EP3681667A1 - Verfahren zum beschichten eines substrats sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum beschichten eines substrats sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens

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EP3681667A1
EP3681667A1 EP18785814.7A EP18785814A EP3681667A1 EP 3681667 A1 EP3681667 A1 EP 3681667A1 EP 18785814 A EP18785814 A EP 18785814A EP 3681667 A1 EP3681667 A1 EP 3681667A1
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EP
European Patent Office
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laser beam
molten bath
substrate
coating
pulsed laser
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18785814.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schulz
Andreas Janssen
Kristian ARNTZ
Harald Schumacher
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Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Publication of EP3681667A1 publication Critical patent/EP3681667A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses

Definitions

  • the invention relates to a method for coating a substrate according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 8.
  • the method and the device thus relate in particular to a
  • Laser deposition welding in which the substrate can be protected by applying one or more metallic layers against mechanical, chemical, thermal or other influences.
  • the at least one newly formed, the substrate cohesively adherent layer can also be applied for functionalization for other application-specific reasons.
  • With a coating an original contour or function of a workpiece can be restored (repair welding).
  • Agglomerating usually several layers on top of each other, which can be formed on the substrate complex three-dimensional structures.
  • a method and a device of the type mentioned are from the
  • WO 2013/149872 A1 discloses the formation of a coating or three-dimensional structural elements on substrate surfaces by laser deposition welding, wherein the coating or the three-dimensional
  • Structural elements is formed with TiAl or are.
  • the TiAl is guided in wire or ribbon form in pure or alloyed form in each case as a single wire or a single band in the areas of influence of at least one laser beam.
  • the energy input for outgassing of the molten bath must be sufficient within an acceptable time.
  • the viscosity of the melt must be so low that its fluidity allows a sufficient wetting of the surface.
  • the power density required to reach the necessary temperature determines the lower limit for the
  • DE 10 2004 027 229 B4 likewise discloses a method for welding workpieces made of aluminum or an aluminum alloy, in which the welding point is acted upon by a first laser beam with a constant intensity over time and the welding point is acted on simultaneously with a second, pulsed laser beam, wherein the contact points of both laser beams overlap.
  • the workpieces are electrolytically oxidized, wherein the respective anodized layer is at least partially vaporized by the pulsed laser beam. Laser deposition welding is not disclosed.
  • the pulsed laser steel causes in the molten bath, which the high
  • the self-adjusting surface structure of the solidifying melt can be influenced. Ie.
  • the solidification topography following the physical conditions at the surface can be modified. This can e.g. be used microscopically to reduce the roughness of the surface or to selectively create a special structure of the surface. Macroscopically, it is possible to set a bead geometry which deviates from that which would result from being acted upon solely by a continuous laser beam.
  • melt-bath dynamics can drive out pores which arise during the welding process of the melt, so that pore-related process defects can be reduced.
  • better influenceability of the molten bath can lead to the process of build - up welding with regard to process stability and the
  • the spread of the melt and the wetting of the solid material with the melt material are based on the inventive method not only thermally energy controlled.
  • the acting vapor pressure force leads to a reduction of the thermal interaction time and thus to a reduction of the formation of intermetallic phases.
  • a so-called short-pulse laser is used to generate the pulsed laser beam, which emits pulses in the range of a few nanoseconds to a few hundred nanoseconds.
  • an ultrashort pulse laser can be used, which can provide pulses well below a nanosecond.
  • the short pulse durations mean that very high peak powers can be provided, many orders of magnitude higher than those achievable with continuous lasers. These peak powers are naturally only in the short time interval of the pulse emission, which are very small in the time average. The average power of such laser sources is often only a few tens of watts, while in the
  • Pulse peak a few million watts are possible.
  • the method according to the invention can be carried out in such a way that the point of impact of the pulsed laser beam lies on the molten bath within the point of impact of the first laser beam on the molten bath.
  • the location of the incident spot of the second laser beam on the molten bath relative to the spot of the first laser beam on the molten bath may be during the
  • the procedure is also varied in order to influence the possibilities of influencing the
  • the method according to the invention can be carried out such that the first laser beam and the second laser beam are directed onto the substrate from directions which are not parallel to one another.
  • the direction of the pulsed laser beam impinging on the molten bath is a relevant parameter for influencing the
  • Vapor pressure on the melt can be influenced.
  • the method according to the invention can be carried out such that the beam direction of the pulsed laser beam is changed relative to the substrate.
  • the change in the beam direction may be controlled or regulated during the coating process, depending on other parameters, e.g. depending on the location relative to the substrate.
