WO1997025176A2 - Verfahren zum bearbeiten von werkstücken mit laserstrahlung - Google Patents

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WO1997025176A2
WO1997025176A2 PCT/DE1996/002499 DE9602499W WO9725176A2 WO 1997025176 A2 WO1997025176 A2 WO 1997025176A2 DE 9602499 W DE9602499 W DE 9602499W WO 9725176 A2 WO9725176 A2 WO 9725176A2
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Jan Christoph Neuenhahn
Jörg BEERSIEK
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • B23K9/067—Starting the arc
    • B23K9/0672—Starting the arc without direct contact between electrodes
    • B23K9/0675—Ionization of the arc gap by means of radiation or particle bombardtent

Definitions

  • the invention relates to a method for machining workpieces with laser radiation under a protective gas, in which, in addition to the laser radiation, an arc is conducted into the process area close to the workpiece, and in which the arc is ignited before the start of machining with a Laser-induced plasma takes place, which is generated in the process area with evaporation of material, this ignition being controlled by a control device which extinguishes the plasma after the arc has been ignited.
  • a high-frequency ignition device is used, which superimposes high-frequency-modulated high-voltage pulses on the voltage of the welding current source until the arc is ignited and the preset welding current flows.
  • the known high-frequency ignition device leads to pulse feedback in the control of the handling machine, for example in the NC control or in the PLC control. This can lead to their failure. Hardware damage is just as much a cause of the failure as uncontrolled movements of the individual NC axes.
  • NC and PLC controls of handling machines for laser material processing are insufficiently shielded against high-voltage ignition pulses from TIG power sources, so that arc welding devices cannot be easily installed in these machines and put into operation without risk.
  • arc welding devices cannot be easily installed in these machines and put into operation without risk.
  • retrofitting and HF-tight shields can be used, their use is time-consuming and expensive.
  • the object of the invention is to improve a method with the method steps mentioned at the outset, namely to create a non-contact ignition method which avoids additional movements of individual NC axes and which enables precise synchronization of the arc ignition, the laser beam ⁇ kung and the workpiece movements, with the use of machine controls harmful feedback in the latter are avoided.
  • the above object is achieved in that a shielding plasma is used.
  • a laser-induced plasma is generated with the laser radiation, which develops in the process area between the workpiece and the arc electrode.
  • the arc gap provided between this arc electrode and the workpiece is reliably ionized.
  • the end of the electrode can be strongly heated, so that the electrode work function is reduced and the arc ignites.
  • shielding plasma is generated as the laser-induced plasma, for example by deliberately influencing the process parameters with a CO 2 laser.
  • This shielding plasma absorbs the major part of the laser power above the workpiece surface, so that rapid heating, which is desired for igniting the arc, results.
  • the shielding effect of the plasma is usually undesirable.
  • the control device delete, whereby the control device can influence plasma influencing parameters in the sense of extinguishing.
  • the method described above which is preferably suitable for the combined CO 2 laser beam / TIG welding, makes it possible to dispense with a high-frequency ignition device. As a result, feedback of high-frequency modulated high-voltage pulses in a control of handling machines is ruled out during ignition.
  • an additional arc welding device can be installed without further modification of an NC or a PLC control of the laser beam welding system. With a comparatively low investment volume, increased efficiency is achieved through increased welding speed and the area of application of the combined welding machine is expanded.
  • the method is advantageously carried out in such a way that the laser-induced plasma is generated with the aid of an inert gas introduced into the process area with an ionization energy, such as argon, which is below the ionization energy of the protective gas.
  • an ionization energy such as argon
  • Such a method is particularly suitable if the method is carried out in a protective gas atmosphere, for example in a He or protective gas atmosphere.
  • the gas introduced, for example argon contaminates the He or protective gas atmosphere and the ignition process is initiated if the laser intensity is sufficient.
  • the method can be designed in such a way that the gas supply and / or the pulse parameters are controlled until the ignition has taken place. Both variables are preferably used in the sense of reducing the ignition time in order to influence the machining process already started by the laser radiation as little as possible and to avoid additional aids for the ignition phase.
  • the method can also be carried out in such a way that the plasma causes an increase in output the initial pulse is induced. If the excess power through the initial pulse is sufficiently large, that is to say matched to the atmosphere present in the process area, the laser-induced plasma required for ignition can also be generated in this way.
  • the necessary increase in the laser power for this method presupposes that the laser, in particular a CO 2 laser, can be pulsed or even has a so-called super-pulse device.
  • the above-described method with an initial pulse can be combined with the method using a gas of low ionization energy in order to initiate the ignition process for the arc.
  • the arc ignition voltage is applied at the beginning of the ignition phase. It is also the fastest ignition method.
  • the method is carried out in such a way that the ignition phase is ended as a function of the detection of an arc current.
  • the detection of the arc current can be carried out in different ways.
  • a measurement-technical detection is expedient.
  • the method is thus carried out in such a way that the arc current is detected by means of a detector.
  • recognition based on empirical values is also possible.
  • Preliminary tests are carried out which statistically show how long the ignition time phase lasts. Such a process requires sufficiently constant ignition conditions in the process area. It saves special measures to stop the ignition.
  • the method can be carried out in such a way that a process control is used to suppress the laser-induced plasma.
  • the end of the ignition phase can thus be brought about at a predetermined point in time.
  • the intended processing with the preset laser and Arc performance can begin immediately after the end of the ignition phase in order to optimize the processing quality. There is no interruption in the welding process.
  • the method is advantageously carried out in such a way that the process control suppresses any plasma formation as a function of the detection of a nitrogen plasma.
  • the nitrogen plasma is determined using a characteristic nitrogen line, e.g. recognized with the aid of a spectrograph and the known suitable manipulated variables, such as laser power, change in the focus position or the like, can be used for the process control.
  • a characteristic nitrogen line e.g. recognized with the aid of a spectrograph and the known suitable manipulated variables, such as laser power, change in the focus position or the like, can be used for the process control.
  • the gas supply to the process area can also be quickly interrupted, so that the plasma is extinguished.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the process area, supplemented in block diagram form by important functional units for carrying out the method according to the invention
  • 2a to 2h show diagrammatic representations of parameters that are important for the method as a function of the time to explain one method or several method combinations.
