[发明专利]利用激光设备与电弧设备加工工件的方法与装置有效
申请号: | 200980161902.0 | 申请日: | 2009-09-14 |
公开(公告)号: | CN102695577A | 公开(公告)日: | 2012-09-26 |
发明(设计)人: | E·瓦尔;A·谢尔瓦戈夫斯基;U·施图特 | 申请(专利权)人: | 通快机床两合公司 |
主分类号: | B23K9/067 | 分类号: | B23K9/067;B23K26/14;B23K26/38;B23K28/02 |
代理公司: | 永新专利商标代理有限公司 72002 | 代理人: | 蔡胜利 |
地址: | 德国*** | 国省代码: | 德国;DE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 利用 激光设备 电弧 设备 加工 工件 方法 装置 | ||
技术领域
本发明涉及利用激光设备与电弧设备加工工件的方法与设备,从而激光束和电弧被引导到将被加工的工件的部位。
背景技术
在专利公开文献DE 20101452U1中公开了一种用于加工工件的装置;该装置包括激光设备与电弧设备。电弧设备将电弧聚焦到将被加工的工件的部位。从激光设备,激光束借助于聚焦装置被指向到电弧的底部,从而它们在工件上汇合。电弧被引导通过激光束,而激光束由于其可控的运动而相对于电弧移动,并且因而将电弧引导到期望的位置并且如果必要的话使得电弧偏向。由于游荡的激光束运动,所以电弧在工件上跟随着激光束的足点/投影点和/或焦点。因此,电弧可以被正确地定位并引导到工件上。特别地以这种方式可以实现振荡的焊接运动。
由于加工材料的同时在精度和加工速度和/或缩短过程时间的方面的连续增加的要求,所以必须进一步开发这种已知的技术。
发明内容
因此,本发明的目的在于提出借助于激光设备和电弧设备加工工件的方法和装置,由此,等离子气体喷流的功率密度增加,以便增加用于加工工件的供能。
该目的借助于这样一种用于加工工件的方法实现,在该方位中,根据第一可选例,恰在等离子气体喷流到达电弧设备之前,激光束相对于等离子气体喷流从外朝向工件的加工部位移动并且与等离子气体喷流相交。这使得通过激光束在等离子气体喷流内产生通道(channel),造成了等离子气体喷流的电导率的受控增加。通过电导率的这种增加,电弧电流的增加也同时实现,这导致了由于最小化损失而造成的引入能量的增加或相应地针对电弧电流的减小的电阻。
根据第二可选实施例,根据本发明的用于加工工件的方法设置成至少一个激光束完全位于等离子气体喷流内,并且因而通道在该等离子气体喷流内形成,以便实现等离子气体喷流的电导率的受控的增加。电弧沿该通道由于增加的电导率以及因而减小的电阻而被引导。以这种方式,电弧能够在等离子气体喷流内被聚焦并被稳定。因此,激光束本身在该方法中不产生影响或仅仅产生微小影响,也就是说激光能量不会显著帮助材料加工,而仅仅影响等离子气体喷流。
因此,根据本发明的方法尤其有助于利用激光引发的等离子体内的电弧实现材料去除。这种材料去除包括不同的材料例如金属、玻璃、陶瓷等的表面加工以及这种材料、尤其金属片材的分割或切割。同样,也可以实现材料焊接。通过电弧在由激光束在等离子气体喷流内产生的通道中的稳定与引导,也可以将不同的钢和铝结合。同时,可以实现少的材料破坏、更高的精度以及加工速度。该方法的优选实施例设置成,激光束与等离子喷流共轴线地在等离子气体喷流内被引导。由此,可以减少电弧的加宽并且可以实现等离子气体的高程度电离化,以增加电导率。
此外,通过等离子气体喷流内的激光束,电离化气体的浓度沿激光束路径增加。借助于激光引燃等离子体通道。等离子体理解为一种强聚集状态(forth aggregate state),其中,气体具有极高的能态(电离化)。因此,等离子体是导电的。通过这些附加的高能原子,等离子气体喷流的浓度和/或能量增加。
电导率的增加可以是由于借助于激光束产生等离子体并且还由于气体分子的激发状态的产生(光电流效应),其中减少了用于电离化的附加能量。
通过激光束的直径,等离子气体喷流内的通道的直径优选设成收缩电弧以便加工所述工件。以这样的方式,可以控制不同的参数,从而取决于进行加工的任务,激光束的直径可以改变。由激光所形成的等离子体通道的尺寸和/或直径决定等离子气体喷流的直径。通过改变等离子体通道(借助于原束变化而改变激光束),等离子气体喷流可以任意被操纵。由此,出现这样的可能性,即取决于应用(表面加工、切割、焊接等),设定最优的加工参数。等离子体通道的宽度确定切割连接部宽度以及因而决定切割速度。在焊接时,为了重合的加工部位的所需的直径可以任意设定。
激光束的焦点优选针对电弧设备的电极设定,从而焦点位于电极上或者位于电极与工件上或内的加工部位之间。以这样的方式,电导率可以增加,并且因此电弧的电流受到影响并且在等离子体束内聚集。同时,取决于加工方法,相应地启动材料去除。可选地,还可以设置成焦点位于待加工的工件下方。此外,优选设置成等离子气体喷流由气体保护。该保护气体有助于减小周围环境的污染。此外,可以实现等离子气体喷流的更好的成形。
在加工的开始时,可以看出激光应用在改进引燃适用性方面是特别有利的。特别地,通过针对吸收特性专门选择等离子体和保护气体可以改进加工控制。
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