  • the surface shape of the substrate along the longitudinal extent of a weld bead deliberately different weld bead shapes can be set up. It may also be that the surface shape of the substrate along the
  • Welding direction changes, for example, due to three-dimensional structures, so that it can be reacted with the aid of changing beam direction of the pulsed laser beam to change an undesirable change in the weld bead geometry.
  • the shape of the weld pool can be visually monitored by means of image processing means and, with appropriate control, the beam direction of the pulsed beam can be adjusted to maintain or set a desired weld pool shape.
  • the method according to the invention can be carried out in such a way that the filler material is fed in wire form or strip form. It would also be conceivable to apply the filler material in powder form directly to the substrate surface, so that a powder bed is produced, or an introduction of the pulverulent powder
  • Laser beam tracked the first laser beam this problem can be reduced by the spatial decoupling in particular when introducing the powder, ie without existing powder bed.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Beschichten eines Substrats, bei dem mittels eines ersten, zumindest streckenweise mit zumindest im Wesentlichen zeitlich konstanter Intensität betriebenen Laserstrahls und eines zweiten Laserstrahls ein Schmelzbad unter Beteiligung mindestens eines Zusatzwerkstoffes und eines Grundmaterials des Substrats gebildet wird, sowie bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der zweite Laserstrahl als gepulster Laserstrahl auf das Schmelzbad gerichtet wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Schmelzbad und seine Dynamik in dem kurzen Zeitraum des flüssigen Zustandes zu beeinflussen und z.B. über die Pulslaserparameter sowohl die Spreitung als auch die Benetzung des schmelzflüssigen Werkstoffes zu steigern und kontrolliert auszurichten.

Description

Verfahren zum Beschichten eines Substrats sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Das Verfahren und die Vorrichtung betreffen somit insbesondere ein
Laserauftragsschweißen, bei dem das Substrat durch Aufbringen einer oder mehrerer metallischer Schichten gegen mechanische, chemische, thermische oder sonstige Einflüsse geschützt werden kann. Die mindestens eine neu gebildete, dem Substrat stoffschlüssig anhaftende Schicht kann außerdem zur Funktionalisierung aus anderen anwendungsspezifischen Gründen aufgetragen werden. Mit einer Beschichtung kann auch eine ursprüngliche Kontur oder Funktion eines Werkstückes wieder hergestellt werden (Reparaturschweißen). Bei der additiven Fertigung werden mittels des
Auftragsschweißens in der Regel mehrere Schichten übereinander gesetzt, wodurch auf dem Substrat komplexe dreidimensionale Strukturen gebildet werden können.
Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus der
WO 2013/149872 A1 bekannt. Die genannte Druckschrift offenbart die Ausbildung einer Beschichtung oder dreidimensionaler Strukturelemente auf Substratoberflächen mittels Laserauftragsschweißens, wobei die Beschichtung oder die dreidimensionalen
Strukturelemente mit TiAl gebildet ist bzw. sind. Dabei wird das TiAl draht- oder bandförmig in reiner oder legierter Form jeweils als einzelner Draht oder einzelnes Band in den Einflussbereichen mindestens eines Laserstrahls geführt. Durch den
Wärmeeintrag der Laserstrahlung werden die unterschiedlichen Werkstoffe
aufgeschmolzen und miteinander vermischt. Beim Einsatz von mehreren Laserstrahlen können diese aus verschiedenen Richtungen um die zugeführten Bänder angeordnet werden. Es ist der Einsatz eines NdYAG-Lasers mit einer Leistung im Bereich von 1 kW bis 3 kW offenbart. Dabei handelt es sich offensichtlich um einen cw-Laser, der mit konstanter oder zeitlich modulierter Intensität betrieben wird. Der genannte Stand der Technik befasst sich insbesondere mit der effektiven Nutzung des speziell eingesetzten Zusatzwerkstoffes. Mit der Form des Schmelzbades oder einer durch den Prozess ausgebildeten Schweißraupe befasst sich der Stand der Technik nicht.
Beim Laserauftragsschweißen besteht die zentrale Herausforderung darin, die
Prozessenergie zeitlich und örtlich optimal in die Prozesszone einzubringen. Zum einen muss der Energieeintrag eine vom Werkstoff und vom Prozess abhängige untere Grenze überschreiten, um ein Schmelzbad mit geeigneten Eigenschaften zu erhalten. So ist das Laserauftragsschweißen maßgeblich geprägt durch die dynamischen
Verhältnisse im schmelzflüssigen Werkstoff. Zum einen muss der Energieeintrag für ein Ausgasen des Schmelzbades in akzeptabler Zeit hinreichend sein. Zudem muss die Viskosität der Schmelze so gering sein, dass ihre Fließfähigkeit eine hinreichende Benetzung der Oberfläche ermöglicht. Die Leistungsdichte, die erforderlich ist, um die notwendige Temperatur zu erreichen, bestimmt die untere Grenze für die
einzubringende zeitliche Energiedichte bei gegebener lokaler Energieverteilung.
