DE102023123703A1 - Jet nozzle with powder unit and process gas unit - Google Patents
Jet nozzle with powder unit and process gas unit Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023123703A1 DE102023123703A1 DE102023123703.9A DE102023123703A DE102023123703A1 DE 102023123703 A1 DE102023123703 A1 DE 102023123703A1 DE 102023123703 A DE102023123703 A DE 102023123703A DE 102023123703 A1 DE102023123703 A1 DE 102023123703A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- process gas
- powder
- jet nozzle
- section
- light channel
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
- B22F12/53—Nozzles
-
- 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
- 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
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahldüse (1) zum Laserauftragschweißen entlang einer Vorschubrichtung (2), aufweisend einen Lichtkanal (3) zur Führung zumindest eines Laserstrahls, der auf ein Werkstück gerichtet ist; eine radial außerhalb des Lichtkanals (3) angeordnete Pulvereinheit (7) zur Führung zumindest eines Pulverstrahls, der auf das Werkstück aufzutragen ist, wobei die Pulvereinheit (7) in einer Umfangsrichtung um den Lichtkanal (3) einen Pulverabschnitt (11) bildet; und eine radial außerhalb des Lichtkanals (3) angeordnete Prozessgaseinheit (60) zur Führung eines Prozessgases, wobei die Prozessgaseinheit (60) in der Umfangsrichtung einen Prozessgasabschnitt (61) bildet; wobei sich der Prozessgasabschnitt (61) an einem Düsenmund (6) in der Umfangsrichtung an den Pulverabschnitt (11) anschließt. The present invention relates to a jet nozzle (1) for laser deposition welding along a feed direction (2), having a light channel (3) for guiding at least one laser beam that is directed at a workpiece; a powder unit (7) arranged radially outside the light channel (3) for guiding at least one powder jet that is to be applied to the workpiece, wherein the powder unit (7) forms a powder section (11) in a circumferential direction around the light channel (3); and a process gas unit (60) arranged radially outside the light channel (3) for guiding a process gas, wherein the process gas unit (60) forms a process gas section (61) in the circumferential direction; wherein the process gas section (61) adjoins the powder section (11) at a nozzle mouth (6) in the circumferential direction.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahldüse zum Laserauftragschweißen entlang einer Vorschubrichtung.The present invention relates to a jet nozzle for laser cladding along a feed direction.
Stand der TechnikState of the art
Laserauftragschweißen findet etwa in der Reparatur-, Beschichtungs- und/oder Verbindungstechnik Anwendung. Es kann zwischen dem konventionellen Laserauftragschweißen (Laser Metal Deposition (LMD), Direct Metal Deposition (DMD) oder Direct Energy Deposition (DED)) und dem sogenannten High-Speed Laserauftragschweißen (HS-LMD oder extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA)) unterschieden werden. HS-LMD-Verfahren sind beispielsweise in den Offenlegungsschriften
Mittels Laserauftragschweißen kann eine Funktionsschicht auf ein Werkstück aufgetragen werden. Diese erhöht gegenüber einem unbearbeiteten Werkstück im Allgemeinen die Belastbarkeit des mittels Laserauftragschweißen bearbeiteten Werkstücks. Die Funktionsschicht kann beispielsweise als Verschleißschutzschicht dienen. Der Auftrag der Funktionsschicht basiert auf einem Aufschmelzen einer Werkstückoberfläche, einem Auftragen eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs und einem anschließenden Abkühlen, sodass eine Matrixstruktur mit Hartstoffpartikeln stoffschlüssig mit der Werkstoffoberfläche verbunden ist. Somit greift das Laserauftragschweißen in die innere Materialstruktur des Werkstücks ein und verändert diese. Dies kann unter Umständen Unzulänglichkeiten in der inneren Materialstruktur nach sich ziehen. Diese können die angestrebte Erhöhung der Belastbarkeit beeinträchtigen. Die Unzulänglichkeiten können mikroskopischer Natur sein, weshalb sie nur unter hohem Aufwand identifizierbar sind.A functional layer can be applied to a workpiece using laser cladding. This generally increases the load-bearing capacity of the workpiece processed using laser cladding compared to an unprocessed workpiece. The functional layer can serve as a wear protection layer, for example. The application of the functional layer is based on melting a workpiece surface, applying a powdered filler material and then cooling it down so that a matrix structure with hard material particles is firmly bonded to the material surface. Laser cladding therefore intervenes in the internal material structure of the workpiece and changes it. This can sometimes result in deficiencies in the internal material structure. These can impair the desired increase in load-bearing capacity. The deficiencies can be microscopic in nature, which is why they can only be identified with great effort.
