JP2004538158A - レーザビームを用いてワークに孔を形成する方法及び装置 - Google Patents
レーザビームを用いてワークに孔を形成する方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
本発明では、レーザビーム(5)を用いて形成される孔(29)が所望の品質(孔ジオメトリ、アブレーション残留物の減少又は排除及びこれに類したこと)を有するように、プロセスガスの少なくとも1つのパラメータ、つまり例えばプロセスガスの組成、圧力、容積流を選択し、かつプロセスガスをレーザビーム(5)とワーク(15)との間における反応領域に供給するようにした。
Description
【0001】
本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式の、少なくとも1つのレーザビームを用いてワークに孔を形成する方法と、請求項15の上位概念部に記載の形式の、ワークに孔を形成する装置とに関する。
【0002】
従来の技術
請求項1及び請求項15の上位概念部に記載された形式の方法及び装置は、公知である。このような方法及び装置は、レーザビームを用いてワークに精密かつ正確な極小の孔を形成するために役立ち、この場合孔は、250μmよりも小さな直径を有することができる。
【0003】
金属材料から成るワークに公知の装置を用いて、レーザビーム特に短パルスレーザを用いて孔を加工する場合、ワークのレーザビーム進入側には溶融ばりが形成され、このような溶融ばりは、後作業過程においてばり取りされねばならない。さらに孔内には、つまり孔の周面には溶融膜が形成され、この溶融膜もまた同様に後で除去されねばならない。この後加工の際に、孔の縁部において不都合な損傷の生じること及び/又は孔の閉塞の生じることがある。
【0004】
例えば燃料噴射装置の分野では、例えば燃料噴射ノズルにおいては、通常レーザビーム進入開口(燃料流出部)がレーザビーム進出開口(燃料流入部)に比べて小さな直径を有しているので、益々円錐形の孔が必要になる傾向がある。所望の円錐度を有するこのような孔を製造もしくは形成するために、ワークをレーザビームに対して傾倒させること及び/又はいわば加工戦略もしくはレーザビームのパラメータを相応に調節することが公知である。しかしながら公知の方法によって実現可能な円錐度、つまりk-係数によって規定可能な円錐度は、孔直径に応じて、かなり制限されている。
【0005】
発明の利点
請求項1の特徴部に記載の本発明による方法は、公知の方法に比べて次のような利点を有している。すなわち本発明による方法では、少なくとも1つのプロセスガスパラメータ、特にプロセスガスの組成、圧力及び/又は容積流を所望のように調節することとプロセスガスを特殊に供給することとによって、所望の孔品質を得ることが可能である。しかもそのために、レーザビームパラメータを変化させること又はワークをレーザビームに対して傾倒させることは、不要である。本発明との関連において、少なくとも以下に記載の基準が孔の「品質」を決定する:すなわち、孔の形状及び、少なくとも金属材料から成るワークでは、アブレーション残留物が、孔の品質を決定する基準である。金属におけるレーザ加工の際に生じるアブレーション残留物というのは、特に、レーザビーム進入側のワーク面における溶融ばり(溶融に起因する小突起)と、孔壁における溶融膜とを意味する。本発明による方法によって、溶融ばりは完全に回避することができ、かつ形成される溶融膜は極めて薄い厚さしか有していない。つまり本発明の方法によって、アブレーション残留物は回避することができるか、もしくは少なくとも有害でない値に減じることができるので、孔の後加工を減じることもしくは簡単化すること、又は場合によっては完全に省くことが可能である。本発明による方法はさらに、孔形状に所望の影響を与えることができる。孔の全長にわたって一定又はほぼ一定である真円形横断面を有する孔も、所望の円錐度を有する孔も実現可能である。「円錐形の」孔は、有利には真円形横断面を有していて、その直径が孔の全長にわたって変化している。本発明の方法によって少なくとも上に述べた孔形状を実現することができ、しかもアブレーション残留物を回避もしくは著しく減じることができるので、このような1つの孔又はこのような複数の孔を安価に製造もしくは形成することが可能である。さらに作業時間もまた、公知の方法に比べて短縮することができる。
