert wird. Außerdem wird eine Ausrichtung des Micro-cladding process for melting the powder used laser can be directed through the powder feeder to the workpiece so that the access to the interaction zone is not obstructed by the powder feeder. In addition, an orientation of the
Laserstrahle parallel zur Längsachse der Pulverzuführeinrichtung möglich, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Laser- leistung über die Querschnittsfläche der Wechselwirkungszone erreicht wird, was zu gleichmäßigeren Ergebnissen führt. Laser beams parallel to the longitudinal axis of the powder feeder possible, whereby a uniform distribution of the laser power over the cross-sectional area of the interaction zone is achieved, resulting in more uniform results.
Die Öffnung der Durchbohrung weist vorzugsweise einen Durchmesser von 1 Millimeter oder weniger (und weniger als der Durchmesser der ringförmigen Öffnung des Hohlraums) auf. Allgemein sollte der Durchmesser der Durchbohrung möglichst wenig größer als der Durchmesser des Lasers sein, da eine Vergrößerung des Durchmessers der Durchbohrung über das minimal notwendige Maß hinaus eine Platzierung des Pulvers in steigendem Abstand zum Zentrum des Laserstrahls zur Folge hat. Außerdem kann die erfindungsgemäße Pulverzuführeinrichtung besonders kompakt beziehungsweise kleiner aufgebaut wer- den, wenn der Durchmesser der Durchbohrung gering gewählt wird . The opening of the throughbore preferably has a diameter of 1 millimeter or less (and less than the diameter of the annular opening of the cavity). In general, the diameter of the through hole should be as little as possible larger than the diameter of the laser, since an increase in the diameter of the through hole beyond the minimum necessary extent, a placement of the powder in increasing distance from the center of the laser beam result. In addition, the powder feed device according to the invention can be constructed to be particularly compact or smaller. the, if the diameter of the through hole is chosen low.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung führt eine Laserpulverauf- tragsschweißvorrichtung ein. Die Laserpulverauftragsschweißvorrichtung besitzt ein Pulverreservoir für ein Pulver, eine Pulverzuführeinrichtung mit Pulverzuführrohrleitungen, die mit dem Pulverreservoir verbunden sind, und einen Laser, der ausgebildet ist, eine von der Pulverzuführeinrichtung auf ein Werkstück aufgetragene Menge des Pulvers aufzuschmelzen. Die Pulverzuführeinrichtung ist dabei gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildet. A second aspect of the invention introduces a laser powder deposition welding apparatus. The laser powder deposition welding apparatus has a powder reservoir for a powder, a powder feeder having powder supply piping connected to the powder reservoir, and a laser configured to melt an amount of the powder applied to a workpiece by the powder feeder. The powder feeder is formed according to the first aspect of the invention.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer solchen Laserpulverauftragsschweißvorrichtung zum Ergänzen, Aufbauen oder Reparieren eines Werkstücks, vorzugsweise einer Gasturbinenkomponente. Another aspect of the invention relates to the use of such a laser powder deposition welding apparatus for supplementing, building or repairing a workpiece, preferably a gas turbine component.
Kurzbeschreibung der Abbildungen Brief description of the pictures
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Abbildungen eines Ausbildungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Pulverzuführeinrichtung für eine Laserpulverauftragsschweißvorrichtung im Längsschnitt; und The invention will be described in more detail below with reference to figures of a training example. FIG. 1 shows a longitudinal section of a powder feed device according to the invention for a laser powder deposit welding device; and
Die Figuren 2, 3 und 4 jeweils eine Querschnittszeichnung durch die Pulverzuführeinrichtung entlang der Querschnittslinien II, III und IV von Figur 1. FIGS. 2, 3 and 4 each show a cross-sectional drawing through the powder supply device along the cross-sectional lines II, III and IV of FIG. 1.