  • Fig.l shows a schematic representation of a workpiece 10 which is already welded in the dashed area.
  • Welding has been brought about jointly by the laser radiation 11 from a CO 2 laser 16 and an arc (not shown) of a TIG torch 17, the electrode 18 of which is arranged in the process area 12.
  • the laser beam 11 and the arc, not shown, are inserted into the workpiece 10. Coupled energies cause the formation of a steam capillary 19 so that the workpiece 10 is welded through its entire thickness.
  • the electrode 18 is connected to a welding current source 20 which, on the other hand, is in electrically conductive connection with the workpiece 10.
  • the inert gas is supplied to the process area through the nozzle of the TIG torch 17, which serves to protect the arc and the plasma control.
  • control device 13 for ignition control. This causes the welding current source to be switched on and monitors the current flow in the feed line 21 between the welding current source 20 and the electrode 18 for the welding current.
  • the control device 13 also influences the CO 2 laser 16 via the control line 22.
  • the device is provided with a magnetic valve 23, via which a gas of low ionization energy, for example argon, is fed to the process area 12 with a gas nozzle 24.
  • the control device 13 controls the
  • the device shown in FIG. 1 is provided with a process control 25, namely with a so-called PSC for suppressing shielding plasmas during CO 2 laser welding.
  • the process control 25 is able to visually observe the process area, namely with a light guide 26, via which light signals originating from the process area are passed on to an analyzer (not shown) for the purpose of analysis.
  • an analyzer is, for example, a spectrograph which can quickly determine the presence of nitrogen in the plasma.
  • This process control is in an active connection 27 described below with the C0 2 laser 16 and is connected to the control device 13 via a control line 28.
  • FIG. 2a to 2h show temporal profiles in the area of an ignition phase of a welding process.
  • Fig.2a relates to the The supply of helium via a TIG torch 17,
  • Fig.2b shows the
  • Arc voltage Ug Arc voltage Ug
  • Fig. 2c shows the arc current Is
  • Fig. 2D shows the argon supply via a solenoid valve 23
  • Fig. 2e shows the laser power PL
  • Fig. 2f shows the intensity of a nitrogen line
  • Fig. 2g shows the effect of a process control Suppression of a laser-induced plasma
  • Fig. 2h shows the application of process control to suppress the laser-induced plasma.
  • the relative assignment of the laser radiation 11 and the TIG torch 17 shown in FIG. 1 is purely exemplary.
  • the burner 17 or its electrode 18 could also be arranged downstream of the laser radiation 11.
  • Other relative assignments are also possible.
  • the electrode 18 and the laser radiation 11 can also be assigned to one another coaxially, in that the electrode 18 is designed as a central electrode with a concentrically hollow laser beam or vice versa.
  • the control device must ensure sufficient ionization of the process area between the electrode 18 and the
  • a plasma 14 is induced by specifically influencing the process parameters of the CO 2 laser and / or the ionization conditions in the process area 12 with the laser radiation, which plasma absorbs the major part of the laser power as an ionized plasma cloud over the workpiece surface.
  • This shielding plasma 14 is located within the process area 12 directly in front of the tip of the electrode 18 or centrally within the electrode if it is designed in a ring shape.
  • the plasma cloud has a temperature of approx. 12,000 ° K to 14,000 ° K.
  • Such temperatures correspond to the temperatures at the edge of a welding arc.
  • the conductivity is proportional to T e 3/2 in a fully ionized plasma, where T e is the electron temperature.
  • T e is the electron temperature.
  • two essential requirements are met for the ignition of an arc. Due to the high temperature, the electrode tip or the ring electrode is heated up strongly locally and thus the electrode exit work is reduced. As a result, it is the arcing point fixed on the electrode. Furthermore, the required ionization of the arc path is ensured by the cloud of the shielding plasma.
  • the position of the plasma cloud corresponds to the current path of the arc in the described arrangements of the electrodes and the laser radiation. Under the conditions described above, the arc ignites between the electrode and the workpiece, provided the arc ignition voltage is present.
  • FIG. 2a shows, based on the time, that the feed from zero to the relative unit 1 takes place before the ignition process is influenced in any other way.
  • a low ionization energy can be introduced into the process area 12 and / or the laser process parameters can be influenced.
  • the inert gas argon is blown into the process area 12 according to a relative unit 1 according to FIG.
  • the amount of gas is dimensioned such that the He atmosphere is sufficiently contaminated so that the laser line P L I is sufficient to generate the shielding plasma.
  • the laser power p L ⁇ is equal to PU D - the processing power. It is switched on at the earliest at the start of the ignition phase, the ignition point tz , but can also be switched on at the point in time t, which is later than the start of the blowing in of argon. Furthermore, it is necessary for the arc voltage Us to be switched on at the time tz, but at the latest when the laser is switched on or at the time when the laser power P L ⁇ occurs.
  • a plasma can also be ignited, in particular in the case of low laser powers, by briefly raising the laser power.
  • An initial pulse 15 ensures a " sufficiently large power increase.
  • FIG. 2e shows such an initial pulse or super pulse 15, which is applied at time to and which is switched off at the end of ignition time t ZE .
  • the supply of argon is also interrupted according to FIG. 2D at the end of the ignition time tz ⁇ , so that the proportion of argon decreases rapidly according to FIG. 2D. This is due to the continuous or possibly also beginning supply of helium into the process area 12. If argon and initial pulse 15 are used at the same time to ignite a shielding plasma, then the end of their exposure time likewise means the end of the ignition time t ZE -
  • FIG. 2f consequently shows, in the time interval t ZE -to, the increase in the intensity of a nitrogen line from 0 to a relative value 1 corresponding to the display of, for example, a spectrograph, in FIG. 2f corresponding to the transition from an at least partial argon atmosphere in the process area 12 to a pure He atmosphere, according to FIG. 2D, a corresponding transition function was shown.
  • the arc voltage Us in FIG. 2b drops from the ignition voltage value UZ ÜN D to the arc arc voltage U ⁇ b.
  • the arc current increases to the value shown in FIG. 2c.
  • the end of the ignition phase t ZE -tz must be detected by measurement.