Zum anderen kann es aufgrund zu hoher Temperaturen zu negativen Effekten kommen. Z. B. kommt es beim Beschichten mit artfremden Werkstoffen durch die
Wärmeeinwirkung verstärkt zur Bildung intermetallischer Phasen, die aufgrund ihrer meist spröden Eigenschaften die Verbindung der Beschichtung zum Substrat erheblich schwächen können. Darüber hinaus kann die Wärmeeinwirkung zum Verzug des Bauteils oder zur Schädigung des Substrats durch Beeinträchtigung der Mikrostruktur des Werkstoffes führen. So sind aus der Schweißtechnik z. B. Kaltrisse bekannt, die durch die Spannungsdifferenzen zwischen gehärtetem und angelassenem Bereich innerhalb der Wärmeeinflusszone induziert werden. Diese Probleme sind insbesondere bei der additiven Fertigung, d. h. bei mehrlagiger Beschichtung oftmals verstärkt aufzufinden.
Aus der EP 2 755 793 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strukturieren von Werkstückoberflächen durch Bearbeitung mit zwei energetischen Strahlungen bekannt. Dieser Stand der Technik betrifft nicht die Beschichtung eines Substrats sondern die Behandlung einer Werkstückoberfläche, um ihr ohne Zuführung eines Zusatzwerkstoffes eine geänderte Struktur zu geben. So kann mittels eines gepulsten Laserstrahls im Zusammenwirken mit einem kontinuierlichen Laserstrahl der Werkstückoberfläche z. B. eine wellenförmige Struktur aufgegeben werden.
Aus der DE 10 2008 022 142 B3 ist ein Verfahren zum Verschweißen von miteinander zu verbindenden Aluminiumteilen bekannt, bei dem die thermische Energie mittels zweier gepulster fokussierter Laserstrahlen in die Fügezone eingebracht wird. Die Strahlflecken folgen dabei mit einer gewissen Distanz aufeinander. Die Beschichtung eines Substrats ist nicht angesprochen.
Aus der DE 41 18 791 A1 ist ein Verfahren zum Schweißen von Aluminium bekannt, bei dem der Schwei ßprozess zunächst mit einem zeitlich konstanten Laserstrahl erfolgt, während gleichzeitig oder im Vorlauf auf die Schweißstelle Laserstrahlimpulse fokussiert werden. Dabei sollen gleichmäßige Schweißraupen ausgebildet werden. Ein Laserauftragsschweißen ist nicht offenbart.
Die DE 10 2004 027 229 B4 offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Schweißen von Werkstücken aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, bei dem die Schweißstelle mit einem ersten Laserstrahl mit zeitlich konstanter Intensität beaufschlagt wird und die Schweißstelle gleichzeitig mit einem zweiten, gepulsten Laserstrahl beaufschlagt wird, wobei sich die Einwirkstellen beider Laserstrahlen überschneiden. Die Werkstücke sind elektrolytisch oxidiert, wobei die jeweilige Eloxalschicht durch den gepulsten Laserstrahl zumindest stellenweise verdampft wird. Ein Laserauftragsschweißen wird nicht offenbart.
Aus der DE 101 31 883 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschweißen von Metallteilen bekannt, bei denen die Metallbauteile von einander entgegengesetzten Seiten mit Laserstrahlen im Wärmeleitungsmodus beaufschlagt werden, wobei im Wesentlichen der gesamte Schweißnahtquerschnitt aufgeschmolzen werden soll. Der Einsatz eines Pulslasers ist nicht offenbart wie auch das Auftragsschweißen nicht angesprochen ist. Der hier betroffenen Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche es erlauben, die Form des Schmelzbades im Hinblick auf ein verbessertes Ergebnis des Laserauftragsschweißens zur Verfügung zu stellen.