【0006】
本発明による方法の根底を成す原理は、レーザビームとワークとの間における反応領域に供給されるプロセスガスが、材料蒸気・プラズマ混合物の特性、ひいてはレーザビームとワークとの間における反応を規定するということに、基づいている。ワークの蒸発する材料によって、孔を取り囲む雰囲気は圧縮され、その結果強い衝撃波の形成されることがあり、この衝撃波は例えば短パルスレーザビームを用いたワーク加工時に数10km/sに到るほどの伝播速度に達することがある。そして衝撃波は、ワークから蒸発する材料に対するバリアを形成し、この場合圧力、密度及び温度、ひいては材料蒸気・プラズマ混合物の吸収能力並びにイオン化定数は、衝撃波の特性に関連している。衝撃波の伝播速度及び衝撃波の熱力学的な特性はまた、孔を取り囲む雰囲気の関数である。本発明による方法を用いて、上に挙げた利点を実現できるような雰囲気条件を、孔の周囲に形成することが可能である。
【0007】
本発明による方法の特に有利な実施態様では、有利には特殊な各使用例のために、プロセスガスの組成、圧力及び/又は反応領域に供給される容積流及び/又は供給戦略(プロセスガスガイド)を、孔の少なくとも1つの特徴的な構成、つまり例えば孔直径、所望の円錐度、孔縁部のうちの少なくとも1つの規定された丸み付けのような特徴的な構成及び/又はワークの少なくとも1つの特徴的な構成、つまり例えば壁厚、ワーク材料等のような特徴的な構成に関連して調節するようにした。この場合、孔の形成中におけるプロセスガスのパラメータは必ずしも一定である必要はなく、有利な変化態様におけるように、時間的に制御することも可能である。例えば孔の「前穿孔」はヘリウムから成るプロセスガスによって行い、かつ次いで行われる「後穿孔/仕上げ穿孔」はアルゴンから成るプロセスガスによって行うことができる。
【0008】
本発明による方法の別の有利な実施態様では、レーザビームが、有利には100nsよりも小さなパルス長を有する短パルスレーザビームか又は超短パルスレーザビーム(fs/ps−Pulse)である。もちろん本発明の方法を実現するために、他のレーザコンセプトを使用することも可能である。
【0009】
別の有利な実施態様では、所望の円錐度を有する孔を形成し、その際に孔の円錐度係数(k)が相応なプロセスガスガイドとプロセスガスパラメータの調節とによって可変である。これによって−3〜+3の円錐度係数kを有する孔を容易に形成できることが分かっている。しかしながらまた本発明による方法を用いて、+/−3よりも大きな円錐度係数をも実現することができる。円錐度係数kは下記の式によって決定される:
【0010】
【数1】
【0011】
【数2】
【0012】
本発明による方法を用いて、250μmよりも小さな直径を有する孔のため及び約0.2mm〜2mmのワーク壁厚のために、それぞれ所望の円錐度を調節することができ、円錐度係数kは例えば−3〜+3の範囲を有することが可能である。
【0013】
孔形成中に使用される少なくとも1つのプロセスガスは、少なくとも1つのガス、例えばヘリウム(He)、酸素(O2)、アルゴン(Ar)及び/又は窒素(N2)から成っている。このプロセスガスはしかしながらまた複数のガスから、特に上に述べた複数のガスから成っていることができ、これらのガスは、有利にはそれらが反応領域に供給される前もしくは反応領域に達する前に、混合形成される。プロセスガスを複数のガスから混合形成する場合には、プロセスガスにおける各ガスの成分が0%〜100%であり、プロセスガスを形成するすべてのガスの成分の総和が100%である。異なったガスは種々異なった物理的特性を有しているので、異なったガスから成るプロセスガスは、特定の混合比で混合形成され、それによって所望の雰囲気を、レーザビームによって穿孔される孔の周囲に生ぜしめることができ、この所望の雰囲気において、所望の孔形状、例えば孔円錐度が生ぜしめられ、そして有利な形式で、金属材料をレーザ加工する際に生じる孔壁における溶融膜及び溶融ばりを最小にすること又は排除することができる。
【0014】