  • the detection of the arc current lends itself, the presence of which is recognized by the control device 13 in accordance with the measuring device 29.
  • the control device 13 blocks the gas supply in that the solenoid valve 23 is blocked via the control line 31 and / or the super-pulse device of the laser 16 is switched off via the line 22.
  • the gas atmosphere in the process area 12 usually reacts slowly. It can therefore be advantageous to use a process control 25 for suppressing shielding plasmas, as is known from DE 43 08 971 AI for C0 2 laser beam welding.
  • a process control 25 for suppressing shielding plasmas as is known from DE 43 08 971 AI for C0 2 laser beam welding.
  • the presence of nitrogen can be determined by measurement. The presence of nitrogen is recognized by a spectrograph via the optical fiber 26. If a corresponding measurement signal pointing to nitrogen is present, the function of the laser 16 is influenced. For example, the laser line is switched off briefly, so that the plasma shield collapses. If the presence of nitrogen is determined at time t ZE according to FIG. 2f, the process control 25 according to FIG. 2h is activated by the control device 13.
  • the process control 25 controls the laser 16 according to FIG. 2g via the line 27.
  • Fig.2g shows the Output variable ⁇ 25 for controlling the laser 16.
  • Time difference ta can take account of decay processes in the gas atmosphere of process area 12. After the activation of the laser 16 during the time ti according to FIG. 2e, in which the laser 16 therefore does not emit any power that is sufficient to maintain the plasma, the plasma shield breaks down. This takes advantage of the fact that the time constant of the plasma shielding is clearly below that of the steam capillary 19. As a result, a negative impact on the welding result is safely avoided.
  • the position control 25 must not be used during the ignition phase t ZE -tz, but can control the process continuously after the ignition time has elapsed. Possibly.
  • the laser 16 is switched off several times by the process control 25, so that multiple control signals 32 corresponding to the dashed representations are present in FIG. 2g as required. Accordingly, the processing power P Lb of the laser 16 would be switched off several times in order to avoid the negative effects of shielding plasma.
  • the welding process is stable under a pure helium atmosphere, and the plasma shielding can be effectively suppressed by the choice of the process gas.
  • a sensor can additionally be used to control the weld-through, which is expediently switched on from the start of processing t z or to.
  • the sensor signal can be used in the sense of setting sufficient laser power. Embodiments are described in EP 0 573 474 B1.

Abstract

Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mit Laserstrahlung (11) unter Schutzgas, die eine Verdampfung von Werkstoff bewirkt, bei dem außer der Laserstrahlung (11) ein Lichtbogen in den werkstücknahen Prozeßbereich (12) geführt wird, dessen Zündung von einer Steuereinrichtung (13) gesteuert wird. Um ein berührungsloses Zündverfahren zu schaffen, das also keine zusätzlichen Bewegungen einzelner NC-Achsen vermeidet und das genaue Synchronisationsmöglichkeiten der Lichtbogenzündung, der Laserstrahlwirkung und der Werkstückbewegungen aufweist, wobei im Falle des Einsatzes von Maschinensteuerungen schädliche Rückkopplungen in letztere vermieden werden, wird das Verfahren so ausgeführt, daß vor dem Beginn des Bearbeitens im Prozeßbereich (12) ein laserinduziertes Plasma (14) erzeugt wird, das nach der Zündung des Lichtbogens mit der Steuereinrichtung (13) zum Erlöschen gebracht wird.

Description

Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlunα
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bear¬ beiten von Werkstücken mit Laserstrahlung unter Schutzgas, bei dem außer der Laserstrahlung ein Lichtbogen in den werk- stücknahen Prozeßbereich geführt wird, und bei dem eine Zün¬ dung des Lichtbogens vor dem Beginn des Bearbeitens mit einem laserinduzierten Plasma erfolgt, das im Prozeßbereich unter Verdampfung von Werkstoff erzeugt wird, wobei diese Zündung von einer Steuereinrichtung gesteuert wird, die das Plasma nach der Zündung des Lichtbogens zum Erlöschen bringt.
Stand der Technik.
Es ist allgemein bekannt, Laserstrahlung zum Bearbeiten von Werkstücken einzusetzen. Die damit beim Schweißen erzeug¬ ten Nähte sind schlank und haben ein großes Aspektverhältnis. Lichtbogenschweißverfahren, wie das Wolfram-Inert-Gas-Verfah¬ ren werden bekannterweise mit Laserstrahlschweißverfahren kombiniert. Die Einschweißtiefen und die erzielbaren Schweiß- geschwindigkeiten werden verbessert und es ergeben sich wei¬ tere positive Effekte dieses Kombinationsverfahrens, vergli¬ chen mit den jeweiligen Einzelverfahren. Die bekannten Kombi- nationsverfahren betreffen jedoch nicht nur das Schweißen von Werkstücken, sondern auch das Schneiden, Bohren und Bearbei- ten von Oberflächen usw. , wobei die Ausbildung und Anordnung des Laserstrahles und der -Lichtbogenelektrode werkstückspezi¬ fisch sein können. Ebenso werden die unterschiedlichen be¬ kannten Laserstrahlquellen entsprechend der jeweils geforder¬ ten Zweckmäßigkeit eingesetzt, beispielsweise CC>2-Laser. Bei dem Bearbeiten der Werkstücke können die bekannten Handha¬ bungssysteme, wie NC-gesteuerte Handhabungsmaschinen, Porta¬ le, Roboter usw. , den jeweiligen Anforderungen entsprechend eingesetzt werden.