Detaillierte Beschreibung der Abbildungen Detailed description of the pictures
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Pulverzuführeinrichtung 1 für eine Laserpulverauftragsschweißvorrichtung im Längsschnitt. Die Pulverzuführeinrichtung 1 des Ausführungsbei - spiels der Figur 1 ist um eine Längsachse 2 rotationssymmetrisch aufgebaut und besitzt einen Düsenkopf 3. Im Inneren des Düsenkopfes 3 ist ein Hohlraum 6 angeordnet, der sich an einem ersten Ende 4 des Düsenkopfes 3 in eine ringförmige Öffnung 7 mündet. Durch ein dem ersten Ende 4 gegenüberliegendes zweites Ende 5 reichen Pulverzuführrohrleitungen 8-1 und 8-2 in den Düsenkopf 3, die ein nicht dargestelltes Pulverreservoir mit dem Hohlraum 6 verbinden und ein im Pulverreservoir vorrätiges Pulver zu dem Hohlraum 6 leiten. In der Figur 1 nicht dargestellt ist eine Pulverzuführrohrleitung 8- 3. Die genaue räumliche Lage der Pulverzuführrohrleitungen 8- 1, 8-2 und 8-3 wird in Figur 2 klarer dargestellt. FIG. 1 shows a longitudinal section of a powder feed device 1 according to the invention for a laser powder deposit welding device. The powder feeder 1 of the embodiment - 1 is formed about a longitudinal axis 2 rotationally symmetrical and has a nozzle head 3. In the interior of the nozzle head 3, a cavity 6 is arranged, which opens at a first end 4 of the nozzle head 3 in an annular opening 7. Through a first end 4 opposite the second end 5 rich Pulverzuführrohrleitungen 8-1 and 8-2 in the nozzle head 3, which connect a non-illustrated powder reservoir with the cavity 6 and direct a powder in the powder reservoir vorrätiges powder to the cavity 6. Not shown in the figure 1 is a Pulverzuführrohrleitung 8- 3. The exact spatial position of the Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2 and 8-3 is shown in Figure 2 clear.
Der Übergang zwischen den Pulverzuführrohrleitungen und dem Hohlraum wird bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung vorzugsweise linear ausgestaltet, so dass es das durch die Pulverzuführrohrleitungen zugeführte Pulver nicht an dem Übergang verklumpt. Der Hohlraum 6 des Ausführungsbeispiels der Figur 1 ist konisch ausgebildet, das heißt, er besitzt die Form eines Hohlkegelstumpfes, wobei ein Durchmesser des Hohlkegelstumpfes zum ersten Ende 4 hin abnimmt. Die Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2, 8-3 sind ausgebildet, das Pulver entlang einer jeweiligen Förderrichtung 10 zu leiten, die in Figur 1 nur für die Pulverzuführrohrleitung 8-1 darge- stellt ist. Der Winkel zwischen der Förderrichtung 10 und der Längsachse 2 der Pulverzuführeinrichtung 1 beträgt vorzugsweise 20 Grad oder weniger. The transition between the powder feed pipes and the cavity is preferably made linear in advantageous embodiments of the invention, so that it does not clump the powder fed through the powder feed pipes at the transition. The cavity 6 of the embodiment of Figure 1 is conical, that is, it has the shape of a hollow truncated cone, wherein a diameter of the hollow truncated cone to the first end 4 decreases towards. The powder feed pipes 8-1, 8-2, 8-3 are designed to guide the powder along a respective conveying direction 10, which is shown in FIG. 1 only for the powder feed pipe 8-1. The angle between the conveying direction 10 and the longitudinal axis 2 of the powder feeder 1 is preferably 20 degrees or less.