さらにまた、反応領域に供給されるプロセスガスの容積流が、約0.8Nl/min〜270Nl/minの範囲であり、プロセスガスの圧力が、0.1bar〜20barの範囲、有利には0.3bar〜15barの範囲、特に0.5bar〜10barの範囲であると、有利である。
【0015】
本発明による方法の別の有利な実施態様では、請求項2〜14に記載された特徴を組み合わせることによって得られる。
【0016】
本発明の対象はまた、請求項15に記載された装置、特に請求項1〜14までのいずれか1項に記載された方法を実施するのに適した装置である。すなわち本発明は、ワークに孔を形成する装置であって、ワークに方向付け可能な少なくとも1つのレーザビームを生ぜしめるレーザビーム源と、ノズル装置とが設けられていて、該ノズル装置が、圧力下にある少なくとも1つのプロセスガスを供給可能な少なくとも1つのノズルを有しており、該ノズルから流出するガス噴流が、ワークにおけるレーザビームの衝突箇所に、もしくはレーザビームとワークとの間における反応領域に方向付け可能である形式のものに関する。
【0017】
そしてこのような形式の装置において、本発明の特徴的な構成では、プロセスガスの組成、圧力及び/又は衝突箇所に供給される量を調節する装置が設けられている。
【0018】
その都度の使用例に適したプロセスガスの使用及び/又はプロセスガス圧力及び/又はプロセスガス容積流の適正な調節によって、孔円錐度を変化させることつまり所望のように調節することが、レーザビームのパラメータを変化させる必要なしに可能である。さらに、金属製のワークにおいては孔壁における溶融膜や溶融ばりを最小にする、有利には完全に排除することができる。
【0019】
本発明による装置の実施態様では、装置が、プロセスガスを混合するための少なくとも1つの混合装置と、混合されたプロセスガスを供給するためにノズルに流れ技術的に接続された少なくとも1つの供給管路とを有している。つまりプロセスガスは、レーザビームとワークとの間における反応領域に達する前に、混合形成される。混合装置は有利には、プロセスガスパラメータ(組成、圧力、容積流)を調節するための制御装置を有している。
【0020】
装置の別の有利な実施態様は、請求項16〜25に記載された特徴を組み合わせることによって得られる。
【0021】
図面
次に図面を参照しながら本発明の複数の実施例を説明する。
【0022】
図1は、本発明による装置の1実施例の構造を示す原理図、
図2は、プロセスガスを供給するノズル装置の1実施例を示す図、
図3は、プロセスガスを供給するノズル装置の別の実施例を示す図、
図4は、プロセスガスを供給するノズル装置のさらに別の実施例を示す図、
図5は、ある特定のプロセスガスを使用してレーザビームを用いて製造された孔を示す断面図、
図6は、図5におけるとは異なったプロセスガスを使用してレーザビームを用いて製造された孔を示す断面図、
図7は、レーザビーム進入側の孔直径と円錐度係数kとを、プロセスガスの圧力を関数として示す線図である。
【0023】
実施例の記載
図1には、ワークに孔を形成する装置1の1実施例の構造が略示されている。この装置1はレーザビーム源3を有しており、このレーザビーム源3を用いて短パルスレーザビーム又は超短パルスレーザビームを生ぜしめることができ、このような短パルスレーザビームもしくは超短パルスレーザビームは以下において単にレーザビームと呼ぶ。レーザのビーム路には拡大レンズ系7、トレパンレンズ系(Trepanieroptik)9及び集光レンズ系11が位置している。トレパンレンズ系9と集光レンズ系11との間の領域において、レーザビーム5は変向ミラー13を用いて例えば90°変向させられる。装置1の図示されていない別の実施例では、レーザビーム路に拡大レンズ系7が配置されていない。
【0024】
図1にはワーク15が示されており、このワーク15には、孔、特に貫通孔を正確な円錐度で穿孔するために、レーザビーム5が向けられている。ワーク15は、レーザビーム5のビーム路の方向で見て集光レンズ系11の後ろに配置されている。孔が穿孔されるべきワーク15の部位を正確にレーザビーム5のビーム路に配置するために、ワーク15を位置決めするための調節装置(図示せず)が設けられており、この調節装置を用いてワークは矢印で示されているようにx方向、y方向及びz方向に移動可能である。