Es ist allgemein bekannt, Zündeinrichtungen zum Ioni¬ sieren der Lichtbogenstrecke zwischen der Lichtbogenelektrode und dem Werkstück zu verwenden. Zum Einsatz kommt eine Hoch¬ frequenzzündeinrichtung, welche der Spannung der Schwei߬ stromquelle hochfrequenzmodulierte Hochspannungsimpulse so- lange überlagert, bis der Lichtbogen gezündet ist und der voreingestellte Schweißstrom fließt. In aller Regel kommt es jedoch durch die bekannte Hochfrequenzzündeinrichtung zu Im¬ pulsrückkopplungen in die Steuerung der Handhabungsmaschine, beispielsweise in die NC-Steuerung oder in die SPS-Steuerung. Das kann zu deren Ausfall führen. Für den Ausfall sind Hard¬ ware-Schäden ebenso ursächlich, wie unkontrollierte Bewegun¬ gen der einzelnen NC-Achsen. Gerade die NC- und SPS-Steuerun¬ gen von Handhabungsmaschinen zur Lasermaterialbearbeitung sind gegen Hochspannungszündimpulse von WIG-Stromquellen nur unzureichend abgeschirmt, so daß in diese Maschinen Lichtbo¬ genschweißeinrichtungen nicht ohne weiteres eingebaut und ge¬ fahrlos in Betrieb genommen werden können. Soweit entspre¬ chende Nachrüstungen und HF-dichte Abschirmungen eingesetzt werden können, ist deren Einsatz zeitaufwendig und teuer.
Aus der US 5 006 588 ist ein Verfahren mit den eingangs genannten Verfahrensschritten bekannt. Der Laser induziert ein Plasma. Das bekannte laserinduzierte Plasma ist nicht ab¬ schirmend, weil sonst der Bearbeitungsprozeß durch den Laser unterbrochen ist. Andererseits bedeutet das, daß die Ionisa- tionsengergie entsprechend gering ist und demgemäß die Leit¬ fähigkeit, die für das sichere Zünden des Lichtbogens ursäch¬ lich ist. Darüber hinaus wird das bekannte Verfahren so be¬ trieben, daß die Steuereinrichtung zwischen zwei Leiserpulsen hinreichend Zeit verstreichen läßt, bis sich ein Energie- Speicher für den Lichtbogen entladen hat. Das bedeutet eine
Verfahrenseinschränkung, die mit verringerter Produktionsge- schwindigkeit verbunden ist.
Darstellung der Erfindung.
Dem Stand der Technik gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den eingangs genannten Verfahrensschritten zu verbessern, nämlich ein berührungslo- ses Zündverfahren zu schaffen, das zusätzliche Bewegungen einzelner NC-Achsen vermeidet und das genaue Synchronisisati- onsmöglichkeiten der Lichtbogenzündung, der Laserstrahlwir¬ kung und der Werkstückbewegungen aufweist, wobei im Falle des Einsatzes von Maschinensteuerungen schädliche Rückkopplungen in letztere vermieden werden.
Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein abschirmendes Plasma zur Anwendung kommt.
Bevor also das Verfahren mit Laserstrahlung und Lichtbo¬ gen bei voreingestellten Laser- und Lichtbogenleistungen ab¬ läuft, wird mit der Laserstrahlung ein laserinduziertes Plas¬ ma erzeugt, das sich im Prozeßbereich zwischen Werkstück und Lichtbogenelektrode entwickelt. Infolgedessen wird die zwi- sehen dieser Lichtbogenelektrode und dem Werkstück vorgesehe¬ ne Lichtbogenstrecke sicher ionisiert. Dabei kann das Elek¬ trodenende stark aufgeheizt werden, so daß die Elektrodenaus¬ trittsarbeit gesenkt wird und der Lichtbogen zündet. Der Lichtbogen breitet sich in der Wolke des laserinduzierten Plasmas aus.
Als laserinduziertes Plasma wird ein sogenanntes "ab¬ schirmendes Plasma" erzeugt, z.B. durch gezielte Beeinflus¬ sung der Prozeßparameter mit einem C02-Laser. Dieses abschir- mende Plasma absorbiert den überwiegenden Teil der Laser¬ leistung oberhalb der Werkstückoberfläche, so daß sich eine für das Zünden des Lichtbogens erwünschte schnelle Aufheizung ergibt. Andererseits ist aber die abschirmende Wirkung des Plasmas in der Regel unerwünscht. Infolgedessen wird es nach der Zündung des Lichtbogens mit der Steuereinrichtung zum Er- löschen gebracht, wobei -die Steuereinrichtung plasmabeein¬ flussende Parameter im Sinne des Erlöschens beeinflussen kann.
Durch das vorbeschriebene Verfahren, welches vorzugswei¬ se für das kombinierte CO2-Laserstrahl/WIG-Schweißen geeignet iεt, kann auf eine Hochfrequenzzündeinrichtung verzichtet werden. Infolgedessen ist beim Zünden eine Rückkopplung von hochfrequenzmodulierten HochspannungsImpulsen in eine Steue- rung von Handhabungsmaschinen ausgeschlossen. In bestehende Laserstrahlschweißanlagen kann eine zusätzliche Lichtbogen- schweißeinrichtung ohne weitere Modifikation einer NC- oder einer SPS-Steuerung der Laserstrahlschweißanlage eingebaut werden. Mit einem vergleichsweise geringen Investitionsvolu- men wird eine erhöhte Wirtschaftlichkeit durch gesteigerte Schweißgeschwindigkeit erreicht und der Einsatzbereich der kombinierten Schweißmaschine wird erweitert.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß das laserinduzierte Plasma mit Hilfe eines in den Proze߬ bereich eingebrachten inerten Gases mit einer die Ionisati¬ onsenergie des Schutzgases unterschreitenden Ionisationsener¬ gie, wie Argon, erzeugt wird. Ein derartiges Verfahren kommt insbesondere in Betracht, wenn das Verfahren in einer Schutz- gasatmosphäre durchgeführt wird, beispielsweise in einer He bzw. Schutzgas-Atmosphäre. In diesem Fall verunreinigt daε eingebrachte Gas, beispielsweise Argon, die He- bzw. Schutz¬ gas-Atmosphäre und bei ausreichender Laserintensität wird der Zündvorgang eingeleitet.
Das Verfahren kann so ausgestaltet werden, daß die Gas¬ zufuhr und/oder die Pulεparameter bis zur erfolgten Zündung gesteuert werden. Beide Größen werden vorzugsweise im Sinne eines Verringerns der Zündzeit angewendet, um den durch die Laserstrahlung bereits begonnenen Bearbeitungsprozeß so wenig wie möglich zu beeinflussen und ergänzende Hilfsmittel für die Zündphase zu vermeiden.