Darstellung der ErfindungDescription of the invention
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Strahldüse zum Laserauftragschweißen entlang einer Vorschubrichtung bereitzustellen. Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, eine Schweißqualität einer aufgetragenen Funktionsschicht und des Werkstücks insgesamt zu erhöhen und Unzulänglichkeiten in einer Schweißverbindung zwischen einem pulverförmigen Zusatzwerkstoff und einer Werkstoffoberfläche, zu verringern oder zu vermeiden. Bei den Unzulänglichkeiten kann es sich um Bindefehler zwischen der Werkstoffoberfläche und der aufgetragenen Funktionsschicht oder zwischen einzelnen aufgetragenen Funktionsschichten handeln. Es kann sich bei den Unzulänglichkeiten auch um Poren, also Lufteinschlüsse, handeln, die innerhalb der aufgetragenen Funktionsschicht oder zwischen der aufgetragenen Funktionsschicht und der Werkstoffoberfläche auftreten. Insbesondere wenn es sich bei der Werkstoffoberfläche um einen Gusswerkstoff handelt, können Poren vermehrt auftreten. Bei den Unzulänglichkeiten kann es sich auch um Risse handeln, die insbesondere vertikal zur Werkstoffoberfläche innerhalb der aufgetragenen Funktionsschicht verlaufen. Die Unzulänglichkeiten können auch daraus bestehen, dass sich Pulverpartikel, insbesondere Karbide, des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs in einem Matrixmaterial des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs lösen, was zu einer Versprödung des Matrixmaterials führt. Die Erfindung zielt weiter insbesondere darauf ab, eine zuverlässige Strahldüse bereitzustellen, die gegenüber thermischen Belastungen widerstandsfähig ist. Die Erfindung kann weiter darauf abzielen, die Strahldüse derart auszugestalten, sodass sie über sehr hohe Zyklenanzahlen hinweg ein zuverlässiges und präzises Laserauftragschweißen gewährleistet.Based on the known prior art, it is an object of the present invention to provide an improved jet nozzle for laser deposition welding along a feed direction. The invention aims in particular to increase the welding quality of an applied functional layer and of the workpiece as a whole and to reduce or avoid deficiencies in a weld between a powdered filler material and a material surface. The deficiencies can be bonding errors between the material surface and the applied functional layer or between individual applied functional layers. The deficiencies can also be pores, i.e. air inclusions, that occur within the applied functional layer or between the applied functional layer and the material surface. Pores can occur more frequently, particularly if the material surface is a cast material. The deficiencies can also be cracks that run particularly vertically to the material surface within the applied functional layer. The deficiencies can also consist of powder particles, in particular carbides, of the powdered filler material dissolving in a matrix material of the powdered filler material, which leads to embrittlement of the matrix material. The invention further aims in particular to provide a reliable jet nozzle that is resistant to thermal stress. The invention can further aim to design the jet nozzle in such a way that it ensures reliable and precise laser deposition welding over very high numbers of cycles.