Entlang der Längsachse 2 weist die Pulverzuführeinrichtung 1 des Ausführungsbeispiels eine Durchbohrung 11 auf, durch die ein Laserstrahl 9 durch die Pulverzuführeinrichtung 1 hindurch auf das durch die ringförmige Öffnung 7 austretende Pulver fokussiert werden kann, um das Pulver im Rahmen des Micro-Cladding-Prozesses aufzuschmelzen . Along the longitudinal axis 2, the powder feeder 1 of the embodiment has a through hole 11 through which a laser beam 9 can be focused through the powder feeder 1 on the exiting through the annular opening 7 powder to melt the powder in the micro-cladding process ,
In Figur 1 sind drei Schnittebenen II, III und IV eingetragen, die den Ort der in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Querschnitte durch die Pulverzuführeinrichtung 1 angeben, wo- bei die Schnittebene II der Figur 2, die Schnittebene III der Figur 3 und die Schnittebene IV der Figur 4 zugeordnet sind. In den Figuren 2, 3 und 4 ist eine Schnittfläche I eingetragen, an der entlang der Längsschnitt der Figur 1 verläuft. FIG. 1 shows three sectional planes II, III and IV which indicate the location of the cross sections through the powder feed device 1 illustrated in FIGS. 2, 3 and 4, where in the sectional plane II of Figure 2, the sectional plane III of Figure 3 and the sectional plane IV of Figure 4 are assigned. In Figures 2, 3 and 4, a sectional area I is entered, along which runs along the longitudinal section of Figure 1.
Die Schnittebene II liegt ungefähr auf der Höhe des zweiten Endes 5 des Düsenkopfes 3 der Pulverzuführeinrichtung 1. Die Mitte des Querschnitts nimmt die Durchbohrung 11 ein. Im Inneren des Düsenkopfes sind die Pulverzuführrohrleitungen 8- 1, 8-2 und 8-3 zueinander gleichbeabstandet angeordnet. Von der Längsachse 2 gemessen beträgt der Winkel zwischen jeweils zwei benachbarten Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2, 8-3 120 Grad. Die Schnittebene III liegt zwischen dem ersten Ende 4 und dem zweiten Ende 5 des Düsenkopfes 3 und verläuft durch den Hohlraum 6, der hier eine ringförmige Querschnittsfläche besitzt. Eine Außenfläche 14 des Hohlraums 6 besitzt einen ersten Abstand 12 zu einer Innenfläche 15 des Hohlraums 6. Im gezeig- ten Beispiel ist die Querschnittsfläche der Durchbohrung 11 in der Schnittebene III geringer als die in der Schnittebene II. Ebenso kann die Durchbohrung 11 aber auch über ihre Länge eine konstante Querschnittsfläche aufweisen. Die Schnittebene IV schneidet den Düsenkopf 3 nahe an seinem ersten Ende 4. Ein zweiter Abstand 13 zwischen der Außenfläche 14 und der Innenfläche 15 des Hohlraums 6 ist im gezeigten Beispiel kleiner als der erste Abstand 12 in Figur 3. Es ist aber auch möglich, den Durchmesser des Hohlraums 6 kon- stant zu halten. Da sich der Düsenkopf 3 zu seinem ersten Ende 4 hin verjüngt und mit ihm der Hohlraum 6, verringert sich die Querschnittsfläche des Hohlraums ebenfalls, wodurch das durch die Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2, 8-3 zugeführte Pulver über die gesamte Querschnittsfläche des Hohl- raums 6 verteilt wird. Indem der Winkel zwischen der Förderrichtung 10 und der Längsachse 2 gering gewählt wird, erhöht sich die Strecke zwischen der Einmündung der Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2, 8-3, was eine gute Verteilung des Pulvers über die Querschnittsfläche des Hohlraums 6 begünstigt . The sectional plane II is approximately at the level of the second end 5 of the nozzle head 3 of the powder feeder 1. The center of the cross section takes the through hole 11 a. Inside the nozzle head, the Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2 and 8-3 are arranged equidistantly from each other. Measured from the longitudinal axis 2, the angle between any two adjacent Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2, 8-3 120 degrees. The sectional plane III lies between the first end 4 and the second end 5 of the nozzle head 3 and extends through the cavity 6, which here has an annular cross-sectional area. An outer surface 14 of the cavity 6 has a first distance 12 from an inner surface 15 of the cavity 6. In the example shown, the cross-sectional area of the throughbore 11 in the sectional plane III is less than that in the sectional plane II. The throughbore 11 can also be over their length have a constant cross-sectional area. The sectional plane IV intersects the nozzle head 3 near its first end 4. A second distance 13 between the outer surface 14 and the inner surface 15 of the cavity 6 is smaller in the example shown than the first distance 12 in Figure 3. But it is also possible to Diameter of the cavity 6 to keep constant. Since the nozzle head 3 tapers toward its first end 4 and with it the cavity 6, the cross-sectional area of the cavity is also reduced, whereby the powder supplied through the powder feed pipes 8-1, 8-2, 8-3 over the entire cross-sectional area of the Cavity 6 is distributed. By choosing the angle between the conveying direction 10 and the longitudinal axis 2 low, the distance between the confluence of the Pulverzuführrohrleitungen 8-1, 8-2, 8-3 increases, which provides a good distribution of Powder over the cross-sectional area of the cavity 6 favors.