Dieses technische Problem wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 , bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der gepulste Laserstahl bewirkt im Schmelzbad, welches den hohen
Laserstrahlungsintensitäten schlagartig ausgesetzt ist, ein Verdampfen des
Werkstoffes. Mit dem Verdampfen geht ein starker Rückstoßdruck auf die
Werkstückoberfläche einher. Auf diese Weise ist es möglich, das Schmelzbad und seine Dynamik in dem kurzen Zeitraum des flüssigen Zustandes zu beeinflussen. Dies kann dazu genutzt werden, über die Pulslaserparameter sowohl die Spreitung als auch die Benetzung des schmelzflüssigen Werkstoffes zu steigern und kontrolliert
auszurichten. Zudem kann die sich einstellende Oberflächenstruktur der erstarrenden Schmelze beeinflusst werden. D. h. die Erstarrungstopographie, die den physikalischen Bedingungen an der Oberfläche folgt, kann modifiziert werden. Dies kann z.B. in mikroskopischer Hinsicht genutzt werden, um die Rauheit der Oberfläche zu verringern oder gezielt eine besondere Struktur der Oberfläche zu erzeugen. Makroskopisch kann eine Raupengeometrie eingestellt werden, die von derjenigen abweicht, die durch die Beaufschlagung allein durch einen kontinuierlichen Laserstrahl entstehen würde.
Des Weiteren kann die auf das Schmelzbad wirkende Kraft dazu führen, dass eine erhöhte Schmelzbaddynamik entsteht. Eine erhöhte Schmelzbaddynamik wiederum kann Poren, die beim Schwei ßprozess der Schmelze entstehen, heraustreiben, so dass durch Poren bedingte Prozessfehler verringert werden können. Zudem kann die bessere Beeinflussbarkeit des Schmelzbades dazu führen, dass der Prozess des Auftragsschweißens hinsichtlich der Prozessstabilität und der
Aufbaugenauigkeit verbessert werden kann. Die normalerweise sich einstellende Ungenauigkeit nach wenigen aufeinander aufgebauten Raupen oder Schichten kann erheblich reduziert werden. Bei hinreichend weit entwickelter Adaptivität des Verfahrens kann der Aufbauprozess vollständig kontrolliert werden, was die Notwendigkeit von Nach- und Zwischenschritten auf ein Minimum reduziert.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass auch bei gegenüber dem Stand der Technik niedrigeren Temperaturen des Schmelzbades eine Benetzung des festen Werkstoffes ermöglicht wird, da unabhängig von der Viskosität der Schmelze die Druckwirkung des verdampfenden Materials eine verbesserte Benetzung bewirkt.
Die Ausbreitung der Schmelze und die Benetzung des festen Werkstoffes mit dem Schmelzmaterial sind auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht allein thermisch energiegesteuert. Die wirkende Dampfdruck-Kraft führt zu einer Reduktion der thermischen Wechselwirkungszeit und damit zu einer Reduzierung der Bildung von intermetallischen Phasen.
Bevorzugt wird zur Erzeugung des gepulsten Laserstrahls ein so genannter Kurzpuls- Laser eingesetzt, der Pulse im Bereich von einigen Nanosekunden bis einigen hundert Nanosekunden emittiert. Des Weiteren kann auch ein Ultrakurzpuls-Laser eingesetzt werden, der Pulse deutlich unter einer Nanosekunde zur Verfügung stellen kann.
Gegenüber den Lasern, die nicht zu den Ultrakurz- oder Kurzpuls-Lasern gezählt werden können, führen die kurzen Pulsdauern dazu, dass sehr hohe Spitzenleistungen bereitgestellt werden können, die viele Größenordnungen über denen liegen, die mit kontinuierlichen Lasern erreichbar sind. Diese Spitzenleistungen liegen naturgemäß nur im kurzen Zeitintervall der Pulsemission an, die im Zeitmittel sehr klein sind. Die mittlere Leistung solcher Laserquellen beträgt oft nur wenige zehn Watt, während in der
Pulsspitze einige Millionen Watt möglich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgeführt werden, dass der Auftrefffleck des gepulsten Laserstrahls auf dem Schmelzbad innerhalb des Auftreffflecks des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad liegt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn der Auftrefffleck des zweiten Laserstrahls auf dem Schmelzbad dem Auftrefffleck des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad nachfolgt. Sofern sich dabei der Auftrefffleck des zweiten Laserstrahls auf dem Schmelzbad und der Auftrefffleck des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad nicht überschneiden, wird eine gewisse Entkopplung der beiden Wirkungen der Laserstrahlen auf das Schmelzbad erreicht.