Die Aufgabe wird durch eine Strahldüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.The object is achieved by a jet nozzle having the features of
Entsprechend wird eine Strahldüse zum Laserauftragschweißen entlang einer Vorschubrichtung vorgeschlagen, die einen Lichtkanal zur Führung zumindest eines Laserstrahls, der auf ein Werkstück gerichtet ist, aufweist. Beim Laserauftragschweißen kann es sich um ein Verfahren zum High-Speed Laserauftragschweißen (HS-LMD) handeln. Die Vorschubrichtung ist die Richtung, entlang der sich die Strahldüse relativ zu dem Werkstück bewegt. Sie kann aus einer Bewegung, insbesondere einer Rotationsbewegung, des Werkstücks, aus einer Bewegung der Strahldüse oder aus einer Überlagerung beider Bewegungen resultieren. Die Vorschubrichtung und die korrelierende Vorschubbewegung können über den Prozessverlauf konstant sein. Alternativ können sie mit dem jeweiligen Prozessstadium variieren. Bei dem Werkstück kann es sich um ein rotationssymmetrisches Werkstück, wie eine Bremsscheibe, einen Hydraulikzylinder, eine Druckwalze oder ein Gleitlager handeln. Der Laserstrahl kann durch den Lichtkanal hindurch strahlen. Er kann von einer Laserquelle bereitgestellt werden, von der der Laserstrahl mittels eines Lichtleitkabels zu einem Lasersystem geführt wird, das den Laserstrahl über eine Kollimationslinse aufteilt und ihn vor dessen Eintritt in die Strahldüse über eine Laseroptik prozessgerecht fokussiert. Der Lichtkanal kann ein hohler Kanal sein, der die gesamte Strahldüse entlang einer Längsrichtung durchläuft. Durch den Lichtkanal kann außer dem Laserstrahl auch ein Prozessgas zur Werkstückoberfläche geleitet werden.Accordingly, a jet nozzle for laser cladding along a feed direction is proposed, which has a light channel for guiding at least one laser beam that is directed at a workpiece. Laser cladding can be a method for high-speed laser cladding (HS-LMD). The feed direction is the direction along which the jet nozzle moves relative to the workpiece. It can result from a movement, in particular a rotational movement, of the workpiece, from a movement of the jet nozzle or from a superposition of both movements. The feed direction and the correlating feed movement can be constant over the course of the process. Alternatively, they can vary with the respective process stage. The workpiece can be a rotationally symmetrical workpiece, such as a brake disk, a hydraulic cylinder, a pressure roller or a plain bearing. The laser beam can shine through the light channel. It can be provided by a laser source, from which the laser beam is guided by a fiber optic cable to a laser system that splits the laser beam using a collimation lens and focuses it in a process-appropriate manner using laser optics before it enters the jet nozzle. The light The light channel can be a hollow channel that runs through the entire jet nozzle along a longitudinal direction. In addition to the laser beam, a process gas can also be guided to the workpiece surface through the light channel.
Die Strahldüse hat ferner eine radial außerhalb des Lichtkanals angeordnete Pulvereinheit zur Führung zumindest eines Pulverstrahls, der auf das Werkstück aufzutragen ist, wobei die Pulvereinheit in einer Umfangsrichtung um den Lichtkanal einen Pulverabschnitt bildet. Die Pulvereinheit kann ausgehend von der Längsrichtung der Strahldüse radial außerhalb des Lichtkanals sein und kann Bestandteil einer Außenstruktur sein, die den Lichtkanal geschlossen umgibt. Der Pulverstrahl kann einen pulverförmigen Zusatzwerkstoff führen, der aus Hartstoffpartikeln, insbesondere Karbiden, und einem Matrixwerkstoff besteht. Die Pulvereinheit kann der Teil der Strahldüse sein, der dazu vorgesehen ist, den pulverförmigen Zusatzwerkstoff direkt oder indirekt zu führen. Die Pulvereinheit kann Injektorführungen aufweisen, in die Pulverinjektoren einsetzbar sind. Sie kann auch einen Ringspalt aufweisen, innerhalb dessen der pulverförmige Zusatzwerkstoff geführt wird. An einem Düsenmund bildet die Pulvereinheit in einer Umfangsrichtung um den Lichtkanal einen Pulverabschnitt. Die Pulvereinheit kann Teil des Düsenmunds sein. Der Düsenmund ist der dem Werkstück zugewandte Teil der Strahldüse. Der Endabschnitt des Düsenmunds hat einen distalen Bereich. Dieser stellt den Teil des Düsenmunds dar, der am nächsten zum Werkstück ist. An dem von dem Werkstück abgewandten Abschnitt hat die Strahldüse einen proximalen Bereich und einen Flanschabschnitt. Der proximale Bereich und der