【0025】
装置1はさらに、プロセスガスの組成を調節する装置16を有しており、このプロセスガス調節装置16は、プロセスガスを混合するために制御装置を備えた混合装置17を有している。プロセスガスは有利にはヘリウム、酸素、アルゴン及び窒素のようなガスのうちの少なくとも1つ、又はこれらのガスの混合物から成っている。混合装置17においてこれらのガス及び場合によってはさらに別の適宜なガスを、予め選択可能な所定の比で混合することができる。プロセスガスが混合ガスである場合、プロセスガスにおける各ガスの成分比は、0%〜100%であってよい。レーザビーム5とワーク15との間における反応領域に供給されるプロセスガス容積流は、有利には約0.8Nl/min〜270Nl/min(Normliter/Minute)の範囲である。プロセスガス圧は有利には0.6bar〜20barの間、特に0.5bar〜10barの間である。
【0026】
プロセスガスは供給管路19を介して、少なくとも1つのノズルを有するノズル装置(図1には図示せず)に供給される。装置16を用いて、プロセスガスの圧力及び/又は、レーザビーム5とワーク15との間における反応領域に供給される量を調節することができる。プロセスガスパラメータの時間的な制御は容易に実現可能である。例えば、ヘリウムを用いた予備穿孔及び続いて行われるアルゴンを用いた後穿孔が可能である。
【0027】
図2には、ノズル装置21の第1実施例が断面図で略示されている。このノズル装置21は、圧力下にあるプロセスガスを供給可能なノズル23を有している。このノズル23は縦断面図で見て円錐形状を有しており、プロセスガスによって貫流されるノズル横断面は、ワーク15に向かって小さくなっている。ノズル23の配置はここでは次のように、すなわちノズル23から流出するプロセスガス噴流25がレーザビーム5に対して同軸的に延びるように、選択されている。プロセスガス噴流25及びレーザビーム5はここではワーク表面27に対して垂直に方向付けられている。
【0028】
図3には示された第2実施例によるノズル装置21が図2に示されたノズル装置21と異なっているのは単に次のことだけである。すなわち図3に示された実施例ではノズル23はレーザビーム5に対して次のように、すなわちノズル23から流出するプロセスガス噴流25が約90°の角度αを成してレーザビーム5もしくは反応領域に供給されるように、方向付けられている。プロセスガス噴流25はこの実施例では、平らなワーク表面27に対して平行に延びている。ノズル23は有利には移動調節可能に形成されており、このように構成されていることによって、プロセスガス噴流25とレーザビーム5との間に形成される角度αを、例えば0°〜90°の範囲で調節することができる。
【0029】
図4に示された第3実施例では、ノズル装置21はノズル23A,23Bを有しており、この場合ノズル23Aはその配置形式及び構成の点で図2に示されたノズル23に相当し、かつノズル23Bの配置形式及び構成は、図3に示されたノズル23に相当している。二重矢印で示されているように、ノズル23Bはノズル23Aに対して調節可能であり、すなわちこの場合、プロセスガス噴流25つまりノズル23Bから吹き出されるプロセスガス25とレーザビーム5とが互いに衝突する角度αは、0°〜90°の間において可変である。ノズル23A,23Bには同じプロセスガスが供給されても又は異なったプロセスガスが供給されてもよい。ノズル23A,23Bから吹出し可能なプロセスガス噴流25のパラメータは有利には互いに無関係につまり独立して調節可能であり、このことは、レーザビーム5を用いてワーク15に形成される孔の周囲における雰囲気の最適な調節を可能にする。
【0030】
円錐形横断面を有する図示のノズルの他に択一的に、例えば円錐ノズル(Laval-Duesen)、リングノズル、自由形状又はこれに類した形式のノズルも同様に使用可能であり、つまり上に挙げたノズルジオメトリは単に、可能な複数のノズルジオメトリのうちの1つである。
【0031】