Das Verfahren kann aber auch so durchgeführt werden, daß das Plasma mit Hilfe eines eine Leistungsüberhöhung bewirken- den Anfangspulses induzi-ert wird. Wenn die Leistungsüberhö¬ hung durch den Anfangεpuls genügend groß ist, also jeweils abgestimmt auf die im Prozeßbereich vorhandene Atmosphäre, kann das zum Zünden erforderliche laserinduzierte Plasma auch auf diese Weise erzeugt werden. Das für dieses Verfahren er¬ forderliche Anheben der Laserleistung setzt voraus, daß der Laser, insbesondere ein C02-Laser, pulsbar ist oder sogar über eine sogenannte Super-Puls-Einrichtung verfügt. Daε vor¬ beschriebene Verfahren mit einem Anfangspuls kann mit dem Verfahren mittels eines Gases niedriger Ionisationsenergie kombiniert werden, um den Zündvorgang für den Lichtbogen ein¬ zuleiten.
Um Synchronisationsschwierigkeiten bei der Durchführung der Zündung zu vermeiden, wird die Lichtbogenzündspannung zu Beginn der Zündphase angelegt. Es ist dies auch das schnell- εte Zündverfahren.
Um die Zündphase möglichst kurz zu halten, was im Inter- esse einer einwandfreien Anfangsbearbeitung des Werkstücks von Interesse ist, wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Zündphase in Abhängigkeit von der Erkennung eines Licht¬ bogenstroms beendet wird.
Die Erkennung des Lichtbogenstroms kann in unterschied¬ licher Weise durchgeführt sein. Zweckmäßig ist eine meßtech¬ nische Erkennung. Das Verfahren wird also derart durchge¬ führt, daß die Erkennung des Lichtbogenstroms mittelε Detek¬ tors erfolgt. Andererseits ist aber auch eine Erkennung auf- grund von Erfahrungswerten möglich. Es werden Vorversuche durchgeführt, die statistiεch εicher ergeben, wie lange die Zündzeitphase dauert. Ein solches Verfahren setzt hinreichend konstante Zündbedingungen im Prozeßbereich voraus. Es erspart besondere Maßnahmen zur Beendigung der Zündung.
Das Verfahren kann so durchgeführt werden, daß eine Pro¬ zeßregelung zur Unterdrückung des laserinduzierten Plasmas verwendet wird. Damit kann das Ende der Zündphase zu einem vorbestimmten Zeitpunkt herbeigeführt werden. Die bestim- mungεgemäße Bearbeitung mit den voreingestellten Laser- und Lichtbogenleistungen kann im Sinne einer Optimierung der Be¬ arbeitungsqualität zeitlich unmittelbar nach dem Ende der Zündphase beginnen. Es erfolgt keine Unterbrechung des Schweißprozesses.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Prozeßregelung in Abhängigkeit von der Erkennung ei¬ nes Stickstoffplasmas jegliche Plasmabildung unterdrückt. Das Stickstoffplaεma wird anhand einer charakteristischen Stick- stofflinie z.B. mit Hilfe eines Spektrographens erkannt und für die Prozeßregelung können die bekannten geeigneten Stell¬ größen herangezogen werden, wie Laserleistung, Veränderung der Fokuslage od.dgl. Bei Einsatz eines Gases niedriger Ioni¬ sationsenergie kann auch die Gaszufuhr zum Prozeßbereich schnell unterbrochen werden, so daß das Plasma erlischt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand einer zur Durchführung der Verfahren geeigneten Vorrichtung näher erläutert. Es zeigt:
Fig.l eine schematiεche Darstellung des Proze߬ bereichs, blockbildartig ergänzt durch wichtige Funktionseinheiten zur Durchfüh- rung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig.2a bis 2h diagrammatische Darstellungen von für das Verfahren bedeutsamen Parametern in Abhängigkeit von der Zeit zur Erläuterung eineε Verfahrenε bzw. mehrer Verfahrenε- kombinationen.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung.
Fig.l zeigt in schematischer Darstellung ein Werkstück 10, das im gestrichelten Bereich bereits geschweißt ist. Die
Schweißung ist gemeinsam von der Laserstrahlung 11 eines CO2- Lasers 16 und einem nicht dargeεtellten Lichtbogen eineε WIG- Brenners 17 bewirkt worden, dessen Elektrode 18 im Prozeßbe¬ reich 12 angeordnet ist. Die über die Laserstrahlung 11 und den nicht dargestellten Lichtbogen in das Werkεtück 10 einge- koppelten Energien bewirken die Ausbildung einer Dampfkapil¬ laren 19, so daß das Werkstück 10 über seine gesamte Dicke durchgeschweißt wird.
Zur Ausbildung des Lichtbogens ist die Elektrode 18 an eine Schweißstromquelle 20 angeschloεεen, die andererseitε in elektrisch leitender Verbindung mit dem Werkstück 10 steht. Dem Prozeßbereich wird daε Inertgas durch die Düse des WIG- Brenners 17 zugeführt, das dem Schutz des Lichtbogens und der Plasmakontrolle dient.
Es ist eine Steuereinrichtung 13 zur Zündsteuerung vor¬ handen. Diese veranlaßt das Einschalten der Schweißstromquel¬ le und überwacht den Stromfluß in der Zuleitung 21 zwischen der Schweißstromquelle 20 und der Elektrode 18 für den Schweißstrom. Die Steuereinrichtung 13 beeinflußt außerdem den Cθ2-Laser 16 über die Steuerleitung 22.
Darüber hinaus ist die Vorrichtung mit einem Magnetven- til 23 versehen, über das dem Prozeßbereich 12 mit einer Gas- düεe 24 ein Gaε niedriger Ioniεationεenergie zugeführt wird, beiεpielεweise Argon. Die Steuereinrichtung 13 steuert die
Gaεfreigabe und die Gaεεperrung über das Magnetventil 23.
Des weiteren ist die in Fig.l dargestellte Vorrichtung mit einer Prozeßregelung 25 versehen, nämlich mit einer soge¬ nannten PSC zur Unterdrückung abschirmender Plasmen beim C02- Laserschweißen. Die Prozeßregelung 25 vermag den Prozeßbe¬ reich optisch zu beobachten, nämlich mit einer Lichtleitfaεer 26, über die auε dem Prozeßbereich εtammende Lichtsignale zwecks Analyεe zu einem nicht dargeεtellten Analysator wei¬ tergeleitet werden. Ein solcher Analysator ist beispielεweise ein Spektrograph, der daε Vorhandenεeinε von Stickstoff im Plasma schnell festzustellen vermag. Diese Prozeßregelung ist in einer weiter unten beschriebenen Wirkverbindung 27 mit dem C02-Laser 16 und steht über eine Steuerleitung 28 mit der Steuereinrichtung 13 in Verbindung.