Flanschabschnitt sind der dem Werkstück abgewandte Teil der Strahldüse. Über den Flanschabschnitt kann die Düse mit einem weiteren Bestandteil des Lasersystems, wie beispielsweise einer Laseroptik oder einer Prozesseinheit, koppelbar sein. In der Draufsicht kann der Pulverabschnitt zumindest abschnittsweise entlang einer Öffnung des Lichtkanals verlaufen.The jet nozzle also has a powder unit arranged radially outside the light channel for guiding at least one powder jet that is to be applied to the workpiece, the powder unit forming a powder section in a circumferential direction around the light channel. The powder unit can be radially outside the light channel starting from the longitudinal direction of the jet nozzle and can be part of an external structure that surrounds the light channel. The powder jet can guide a powdery additional material that consists of hard material particles, in particular carbides, and a matrix material. The powder unit can be the part of the jet nozzle that is intended to guide the powdery additional material directly or indirectly. The powder unit can have injector guides into which powder injectors can be inserted. It can also have an annular gap within which the powdery additional material is guided. At a nozzle mouth, the powder unit forms a powder section in a circumferential direction around the light channel. The powder unit can be part of the nozzle mouth. The nozzle mouth is the part of the jet nozzle facing the workpiece. The end section of the nozzle mouth has a distal region. This represents the part of the nozzle mouth that is closest to the workpiece. On the section facing away from the workpiece, the jet nozzle has a proximal region and a flange section. The proximal region and the flange section are the part of the jet nozzle facing away from the workpiece. The nozzle can be coupled to another component of the laser system, such as laser optics or a process unit, via the flange section. In the plan view, the powder section can run at least in sections along an opening of the light channel.
Die Strahldüse hat ferner eine radial außerhalb des Lichtkanals angeordnete Prozessgaseinheit zur Führung eines Prozessgases, wobei die Prozessgaseinheit in der Umfangsrichtung einen Prozessgasabschnitt bildet. Die Prozessgaseinheit kann ausgehend von der Längsrichtung der Strahldüse radial außerhalb des Lichtkanals sein und kann Bestandteil der Außenstruktur sein, die den Lichtkanal geschlossen umgibt. Das Prozessgas kann die Pulverkaustik und die von ihr hervorgerufene Werkstückbearbeitung positiv beeinflussen. Die Prozessgaseinheit kann der Teil der Strahldüse sein, der dazu vorgesehen ist, das Prozessgas direkt oder indirekt zu führen. Die Prozessgaseinheit kann Injektorführungen aufweisen, in die zusätzliche Injektoren einsetzbar sind. Sie kann auch einen Ringspalt aufweisen, innerhalb dessen das Prozessgas geführt wird. An dem Düsenmund bildet die Prozessgaseinheit in einer Umfangsrichtung um den Lichtkanal einen Prozessgasabschnitt. Die Prozessgaseinheit kann Teil des Düsenmunds sein. In der Draufsicht kann der Prozessgasabschnitt zumindest abschnittsweise entlang der Öffnung des Lichtkanals verlaufen. Der Prozessgasabschnitt kann der Teil der Prozessgaseinheit sein, aus dem das Prozessgas aus der Strahldüse austritt.The jet nozzle also has a process gas unit arranged radially outside the light channel for guiding a process gas, the process gas unit forming a process gas section in the circumferential direction. The process gas unit can be located radially outside the light channel starting from the longitudinal direction of the jet nozzle and can be part of the external structure that surrounds the light channel. The process gas can have a positive effect on the powder caustic and the workpiece processing caused by it. The process gas unit can be the part of the jet nozzle that is intended to guide the process gas directly or indirectly. The process gas unit can have injector guides into which additional injectors can be inserted. It can also have an annular gap within which the process gas is guided. At the nozzle mouth, the process gas unit forms a process gas section in a circumferential direction around the light channel. The process gas unit can be part of the nozzle mouth. In plan view, the process gas section can run at least partially along the opening of the light channel. The process gas section may be the part of the process gas unit from which the process gas exits the jet nozzle.