図1〜図4に示された装置1を用いて、本発明による方法を簡単に実現することができる。プロセスガスの組成、圧力及び/又は容積流は次のように選択され、かつプロセスガスはレーザビームとワークとの間における反応領域に次のように供給される。すなわちこの場合レーザビームを用いて生ぜしめられる孔は、所望の品質、特に所望の円錐度を有しかつ/又は僅かな溶融ばり又は溶融膜しか有さないように、選択及び供給がなされ、しかもその際にワーク15を揺動運動させる必要及び/又はレーザビーム5のパラメータを変化させる必要がない。有利には上記装置部分は少なくとも穿孔製造中は、ワーク15に対して固定のポジションに配置されている。固定ポジションを占める装置部分には、装置1の運転中に回転する図1に略示されたトレパンレンズ系9の光学的なくさびプレート(optischen Keilplatten)は含まれていない。
【0032】
【数3】
【0033】
図6に縦断面図で示された円錐形の孔29では、その製造時に、レーザビーム5とワーク15との間における反応領域に供給されるプロセスガスは、20%アルゴンと80%ヘリウムとから成っている。残りのプロセスガスパラメータ(圧力、容積流)及びレーザビームパラメータは、図5に示された孔29の製造時におけると同じである。図面から明らかなように、孔29は著しく大きな円錐度係数kを有しており、この円錐度係数kはここでは約−1である。すなわち、孔29の円錐度はもっぱら、プロセスガスの組成の変化に基づいてもしくは、プロセスガスに混合されるガスの容積部分の高さに基づいて、異なっている。つまり孔の円錐度は、所望のように、もっぱらプロセスガスの組成によって可変である。さらに、例えば図1〜図4を参照しながら述べたように、反応領域にプロセスガスを所望のように供給することも必要である。孔円錐度のさらに正確な調節を可能にするために、図示の変化実施例では場合によっては、圧力及び、レーザビーム5とワーク15との間の反応領域に供給されるプロセスガス容積流を相応に変化させることも可能である。
【0034】
図6に示された孔は、図5に示された孔29とは異なり、ワーク表面27に細いばり35を有しており、これに対してレーザビーム進出開口33における孔縁部は鋭い縁部を形成している。つまりプロセスガスパラメータの相応な調節と反応領域への所望のプロセスガス供給とによって、孔の特徴的な構成(円錐度、直径、孔縁部を鋭くするか又は丸く面取りするか等)を正確に制御することが可能である。
【0035】
確認しておくべきことは次のことである。すなわちこの場合250μmよりも小さな直径を有する孔及び2mm以下のワーク壁厚では、相応なプロセスガス組成を選択しかつ反応領域へのプロセスガスの所望の供給を行うことによって、−3〜+3の間の範囲おける又はそれよりも大きな範囲におけるそれぞれ任意の円錐度係数kを実現することができる。正確な孔円錐度を調節するために別の重要なパラメータは、プロセスガスの圧力及び容積流である。
【0036】
本発明による装置の有利な実施例では、光学装置、特に特殊なトレパンレンズ系を備えた光学装置が、レーザビームに影響を与えるために使用されており、このような光学装置を用いて、規定された、有利には調節可能な円錐度係数をもつ円錐形の孔を形成することができ、しかもそのために、プロセスガスのパラメータ及びガイドを特殊な形態に変化もしくは調節する必要なない。例えば、レンズ系の特定の調節によって円錐度係数が5の円錐形の孔を生ぜしめることができる。少なくとも1つのプロセスガスパラメータに対する所望の影響と反応領域へのプロセスガスの特殊な影響とを及ぼす本発明による方法を用いて、有利な形式で5の円錐度係数を極めて正確に増減すること、例えば5.4又は3.7又は7.8に増減することが可能である。言い換えれば、レーザビームパラメータによって実現もしくは規定される孔円錐度の精密調節が、そのためにレーザビームパラメータを変化させる必要なしに、可能である。
【0037】
【数4】
【0038】
【表1】
【0039】
表の値から分かるように、プロセスガスの圧力を変化させるだけによって、つまりプロセスガスの組成を変化させることなしに、著しく異なった孔円錐度及び孔直径を製造することができる。
【0040】