Die Fig.2a bis 2h zeigen zeitliche Verläufe im Bereich einer Zündphase eines Schweißverfahrens. Fig.2a betrifft die Zufuhr von Helium über einen WIG-Brenner 17, Fig.2b zeigt die
Lichtbogenspannung Ug, Fig.2c zeigt den Lichtbogenstrom Is, Fig.2d zeigt die Argonzufuhr über ein Magnetventil 23, Fig.2e zeigt die Laserleistung PL, Fig.2f zeigt die Intensität einer Stickstofflinie, Fig.2g zeigt die Wirkungszeit einer Proze߬ regelung zur Unterdrückung eines laserinduzierten Plasmas, und Fig.2h zeigt die Beaufschlagung der Prozeßregelung zur Unterdrückung des laserinduzierten Plasmas.
Die in Fig.l dargeεtellte relative Zuordnung der Laser¬ strahlung 11 und des WIG-Brenners 17 ist rein beispielhaft. Der Brenner 17 bzw. seine Elektrode 18 könnte der Laserstrah¬ lung 11 auch nachgeordnet sein. Auch andere relative Zuord¬ nungen sind möglich. Die Elektrode 18 und die Laserstrahlung 11 können einander auch gleichachsig zugeordnet sein, indem die Elektrode 18 als Zentralelektrode mit konzentrisch hohlem Laserstrahl ausgebildet wird oder umgekehrt.
Die Steuereinrichtung muß zu einer ausreichenden Ioni- sierung des Prozeßbereichs zwischen der Elektrode 18 und dem
Werkstück 10 beitragen. Zur Ionisierung wird durch gezielte Beeinflusεung der Prozeßparameter des CO2-Lasers und/oder der Ionisierungsbedingungen im Prozeßbereich 12 mit der Laser¬ strahlung ein Plasma 14 induziert, welches als ionisierte Plaεmawolke über der Werkstückoberfläche den überwiegenden Teil der Laserleistung absorbiert. Dieses abschirmende Plasma 14 befindet sich innerhalb des Prozeßbereichs 12 unmittelbar vor der Spitze der Elektrode 18 bzw. zentral innerhalb der Elektrode, wenn dieεe ringförmig auεgebildet iεt. Die Plasma- wölke besitzt eine Temperatur von ca. 12.000 °K bis 14.000 °K.
Derartige Temperaturen entsprechen den Temperaturen am Rand eines Schweißlichtbogens. Die Leitfähigkeit ist bei einem vollionisierten Plasma proportional zu Te 3/2, wobei Te die Elektronentemperatur ist. Daraus ergibt sich eine elektrische Leitfähigkeit, die in etwa der eineε Lichtbogenε unter Argon entεpricht. Infolgedessen sind für die Zündung eines Lichtbo¬ genε zwei wesentliche Voraussetzungen erfüllt. Durch die hohe Temperatur wird die Elektrodenspitze bzw. die Ringelektrode lokal stark aufgeheizt und damit die Elektrodenauεtrittsar- beit gesenkt. Infolgedesεen iεt die Lichtbogenansatzstelle auf der Elektrode festgelegt. Des weiteren iεt die erforder¬ liche Ioniεation der Lichtbogenεtrecke durch die Wolke des abschirmenden Plasmas sichergestellt. Die Lage der Plaεmawol- ke entspricht bei den beεchriebenen Anordnungen der Elektro- den und der Laεerεtrahlung dem Strompfad des Lichtbogens. Un¬ ter den vorbeschriebenen Voraussetzungen zündet der Lichtbo¬ gen zwischen der Elektrode und dem Werkstück, sofern die Lichtbogenzündspannung anliegt.
Damit der Schweißprozeß mit den voreingestellten Laser¬ und Lichtbogenleistungen ablaufen kann, ist eine vorbestimmte Arbeitsatmosphäre im Prozeßbereich erforderlich, nämlich eine Inertgasatmoεphäre inεbeεondere für das WIG-Schweißen und zur Plasmakontrolle für das Laserεtrahlweißen. Diese wird hier mit Helium erzeugt, welches dem Prozeßbereich 12 mit der Düse des Brenners 17 gemäß dem Pfeil He zugeleitet wird. Fig.2a zeigt auf die Zeit bezogen, daß die Zuleitung von Null auf die relative Einheit 1 erfolgt, bevor in irgendeiner anderen Weiεe auf den Zündprozeß Einfluß genommen wird.
Zur Erzeugung abschirmenden Plaεmas kann ein Gaε niedri¬ ger Ionisationsenergie in den Prozeßbereich 12 gegeben werden und/oder es wird Einfluß auf die Laserprozeßparameter genom¬ men. Zum Zeitpunkt tz wird gemäß Fig.2d das inerte Gas Argon in den Prozeßbereich 12 entsprechend einer relativen Einheit 1 eingeblasen. Die Gasmenge ist so bemessen, daß die He-Atmo- sphäre hinreichend verunreinigt wird, damit die Laserleiεtung PLI ausreicht, um das abschirmende Plasma zu erzeugen. Die La- serleistung pLι ist gleich PUD- der Bearbeitungsleistung. Sie wird frühestens zum Beginn der Zündphase eingeschaltet, dem Zündzeitpunkt tz, kann aber auch noch zum Zeitpunkt to einge¬ schaltet werden, der später liegt, als der Beginn des Einbla- εenε von Argon. Deε weiteren ist es erforderlich, daß die Lichtbogenspannung Us zum Zeitpunkt tz eingeschaltet wird, spätestens aber zum Beginn des Einschaltens des Lasers bzw. zum Zeitpunkt des Auftretens der Laserleistung PLι.