Obwohl die Erfindung im Detail durch Ausführungsbeispiele von bevorzugten Ausführungsformen näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Variationen der Erfindung können vom Fachmann aus den gezeigten Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert wird, zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by way of embodiments of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples. Variations of the invention may be derived by those skilled in the art from the illustrated embodiments without departing from the scope of the invention as defined in the claims.

Claims

Patentansprüche claims
1. Eine Pulverzuführeinrichtung (1) für eine Laserpulver- auftragsschweißvorrichtung, 1. A powder feeder (1) for a laser powder order welding apparatus,
die Pulverzuführeinrichtung (1) aufweisend einen sich entlang einer Längsachse (2) der Pulverzuführeinrichtung (1) zu einem ersten Ende (4) verjüngenden Düsenkopf (3) mit einem in einem Inneren des Düsenkopfes (3) radial um die Längsachse (2) angeordneten, sich zu dem ersten Ende (4) des Düsenkopfes (3) verjüngenden Hohlraum (6), der in eine an dem ersten Ende (4) angeordnete ringförmige Öffnung (7) zum Auslassen eines Pulvers mündet,  the powder feed device (1) having a nozzle head (3) tapering along a longitudinal axis (2) of the powder feed device (1) to a first end (4) with one radially disposed about the longitudinal axis (2) in an interior of the nozzle head (3), a cavity (6) tapering towards the first end (4) of the nozzle head (3) and opening into an annular opening (7) at the first end (4) for discharging a powder,
wobei die Pulverzuführeinrichtung (1) eine Mehrzahl N von Pulverzuführrohrleitungen (8-1, 8-2, 8-3) aufweist, die sich durch ein dem ersten Ende (4) des Düsenkopfes (3) gegenüberliegenden zweites Ende (5) des Düsenkopfes (3) zu dem Hohlraum (6) erstrecken und dazu ausgebildet sind, das Pulver von einem Pulverreservoir in den Hohlraum (6) zu leiten.  wherein the powder feed device (1) has a plurality N of powder feed pipes (8-1, 8-2, 8-3) extending through a second end (5) of the nozzle head (5) opposite the first end (4) of the nozzle head (3). 3) extend to the cavity (6) and are adapted to direct the powder from a powder reservoir into the cavity (6).
2. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von Anspruch 1, 2. The powder feeder (1) of claim 1,
bei der jede Pulverzuführrohrleitung (8-1, 8-2, 8-3) zu ihren beiderseitig benachbarten Pulverzuführrohrleitungen (8-1, 8-2, 8-3) gleichbeabstandet angeordnet ist.  wherein each powder supply piping (8-1, 8-2, 8-3) is equidistantly spaced from its mutually adjacent powder supply piping (8-1, 8-2, 8-3).
3. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der Ansprüche 1 oder 2 , 3. The powder feeder (1) of one of claims 1 or 2,
bei der jede Pulverzuführrohrleitung (8-1, 8-2, 8-3) ausge- bildet ist, das Pulver entlang einer Förderrichtung (10) in den Hohlraum (6) zu leiten,  in which each powder feed pipe (8-1, 8-2, 8-3) is designed to guide the powder along a conveying direction (10) into the cavity (6),
wobei eine Hauptrichtungskomponente der Förderrichtung (10) parallel zu der Längsachse (2) der Pulverzuführeinrichtung (1) ausgerichtet ist. wherein a main direction component of the conveying direction (10) is aligned parallel to the longitudinal axis (2) of the powder feeder (1).
4. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von Anspruch 3, 4. The powder feeder (1) of claim 3,
bei der ein Winkel zwischen der Förderrichtung (10) und der Längsache (2) höchstens 20° beträgt.  in which an angle between the conveying direction (10) and the longitudinal axis (2) is at most 20 °.
5. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. The powder feeder (1) of one of the preceding claims,
bei der ein Abstand zwischen einer beliebigen der Pulverzuführrohrleitungen (8-1, 8-2, 8-3) und der Längsachse (2) von dem zweiten Ende (5) des Düsenkopfes (3) in Richtung auf das erste Ende (4) des Düsenkopfes (3) abnimmt.  wherein a distance between any of the powder feed pipes (8-1, 8-2, 8-3) and the longitudinal axis (2) from the second end (5) of the nozzle head (3) toward the first end (4) of the Nozzle head (3) decreases.
6. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. The powder feeder (1) of one of the preceding claims,
bei der die Mehrzahl N wenigstens drei beträgt .  where the plurality N is at least three.
7. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der 7. The powder feeder (1) of one of
vorhergehenden Ansprüche,  previous claims,
bei der die ringförmige Öffnung (7) einen Durchmesser von 1,5 Millimeter oder weniger aufweist.  wherein the annular opening (7) has a diameter of 1.5 millimeters or less.
8. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. The powder feeder (1) of one of the preceding claims,
bei der der Hohlraum (6) eine Außenfläche (14) und eine Innenfläche (15) aufweist, welche jeweils wenigstens nähe- rungsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sind.  in which the cavity (6) has an outer surface (14) and an inner surface (15) which are each at least approximately frusto-conical in shape.
9. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. The powder feeder (1) of one of the preceding claims,
bei der eine Querschnittsfläche des Hohlraums (6) senkrecht zur Längsachse (2) zum ersten Ende (4) der Pulverzuführeinrichtung (1) hin abnimmt.  wherein a cross-sectional area of the cavity (6) decreases perpendicular to the longitudinal axis (2) towards the first end (4) of the powder feeder (1).
10. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. The powder feeder (1) of one of the preceding claims,
bei der der Düsenkopf (3) rotationssymmetrisch ausgebildet ist . in which the nozzle head (3) is rotationally symmetrical.
11. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. The powder feeder (1) of one of the preceding claims,
bei der der Düsenkopf (3) eine von dem Hohlraum (6) getrennte Durchbohrung (11) entlang der Längsachse (2) auf- weist,  in which the nozzle head (3) has a through bore (11) separated from the cavity (6) along the longitudinal axis (2),
wobei die Durchbohrung (11) eine Öffnung am ersten Ende (4) des Düsenkopfes (3) besitzt.  wherein the throughbore (11) has an opening at the first end (4) of the nozzle head (3).
12. Die Pulverzuführeinrichtung (1) von Anspruch 11, 12. The powder feeder (1) of claim 11,
bei der die Öffnung der Durchbohrung (11) einen Durchmesser von 1 Millimeter oder weniger aufweist.  wherein the opening of the throughbore (11) has a diameter of 1 millimeter or less.