要約すると、本発明による方法を用いて、例えばその全長にわたって一定の横断を備えた又は円錐形の)穿孔/孔の横断面形状を所望のように調節することが可能である。特に強調すべきことは次のことである。すなわち本発明によれば、ワークにおけるレーザビーム進入側の溶融ばりと孔壁における溶融膜とを小さな値に低下させることができ、孔縁部形状が調節可能であり、かつ後処理過程を著しく簡単化することができるか又は理想で期な場合には完全に省くことができる。特に上に述べた基準は、本発明による装置もしくは方法を用いて製造された孔の品質が公知の装置/方法によるものに比べて特に高いということを規定するものである。本発明による方法は特に、例えば燃料噴射系におけるノズルにおいて設定される250μmよりも小さな直径を有する精密マイクロ孔を製造するために適している。本発明による装置及び該装置によって実現可能な方法を用いて、大きな直径を有する円錐形の孔もまた精密かつ正確に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明による装置の1実施例の構造を示す原理図である。
【図2】プロセスガスを供給するノズル装置の1実施例を示す図である。
【図3】プロセスガスを供給するノズル装置の別の実施例を示す図である。
【図4】プロセスガスを供給するノズル装置のさらに別の実施例を示す図である。
【図5】ある特定のプロセスガスを使用してレーザビームを用いて製造された孔を示す断面図である。
【図6】図5におけるとは異なったプロセスガスを使用してレーザビームを用いて製造された孔を示す断面図である。
【図7】レーザビーム進入側の孔直径と円錐度係数kとを、プロセスガスの圧力を関数として示す線図である。
Claims (25)
- 少なくとも1つのレーザビーム(5)、特に短パルスレーザビーム又は超短パルスレーザビームを用いてワーク(15)に孔(29)を形成する方法であって、ワーク(15)におけるレーザビーム(5)の衝突箇所に少なくとも1つのプロセスガスを供給する形式の方法において、レーザビーム(5)を用いて形成される孔(29)が所望の品質を有するように、プロセスガスの少なくとも1つのパラメータを選択し、かつプロセスガスをレーザビーム(5)とワーク(15)との間における反応領域に供給することを特徴とする、レーザビームを用いてワークに孔を形成する方法。
- プロセスガスの組成、圧力及び/又は反応領域に供給される容積流及び/又はプロセスガス供給形式を、孔(29)の少なくとも1つの特徴的な構成及び/又はワーク(15)の少なくとも1つの特徴的な構成に関連して調節する、請求項1記載の方法。
- プロセスガスの少なくとも1つのパラメータを、孔(29)の形成中に制御する、有利には時間的に制御する、請求項1又は2記載の方法。
- 所望の円錐度を有する孔(29)を形成し、その際に孔の円錐度係数(k)が相応なプロセスガスガイドとプロセスガスパラメータの相応な調節とによって可変である、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 250μmよりも小さな直径、特に120μmよりも小さな直径を有する孔を形成する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- レーザビーム(5)のパラメータが、異なった円錐度を有する孔(29)を形成する際に同じである、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- プロセスガスが少なくとも1つのガス、有利には4つの異なったガスから成っている、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- プロセスガスがヘリウム(He)、酸素(O2)、アルゴン(Ar)及び/又は窒素(N2)から成っているもしくは混合形成されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- プロセスガスにおける各ガスの成分が0%〜100%であり、プロセスガスを形成するすべてのガスの成分の総和が100%である、請求項8記載の方法。
- 複数のガスから構成されるプロセスガスの混合を、反応領域へのプロセスガスの到達前に行う、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- 反応領域に供給されるプロセスガスの容積流が、約0.8Nl/min〜270Nl/minの範囲である、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- プロセスガスの圧力が、0.1bar〜20barの範囲、有利には0.3bar〜15barの範囲、特に0.5bar〜10barの範囲である、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