Die Zündung eines Plasmaε kann aber auch dadurch erfol¬ gen, inεbesondere bei geringen Laserleistungen, daß ein kurz- zeitiges Anheben der Laserleistung erfolgt. Ein Anfangspuls 15 stellt eine "ausreichend große Leistungsüberhöhung sicher.
In diesem Fall muß der Laser pulsbar εein bzw. sogar über eine sogenannte Super-Puls-Einrichtung verfügen. Fig.2e zeigt einen solchen Anfangε- bzw. Super-Puls 15, der zum Zeitpunkt to aufgeschaltet wird und der zum Zündzeitende tZE abgeschal¬ tet wird. Auch die Zufuhr von Argon wird gemäß Fig.2d zum Zündzeitende tzε unterbrochen, so daß der Argonanteil gemäß Fig.2d rapide zurückgeht. Dies ist auf die kontinuierliche oder evtl. auch einsetzende Zufuhr von Helium in den Prozeß- bereich 12 zurückzuführen. Werden Argon und Anfangspuls 15 gleichzeitig zum Zünden eines abschirmenden Plasmas verwen¬ det, so iεt daε Ende ihrer Einwirkungεzeit gleichermaßen daε Zündzeitende tZE-
Geht man davon auε, daß die Anwendung von Argon und/oder eines Anfangspulses 15 zu einem abschirmenden Plasma geführt haben, so ist für dieses die Anwesenheit von Stickstoff kenn¬ zeichnend. Fig.2f zeigt infolgedesεen im Zeitintervall tZE-to, das Anwachsen der Intensität einer Stickstofflinie von 0 auf einen relativen Wert 1 entsprechend der Anzeige z.B. eines Spektrographen, wobei in Fig.2f entsprechend dem Übergang von einer zumindest teilweisen Argonatmosphäre im Prozeßbereich 12 in eine reine He-Atmospähre gemäß Fig.2d eine entspre¬ chende Übergangsfunktion dargestellt wurde.
Falls ein Plasma gezündet wurde, kann man davon ausge¬ hen, daß auch der Lichtbogen zwischen der Elektrode 18 und dem Werkstück 10 gezündet wurde. Dementsprechend sinkt in Fig.2b die Lichtbogenspannung Us von dem Zündspannungεwert UZÜND auf die Lichtbogenbrennspannung U≤b- Zum gleichen Zeit¬ punkt tzε εteigt der Lichtbogenεtrom auf den aus der Fig.2c ersichtlichen Wert.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zündphase tZE-tz bzw. tZE-to zu beenden. Bei der Anwendung von Argon kann es ausreichend sein, die Argonzufuhr zum Prozeßbereich schnell zu unterbrechen, wenn das Magnetventil genügend nah am Pro¬ zeßbereich 12 angeordnet ist, so daß die nach dem Abschalten noch in den Prozeßbereich 12 gelangende Argonrestmenge nur sehr gering iεt. Wird ein Anfangεpuls 15 zum Zündzeitende tzE und damit die durch ihn -verursachte Leistungsüberhöhung zu¬ rückgenommen, kann auch dies dazu beitragen, die Zündphase ohne weiteres zu beenden, alεo ohne meßtechniεch zu überprü¬ fen, ob der Lichtbogen tatsächlich gezündet hat. Das ist je- doch nur möglich, wenn entsprechende Erfahrungswerte vorher ermittelt wurden. Liegen solche Erfahrungεwerte nicht vor bzw. iεt eε mit einem bloßen Abεchalten der Argonzufuhr und/oder deε Anfangspulses nicht getan, muß das Ende der Zündphase tZE-tz meßtechnisch erkannt werden. Hier bietet sich die Erkennung des Lichtbogenstroms an, deεεen Vorhandenεein von der Steuereinrichtung 13 entεprechend der Meßeinrichtung 29 erkannt wird. Bei Erkennung des Lichtbogenstromε sperrt die Steuereinrichtung 13 die Gaszufuhr, indem das Magnetven¬ til 23 über die Steuerleitung 31 gesperrt wird und/oder die Super-Puls-Einrichtung des Lasers 16 über die Leitung 22 ab¬ geschaltet wird.
Üblicherweise reagiert die Gasatmosphäre im Prozeßbe¬ reich 12 träge. Es kann daher von Vorteil sein, eine Prozeß- regelung 25 zum Unterdrücken abschirmender Plasmen einzuset¬ zen, wie sie beim C02-Laserstrahlschweißen aus der DE 43 08 971 AI bekannt ist. Bei dieser Prozeßregelung wird davon ausgegangen, daß sich nach dem Zünden eines Plasmas in einem He-Ar-Gasgemisch ein Stickεtoffplasma in der Umgebungε- atmoεphäre auεbildet, welcheε im wesentlichen den Abschir¬ mungseffekt verursacht. Daε Vorhandenεein von Stickstoff kann meßtechnisch ermittelt werden. Das Vorhandensein von Stick¬ stoff wird über die Lichtleitfaser 26 von einem Spektrogra- phen erkannt. Bei Vorliegen eines entsprechenden, auf Stick- stoff hinweiεenden Meßεignals wird Einfluß auf die Funktion des Laserε 16 genommen. Beispielsweise wird die Laserleiεtung kurzfristig abgeschaltet, so daß die Plasmaabschirmung zusam¬ menbricht. Wird also das Vorhandensein von Stickstoff zum Zeitpunkt tZE gemäß Fig.2f ermittelt, so wird die Prozeßrege- lung 25 gemäß Fig.2h von der Steuereinrichtung 13 aus freige- εchaltet.
Kurzzeitig danach steuert die Prozeßregelung 25 über die Leitung 27 der Laser 16 gemäß Fig.2g an. Fig.2g zeigt die Ausgangsgröße Ä25 zur Ansteuerung des Lasers 16. Mit der
Zeitdifferenz ta kann auf Abklingvorgänge in der Gasatmosphä¬ re des Prozeßbereichs 12 Rücksicht genommen werden. Nach der Ansteuerung des Lasers 16 während der Zeit ti gemäß Fig.2e, in der der Laser 16 also keine Leistung abgibt, die zur Auf- richterhaltung des Plasmas ausreicht, bricht die Plasmaab¬ schirmung zusammen. Dabei wird ausgenutzt, daß die Zeitkon¬ stante der Plasmaabschirmung deutlich unter der der Dampfka¬ pillaren 19 liegt. Infolgedessen wird eine negative Auswir- kung auf das Schweißergebnis sicher vermieden.