Der Prozessgasabschnitt schließt sich an dem Düsenmund in der Umfangsrichtung an den Pulverabschnitt an. Somit ist der Prozessgasabschnitt in der Umfangsrichtung unmittelbar neben dem Pulverabschnitt. So kann das Prozessgas auf die Pulverkaustik und das andauernde Laserauftragschweißen stabilisierend einwirken. Der Prozessgasabschnitt kann sich an den Pulverabschnitt derart anschließen, dass in der Umfangsrichtung ein solcher Übergang stattfindet, dass ein Inneres von dem Prozessgasabschnitt und dem Pulverabschnitt von einem Äußeren getrennt ist. Die Trennung kann dergestalt sein, dass möglichst wenig Fluid zwischen dem Inneren und dem Äußeren ausgetauscht wird. Dies kann zur Stabilisierung der Prozesszonen beitragen und simultan ein Anhaften der Pulverpartikel an einer Stirnseite der Strahldüse verhindern und somit die Lebensdauer der Strahldüse erhöhen.The process gas section adjoins the powder section at the nozzle mouth in the circumferential direction. The process gas section is thus immediately adjacent to the powder section in the circumferential direction. The process gas can thus have a stabilizing effect on the powder caustic and the ongoing laser deposition welding. The process gas section can adjoin the powder section in such a way that a transition takes place in the circumferential direction such that an interior is separated from the process gas section and the powder section from an exterior. The separation can be such that as little fluid as possible is exchanged between the interior and the exterior. This can help to stabilize the process zones and simultaneously prevent the powder particles from sticking to one end of the jet nozzle, thus increasing the service life of the jet nozzle.
Die Strahldüse kann so eine erhöhte Variabilität (i) der Laserstrahlführung, (ii) der Anwendung eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs, (iii) des Wärmemanagements, (iv) des Schutzes des Lasersystems inklusive der Strahldüse bewirken. Sie ermöglicht das Vorsehen mehrerer unabhängiger Prozesszonen bei hoher Präzision. Die Prozesszonen können sich in Zonen für das Laserauftragschweißen und Zonen für die Vor- und/oder Nachbearbeitung aufteilen. In den Zonen für das Laserauftragschweißen findet eine Wechselwirkung zwischen zumindest einem Laserstrahl und einem pulverförmigen Zusatzmaterial statt. Die Vor- und/oder Nachbearbeitung kann das Reinigen der Werkstoffoberfläche, die Vorwärmung der Werkstoffoberfläche, bevor der pulverförmige Zusatzwerkstoff aufgetragen wird, die Nachwärmung der Werkstoffoberfläche, nachdem der pulverförmige Zusatzwerkstoff aufgetragen worden ist, oder eine Kombination davon sein. Bei der Vor- und/oder Nachbearbeitung kann der Laserstrahl ohne Wechselwirkung mit dem pulverförmigen Zusatzmaterial auf das Werkstück treffen. Die unabhängigen Prozesszonen können die Schweißqualität und somit die die Belastbarkeit der aufgetragenen Funktionsschicht, insbesondere der Verschleißschutzschicht, und des Werkstücks insgesamt erhöhen. Ein zusätzliches Prozessgas kann die Prozesszonen stabilisieren und die Präzision des Laserauftragschweißens sowie die Lebensdauer der Strahldüse erhöhen.The jet nozzle can thus bring about increased variability (i) in the laser beam guidance, (ii) in the application of a powdered filler material, (iii) in the heat management, (iv) in the protection of the laser system including the jet nozzle. It enables the provision of several independent process zones with high precision. The process zones can be divided into zones for laser cladding and zones for pre- and/or post-processing. In the zones for laser cladding, an interaction takes place between at least one laser beam and a powdered filler material. The pre- and/or post-processing can be cleaning the material surface, preheating the material surface before the powdered filler material is applied, post-heating the material surface after the powdered filler material has been applied, or a combination thereof. During pre- and/or post-processing, the laser beam can hit the workpiece without interacting with the powdered filler material. The independent process zones can increase the welding quality and thus the resilience of the applied functional layer, in particular the wear protection layer, and the workpiece as a whole. An additional process gas can stabilize the process zones and increase the precision. sion of laser cladding as well as the service life of the jet nozzle.