- プロセスガス噴流(25)がレーザビーム(5)に対して同軸的に延びているか又は、レーザビーム(5)に、0°〜90°の範囲の角度αを成して供給される、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- 反応領域に複数のプロセスガス噴流(25)が供給され、第1のプロセスガス噴流(25)がレーザビーム(5)に対して同軸的に延びていて、第2のプロセスガス噴流(25)が、レーザビーム(5)に対して、0°〜90°の範囲の角度αを成して方向付けられている、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
- ワーク(15)に孔(29)を形成する装置(1)であって、ワーク(15)に放射可能な少なくとも1つのレーザビーム(5)、特に短パルスレーザビーム又は超短パルスレーザビームを生ぜしめるレーザビーム源(3)と、ノズル装置(21)とが設けられており、該ノズル装置(21)が、圧力下にある少なくとも1つのプロセスガスを供給可能な少なくとも1つのノズル(23;23A,23B)を有しており、該ノズル(23;23A,23B)から流出するガス噴流(25)が、ワーク(15)におけるレーザビーム(5)の衝突箇所に方向付け可能である形式の装置、特に請求項1から14までのいずれか1項記載の方法を実施する装置において、プロセスガスの組成、圧力及び/又は衝突箇所に供給される量を調節する装置(16)が設けられていることを特徴とする、レーザビームを用いてワークに孔を形成する装置。
- 装置(16)を用いて調節可能なプロセスガスパラメータの調節が、時間的に制御可能である、請求項15記載の装置。
- プロセスガスが、少なくとも1つのガス、有利には異なった4つのガスから成っている、請求項15又は16記載の装置。
- プロセスガスがヘリウム(He)、酸素(O2)、アルゴン(Ar)及び/又は窒素(N2)から成っているもしくは混合形成されている、請求項17記載の装置。
- プロセスガスにおける各ガスの成分が0%〜100%であり、プロセスガスを形成するすべてのガスの成分の総和が100%である、請求項18記載の装置。
- ノズル(23;23A,23B)に供給される容積流が、約0.8Nl/min〜270Nl/minの範囲である、請求項15から19までのいずれか1項記載の装置。
- プロセスガスの圧力が、0.1bar〜20barの範囲、有利には0.3bar〜15barの範囲、特に0.5bar〜10barの範囲である、請求項15から20までのいずれか1項記載の装置。
- 装置(16)が、プロセスガスを混合するための少なくとも1つの混合装置(17)と、混合されたプロセスガスを供給するためにノズル(23;23A,23B)に流れ技術的に接続された少なくとも1つの供給管路(19)とを有している、請求項15から21までのいずれか1項記載の装置。
- ノズル(23;23A)から流出するプロセスガス噴流(25)が、レーザビーム(5)に対して同軸的に延びていて、かつ有利には垂直に又はほぼ垂直にワーク表面(27)に衝突する、請求項15から22までのいずれか1項記載の装置。
- ノズル(23;23B)から流出するプロセスガス噴流(25)が、レーザビーム(5)に対して垂直に方向付けられているか又は、レーザビーム(5)に対して鋭角αを成して延びている、請求項15から22までのいずれか1項記載の装置。
- ノズル装置が少なくとも2つのノズル(23A,23B)を有しており、第1のノズル(23A)から流出するプロセスガス噴流(25)がレーザビーム(5)に対して同軸的に延びていて、第2のノズル(23B)から流出するプロセスガス噴流(25)が、レーザビーム(5)に対して、0°〜90°の範囲の角度αを成して延びている、請求項15から22までのいずれか1項記載の装置。
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