13. Eine Laserpulverauftragsschweißvorrichtung mit einem 13. A laser powder coating machine with a
Pulverreservoir für ein Pulver,  Powder reservoir for a powder,
einer Pulverzuführeinrichtung (1) mit Pulverzuführrohrleitungen (8-1, 8-2, 8-3), die mit dem Pulverreservoir verbunden sind, und  a powder feeder (1) with Pulverzuführrohrleitungen (8-1, 8-2, 8-3), which are connected to the powder reservoir, and
einem Laser, der ausgebildet ist, eine von der Pulverzuführeinrichtung (1) auf ein Werkstück aufgetragene Menge des Pulvers aufzuschmelzen,  a laser configured to melt a quantity of the powder applied to a workpiece by the powder feeder (1),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Pulverzuführeinrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.  the powder feeder (1) is designed according to one of the preceding claims.
14. Verwendung einer Laserpulverauftragsschweißvorrichtung gemäß Anspruch 13 zum Ergänzen, Aufbauen oder Reparieren eines Werkstücks, vorzugsweise einer Gasturbinenkomponente. 14. Use of a Laserpulverauftragsschweißvorrichtung according to claim 13 for supplementing, building or repairing a workpiece, preferably a gas turbine component.
EP13762759.2A 2012-10-01 2013-09-04 Powder nozzle for a laser powder welding device Withdrawn EP2872285A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13762759.2A EP2872285A2 (en) 2012-10-01 2013-09-04 Powder nozzle for a laser powder welding device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12186764.2A EP2712697A1 (en) 2012-10-01 2012-10-01 Powder feeding device for a laser powder application welding device
EP13762759.2A EP2872285A2 (en) 2012-10-01 2013-09-04 Powder nozzle for a laser powder welding device
PCT/EP2013/068220 WO2014053277A2 (en) 2012-10-01 2013-09-04 Powder nozzle for a laser powder welding device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2872285A2 true EP2872285A2 (en) 2015-05-20

Family

ID=47046387

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12186764.2A Withdrawn EP2712697A1 (en) 2012-10-01 2012-10-01 Powder feeding device for a laser powder application welding device
EP13762759.2A Withdrawn EP2872285A2 (en) 2012-10-01 2013-09-04 Powder nozzle for a laser powder welding device

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12186764.2A Withdrawn EP2712697A1 (en) 2012-10-01 2012-10-01 Powder feeding device for a laser powder application welding device

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150298258A1 (en)
EP (2) EP2712697A1 (en)
KR (1) KR20150063400A (en)
CN (1) CN104703747A (en)
RU (1) RU2015115925A (en)
WO (1) WO2014053277A2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2710226T3 (en) * 2013-10-30 2019-04-23 United Technologies Corp Reprocessing by welding by laser powder deposition for weldable nickel castings without fusion of the base metal belonging to gas turbine engines
DE102014200834A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Siemens Aktiengesellschaft Oscillating welding process
JP6359316B2 (en) * 2014-03-31 2018-07-18 三菱重工業株式会社 Three-dimensional laminating apparatus and three-dimensional laminating method
FR3046367A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-07 Nantes Ecole Centrale DEVICE FOR ADDITIVE MANUFACTURING BY PROJECTION AND POWDER FUSION
US10661343B2 (en) * 2017-05-02 2020-05-26 Additec Additive Technologies, LLC Smart additive manufacturing device
US11383316B2 (en) * 2017-10-16 2022-07-12 Karl F. HRANKA Wire arc hybrid manufacturing
KR102064757B1 (en) 2017-11-22 2020-01-13 한국생산기술연구원 Laser Deposition Apparatus Having Multiple Powder Providing System
CN108127118A (en) * 2018-01-19 2018-06-08 浙江万丰科技开发股份有限公司 A kind of metal powder laser 3D printing nozzle
FR3081365B1 (en) * 2018-05-28 2020-05-22 Beam METAL POWDER JET ANALYSIS SYSTEM AND METHOD
DE102019115531A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 ACunity GmbH Coaxial powder nozzle tip module for surface treatment of a workpiece
KR20210132822A (en) 2020-04-28 2021-11-05 두산공작기계 주식회사 Spindle head device of machine tool with laser powder material laminator