Insbesondere kann die Strahldüse das Auftreten von Bindefehlern verringern. Denn Bindefehler können dann auftreten, wenn die von dem Laserstrahl erhitzte Oberfläche, etwa das Werkstück oder eine zuvor aufgeschweißte Funktionsschicht, nicht ausreichend erwärmt wurde. Diese mangelnde Erwärmung kann die Folge davon sein, dass eine Laserleistung eines einzelnen Laserstrahls geringgehalten wird, um eine Überhitzung des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs zu vermeiden. Durch die erhöhte Variabilität der Laserstrahlführung, die erhöhte Variabilität der Anwendung eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs und/oder die erhöhte Variabilität des Wärmemanagements der Strahldüse kann das Auftreten von Bindefehlern verringert oder gar vermieden werden, insbesondere indem der Prozessgasabschnitt, der in der Umfangsrichtung neben dem Pulverabschnitt angeordnet ist, die Laserstrahlführung und/oder die Pulverkaustik stabilisiert.In particular, the jet nozzle can reduce the occurrence of fusion defects. This is because fusion defects can occur when the surface heated by the laser beam, such as the workpiece or a previously welded functional layer, has not been heated sufficiently. This lack of heating can be the result of the laser power of an individual laser beam being kept low in order to avoid overheating of the powdered filler material. The increased variability of the laser beam guidance, the increased variability of the application of a powdered filler material and/or the increased variability of the heat management of the jet nozzle can reduce or even prevent the occurrence of fusion defects, in particular by the process gas section, which is arranged in the circumferential direction next to the powder section, stabilizing the laser beam guidance and/or the powder caustic.
Weiter insbesondere kann die Strahldüse das Auftreten von Poren zwischen der aufgeschweißten Funktionsschicht und der von dem Laserstrahl erhitzten Oberfläche verringern. Denn Poren können dann auftreten, wenn in dem Werkstück befindliche Lamellen, insbesondere Graphitlamellen, durch die Laserstrahlung verdampfen. Poren können ferner auftreten, wenn die zu bearbeitende Oberfläche Verunreinigungen aufweist, beispielsweise verursacht von Ölen, Fetten, Kühlschmierstoffen oder Oxide, die durch den Schweißprozess nicht vollständig abgeführt werden können. Die unerwünschte Verdampfung der Verunreinigungen kann die Folge davon sein, dass eine Laserleistung eines einzelnen Laserstrahls derart hoch eingestellt ist, dass Bindefehler aufgrund mangelnder Erwärmung vermieden werden können. Durch die erhöhte Variabilität der Laserstrahlführung, die erhöhte Variabilität der Anwendung eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs und/oder die erhöhte Variabilität des Wärmemanagements der Strahldüse kann das Auftreten von Poren verringert oder gar vermieden werden, insbesondere indem der Prozessgasabschnitt, der in der Umfangsrichtung neben dem Pulverabschnitt angeordnet ist, die Laserstrahlführung und/oder die Pulverkaustik stabilisiert.Furthermore, the jet nozzle can reduce the occurrence of pores between the welded functional layer and the surface heated by the laser beam. Pores can occur when lamellae in the workpiece, in particular graphite lamellae, evaporate due to the laser radiation. Pores can also occur when the surface to be processed has contamination, for example caused by oils, greases, cooling lubricants or oxides, which cannot be completely removed by the welding process. The undesirable evaporation of the contamination can be the result of the laser power of an individual laser beam being set so high that bonding errors due to insufficient heating can be avoided. The increased variability of the laser beam guidance, the increased variability of the application of a powdered filler material and/or the increased variability of the heat management of the jet nozzle can reduce or even prevent the occurrence of pores, in particular by the process gas section, which is arranged in the circumferential direction next to the powder section, stabilizing the laser beam guidance and/or the powder caustic.