Die Poεitionsregelung 25 darf während der Zündphase tZE- tz nicht eingesetzt werden, vermag jedoch nach Ablauf der Zündzeit den Prozeß ständig zu kontrollieren. Ggf. erfolgt eine mehrfache Abschaltung des Lasers 16 durch die Prozeßre¬ gelung 25, so daß also in Fig.2g bedarfsweiεe mehrfache An- steuersignale 32 entsprechend den gestrichelten Darstellungen vorhanden sind. Dementsprechend würde die Bearbeitungslei¬ stung PLb des Lasers 16 mehrfach abgeεchaltet, um die negati- ven Auswirkungen abschirmenden Plasmas zu vermeiden. In der Regel läuft der Schweißprozeß jedoch unter reiner Heliumatmo¬ sphäre stabil, wobei die Plasmaabschirmung durch die Wahl des Prozeßgaseε wirkungsvoll unterdrückt werden kann.
Da die Gaεatmosphäre im Prozeßbereich 12 träge reagiert, kann als Folge davon am Schweißnahtanfang eine ungenügende Durchschweißung auftreten, was ein Nahtfehler ist. Um das zu vermeiden und um eine sichere Durchschweißung zu garantieren, kann ergänzend ein Sensor zur Kontrolle der Nahtdurchschweiε- εung verwendet werden, der zweckmäßig vom Bearbeittmgsbeginn tz bzw. to eingeschaltet wird. Das Sensorεignal kann im Sinne der Einεtellung ausreichender Laserleistung verwendet werden. Ausführungεbeiεpiele sind in der EP 0 573 474 Bl beschrieben.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (10) mit Laserstrahlung (11) unter Schutzgas, bei dem außer der Laserstrahlung (11) ein Lichtbogen in den werkstücknahen Prozeßbereich (12) geführt wird, und bei dem eine Zündung des Lichtbogens vor dem Beginn des Bearbeitens mit einem laserinduzierten Plasma (14) erfolgt, das im Prozeßbereich (12) unter Verdampfung von Werkstoff er¬ zeugt wird, wobei diese Zündung von einer Steuerein- richtung (13) gesteuert wird, die das Plasma nach der Zündung des Lichtbogens zum Erlöschen bringt, dadurch gekennzeichnet, daß ein abschirmendes Plasma (14) zur Anwendung kommt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das laserinduzierte Plasma (14) mit Hilfe eines in den Prozeßbereich (12) eingebrachten inerten Gases mit einer die Ionisationsenergie des Schutzgases unterschreitenden Ionisationsenergie, wie Argon, erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Plasma (14) mit Hilfe eines eine Leistungs¬ überhöhung bewirkenden Anfangspulses (15) induziert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Gaszufuhr und/oder die Pulsparame¬ ter bis zur erfolgten Zündung gesteuert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis A , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Lichtbogenzündspannung zu Beginn (tz) der Zündphase (tZE-tz) angelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Zündphase (tzE_tz) in Abhängigkeit von der Erkennung eines Lichtbogenstroms beendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung des Lichtbogenstroms mittels Detektors er¬ folgt .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß eine Prozeßregelung (25) zur Unter¬ drückung des laserinduzierten Plasmas (14) verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßregelung (25) in Abhängigkeit von der Erken¬ nung eines Stickstoffplasmas jegliche Plasmabildung un¬ terdrückt .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, daß vom Bearbeitungsbeginn an ein Sensor zur Kontrolle der Nahtdurchschweißung verwendet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1199128A1 (de) * 2000-03-30 2002-04-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Laserbearbeitungsvorrichtung
CN102186624A (zh) * 2008-10-20 2011-09-14 林肯环球股份有限公司 用于控制混合焊接工艺的系统和方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4199163B2 (ja) * 2004-06-25 2008-12-17 ファナック株式会社 レーザ照射を伴うアーク溶接のアーク開始方法、該方法を行なう溶接装置及び制御装置
AT501124B1 (de) 2004-12-15 2007-02-15 Fronius Int Gmbh Verfahren und vorrichtung zum kombinierten laser-lichtbogenschweissen
US9095929B2 (en) 2006-07-14 2015-08-04 Lincoln Global, Inc. Dual fillet welding methods and systems
CN111550823B (zh) * 2020-04-20 2021-12-28 西安交通大学 一种用于喷雾定容燃烧弹上的点火装置
CN112171014A (zh) * 2020-09-04 2021-01-05 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种引弧装置及使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006688A (en) * 1988-10-24 1991-04-09 Westinghouse Electric Corp. Laser-arc apparatus and method for controlling plasma cloud
WO1992014578A1 (de) * 1991-02-26 1992-09-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mit laserstrahlung
DE4308971A1 (de) * 1993-03-22 1994-09-29 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlung, insbesondere zum Laserstrahlschweißen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4167662A (en) * 1978-03-27 1979-09-11 National Research Development Corporation Methods and apparatus for cutting and welding
DE3406190C2 (de) * 1984-02-21 1986-03-13 Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum Zünden beim Schweißen mit abschmelzender Elektrode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006688A (en) * 1988-10-24 1991-04-09 Westinghouse Electric Corp. Laser-arc apparatus and method for controlling plasma cloud
WO1992014578A1 (de) * 1991-02-26 1992-09-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstücken mit laserstrahlung
DE4308971A1 (de) * 1993-03-22 1994-09-29 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit Laserstrahlung, insbesondere zum Laserstrahlschweißen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1199128A1 (de) * 2000-03-30 2002-04-24 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Laserbearbeitungsvorrichtung
EP1199128A4 (de) * 2000-03-30 2007-06-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laserbearbeitungsvorrichtung
CN102186624A (zh) * 2008-10-20 2011-09-14 林肯环球股份有限公司 用于控制混合焊接工艺的系统和方法
CN102186624B (zh) * 2008-10-20 2014-12-24 林肯环球股份有限公司 用于控制混合焊接工艺的系统和方法

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Publication number Publication date
WO1997025176A3 (de) 1997-09-12
DE19600627C1 (de) 1997-05-22

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