DE102020123753A1 (en) 2020-09-11 2022-03-17 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Apparatus and method for additive manufacturing of components in environments with different gravitation and with material of different fluidity

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4724299A (en) * 1987-04-15 1988-02-09 Quantum Laser Corporation Laser spray nozzle and method
US5477026A (en) * 1994-01-27 1995-12-19 Chromalloy Gas Turbine Corporation Laser/powdered metal cladding nozzle
US5837960A (en) * 1995-08-14 1998-11-17 The Regents Of The University Of California Laser production of articles from powders
DE10035622C2 (en) * 2000-07-21 2003-05-08 Precitec Kg Powder coating head
US20050056628A1 (en) * 2003-09-16 2005-03-17 Yiping Hu Coaxial nozzle design for laser cladding/welding process
US7259353B2 (en) * 2004-09-30 2007-08-21 Honeywell International, Inc. Compact coaxial nozzle for laser cladding
JP2011212730A (en) * 2010-04-01 2011-10-27 Hitachi Ltd Metal deposition method, and laser metal deposition apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2014053277A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20150298258A1 (en) 2015-10-22
RU2015115925A (en) 2016-11-27
WO2014053277A3 (en) 2014-06-05
CN104703747A (en) 2015-06-10
EP2712697A1 (en) 2014-04-02
KR20150063400A (en) 2015-06-09
WO2014053277A2 (en) 2014-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014053277A2 (en) Powder nozzle for a laser powder welding device
DE102011100456B4 (en) Extreme high-speed laser deposition welding process
DE19909390C1 (en) Laser powder deposition head, useful for tool or component coating or repair, rapid prototyping or rapid tooling processes, has a radially symmetrical flow calming channel arrangement between a swirl chamber and an annular outlet gap
EP1417072B1 (en) Method and device for drilling holes in workpieces by means of laser beams
WO2015092008A1 (en) Device and method for melting a material without a crucible and for atomizing the melted material in order to produce powder
DE3929960A1 (en) NOZZLE FOR A PLASMA BURNER AND METHOD FOR INPUTING A POWDER INTO THE PLASMA FLAME OF A PLASMA BURNER
DE102007054334A1 (en) Aerostatic bearing and process for its production
EP2207641A1 (en) Method for boring bottle-like holes having a defined geometry by means of pulsed laser radiation
EP2786834A1 (en) Nozzle for powder build-up laser welding
DE102007043146A1 (en) Processing head with integrated powder feed for build-up welding with laser radiation
WO2021047821A1 (en) Material deposition unit having a multiple material focus zone and method for build-up welding
WO2020245111A1 (en) Coaxial powder nozzle tip module for working on the surface of a workpiece
DE102004034777B4 (en) Apparatus for laser welding
DE102005028243C5 (en) Nozzle arrangement for a laser processing head
WO2014053278A1 (en) Powder conveying system for a laser powder build-up welding apparatus
DE102018125605A1 (en) Process for additive manufacturing of a component
EP3322548A1 (en) Vacuum sls method for the additive manufacture of metallic components
DE10154093B4 (en) Process for surface treatment by a powder material using a laser beam and apparatus for carrying out the method
WO2021255032A1 (en) Device and method for a melting process of a metal component
DE102021133636B4 (en) Powder feed nozzle, in particular for powder feed during laser deposition welding, and method for operating the powder feed nozzle
WO2023031234A1 (en) Nozzle device and method for laser deposition welding
EP3559301A1 (en) Nozzle construction for thermal spraying by means of a suspension or a precursor solution
WO2023152014A1 (en) Laser deposition welding method for producing coating layers on opposing surfaces of a component
DE102020103232A1 (en) Method for applying particles to a substrate
AT413197B (en) NOZZLE HEAD FOR THE APPLICATION OF POWDERED MATERIALS ON SUBSTRATES

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20150211

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20161207