Die Lage des Auftreffflecks des zweiten Laserstrahls auf dem Schmelzbad relativ zum Auftrefffleck des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad kann während des
Verfahrens auch variiert werde, um die Möglichkeiten der Beeinflussung des
Schmelzbades weiter zu erhöhen.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl aus zueinander nicht parallelen Richtungen auf das Substrat gerichtet werden. Die Richtung des auf das Schmelzbad auftreffenden gepulsten Laserstrahls ist ein relevanter Parameter für die Beeinflussung des
Schmelzbades. Insbesondere kann hierdurch die Richtung der Wirkung des
Dampfdruckes auf das Schmelzbad beeinflusst werden.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass die Strahlrichtung des gepulsten Laserstrahls relativ zum Substrat verändert wird. Auf diese Weise erhöhen sich die Möglichkeiten der Schmelzbadbeeinflussung weiter. Die Änderung der Strahlrichtung kann während des Beschichtungsprozesses gesteuert oder geregelt in Abhängigkeit von weiteren Parametern erfolgen, z.B. in Abhängigkeit vom Ort relativ zum Substrat. Somit können entlang der Längsausdehnung einer Schweißraupe bewusst unterschiedliche Schweißraupenformen eingerichtet werden. Es kann auch sein, dass sich die Oberflächenform des Substrats entlang der
Schweißrichtung ändert, z.B. aufgrund dreidimensionaler Strukturen, so dass mit Hilfe sich ändernder Strahlrichtung des gepulsten Laserstrahls darauf reagiert werden kann, um eine unerwünschte Veränderung der Schweißraupengeometrie zu verändern. Es kann auch die Form des Schweißbades z.B. visuell mittels bildverarbeitender Mittel überwacht werden und mit geeigneter Regelung die Strahlrichtung des gepulsten Strahls angepasst werden, um eine gewünschte Schweißbadform aufrechtzuerhalten oder einzustellen.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass der Zusatzwerkstoff in Drahtform oder Bandform zugeführt wird. Denkbar wäre auch ein Auflegen des Zusatzwerkstoffes in Pulverform unmittelbar auf die Substratoberfläche, so dass ein Pulverbett erzeugt wird, oder ein Einbringen des pulverförmigen
Zusatzstoffes z.B. mit einem Gasstrom während der Laserstrahlbeaufschlagung. Bei einem pulverförmigen Zusatzwerkstoff besteht allerdings die Gefahr, dass zumindest ein Teil des Pulvers durch den Einfluss des gepulsten Lasers, insbesondere aufgrund des erzeugten Dampfdruckes, vom Substrat gestoßen wird. Wird der gepulste
Laserstrahl dem ersten Laserstrahl nachgeführt, kann dieses Problem insbesondere beim Einbringen des Pulvers, also ohne bestehendes Pulverbett, durch die räumliche Entkopplung verringert werden.

Claims

Verfahren zum Beschichten eines Substrats sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Patentansprüche
1 . Verfahren zum Beschichten eines Substrats,
bei dem mittels eines ersten, zumindest streckenweise mit zumindest im Wesentlichen zeitlich konstanter Intensität betriebenen Laserstrahls und eines zweiten Laserstrahls ein Schmelzbad unter Beteiligung mindestens eines Zusatzwerkstoffes und eines Grundmaterials des Substrats gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Laserstrahl als gepulster Laserstrahl auf das Schmelzbad gerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Auftrefffleck des gepulsten Laserstrahls auf dem Schmelzbad innerhalb des
Auftreffflecks des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Auftrefffleck des gepulsten Laserstrahls auf dem Schmelzbad dem Auftrefffleck des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad nachfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Auftrefffleck des gepulsten Laserstrahls auf dem Schmelzbad und der Auftrefffleck des ersten Laserstrahls auf dem Schmelzbad nicht überschneiden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gepulste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl aus zueinander nicht parallelen Richtungen auf das Substrat gerichtet werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Strahlrichtung des gepulsten Laserstrahls relativ zum
Substrat verändert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zusatzwerkstoff in Form mindestens eines Drahtes oder Bandes zugeführt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine erste Lasereinrichtung zur Erzeugung eines ersten, zumindest streckenweise mit zumindest im Wesentlichen zeitlich konstanter Intensität betriebenen Laserstrahls, eine zweite Lasereinrichtung zur
Erzeugung eines zweiten Laserstrahls, sowie Zuführmittel zur Zuführung mindestens eines Zusatzwerkstoffes, wobei die Lasereinrichtungen und die Zuführmittel eingerichtet sind, ein Schmelzbad unter Beteiligung des mindestens eines Zusatzwerkstoffes und eines Grundmaterials des Substrats zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Laserstrahl ein zur Ausrichtung auf das Schmelzbad vorgesehener gepulster Laserstrahl ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Strahlrichtung des zweiten Laserstrahls nicht parallel zur Strahlrichtung des ersten Laserstrahls ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Mittel zur gesteuerten oder geregelten Änderung der Strahlrichtung des zweiten Laserstrahls während eines Beschichtungsprozesses.
EP18785814.7A 2017-09-11 2018-09-03 Verfahren zum beschichten eines substrats sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens Withdrawn EP3681667A1 (de)

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