Weiter insbesondere kann die Strahldüse das Auftreten von Rissen in der aufgeschweißten Funktionsschicht verringern. Denn Risse können dann auftreten, wenn ein Temperaturgradient zwischen dem stark erhitzten pulverförmigen Zusatzwerkstoff und der weniger stark erhitzten Werkstückoberfläche so stark ist, dass eine bei der Abkühlung auftretende Materialschrumpfung rissbegründende Spannungen nach sich zieht. Die Rissbildung kann die Folge davon sein, dass eine Laserleistung eines einzelnen Laserstrahls derart hoch eingestellt ist, dass Bindefehler aufgrund mangelnder Erwärmung vermieden werden können. Durch die erhöhte Variabilität der Laserstrahlführung, die erhöhte Variabilität der Anwendung eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs und/oder die erhöhte Variabilität des Wärmemanagements der Strahldüse kann das Auftreten von Rissen verringert oder gar vermieden werden, insbesondere indem der Prozessgasabschnitt, der in der Umfangsrichtung neben dem Pulverabschnitt angeordnet ist, die Laserstrahlführung und/oder die Pulverkaustik stabilisiert.In particular, the jet nozzle can reduce the occurrence of cracks in the welded functional layer. Cracks can occur when a temperature gradient between the highly heated powdered filler material and the less heated workpiece surface is so strong that material shrinkage that occurs during cooling results in stresses that cause cracks. Crack formation can be the result of the laser power of an individual laser beam being set so high that bonding errors due to insufficient heating can be avoided. The increased variability of the laser beam guidance, the increased variability of the application of a powdered filler material and/or the increased variability of the heat management of the jet nozzle can reduce or even prevent the occurrence of cracks, in particular by the process gas section, which is arranged in the circumferential direction next to the powder section, stabilizing the laser beam guidance and/or the powder caustic.
Weiter insbesondere kann die Strahldüse eine Auflösung von Hartstoffpartikeln, insbesondere Karbiden, in dem Matrixmaterial verringern. Das pulverförmige Zusatzmaterial kann Hartstoffpartikel, insbesondere Karbide, und ein Matrixmaterial aufweisen. In der aufgeschweißten Funktionsschicht sollen die Hartstoffpartikel ungelöst vorhanden sein, um die Belastbarkeit der Funktionsschicht zu erhöhen. Hartstoffpartikel können sich jedoch auflösen, wenn der pulverförmige Zusatzwerkstoff mit einer zu hohen Bestrahlungsstärke beaufschlagt wird und die Hartstoffpartikel somit aufschmelzen. Aufgelöste Hartstoffpartikel bewirken eine Versprödung der aufgeschweißten Funktionsschicht, weil das Matrixmaterial weniger duktil ist, wodurch beispielsweise durch Schrumpfungen auftretende Spannungen bei der Abkühlung oder der Belastung des Werkstücks nicht von dem Matrixmaterial aufgenommen werden können. Durch die erhöhte Variabilität der Laserstrahlführung, die erhöhte Variabilität der Anwendung eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs und/oder die erhöhte Variabilität des Wärmemanagements der Strahldüse kann die Auflösung von Hartstoffpartikeln verringert oder gar vermieden werden, insbesondere indem der Prozessgasabschnitt, der in der Umfangsrichtung neben dem Pulverabschnitt angeordnet ist, die Laserstrahlführung und/oder die Pulverkaustik stabilisiert.Furthermore, the jet nozzle can in particular reduce the dissolution of hard material particles, in particular carbides, in the matrix material. The powdered additional material can comprise hard material particles, in particular carbides, and a matrix material. The hard material particles should be present undissolved in the welded functional layer in order to increase the load-bearing capacity of the functional layer. However, hard material particles can dissolve if the powdered additional material is exposed to too high an irradiation intensity and the hard material particles thus melt. Dissolved hard material particles cause the welded functional layer to become brittle because the matrix material is less ductile, which means that stresses caused by shrinkage during cooling or loading of the workpiece, for example, cannot be absorbed by the matrix material. Due to the increased variability of the laser beam guidance, the increased variability of the application of a powdered filler material and/or the increased variability of the heat management of the blasting nozzle, the dissolution of hard material particles can be reduced or even avoided, in particular by the process gas section, which is arranged in the circumferential direction next to the powder section, stabilizing the laser beam guidance and/or the powder caustics.
Weiter insbesondere kann die Strahldüse ein Anhaften von Pulverpartikeln am Düsenmund verhindern. Aufgrund der hohen Prozesswärme kann es aufgrund der reflektierenden Laserstrahlung und/oder aufgrund einer Metalldampffackel grundsätzlich zu einem Anhaften oder gar einem Verschweißen von Zusatzwerkstoff am Düsenmund kommen, was zu einer Störung der Gas- und Pulverströme führen kann, die in der Folge das Prozessergebnis beeinträchtigt. Die Metalldampffackel ist ein Ergebnis der teilweisen Verdampfung des Werkstoffs aufgrund des Laserauftragschweißens. Sie kann zu einer Streuung und/oder einer Absorption von Laserstrahlung führen und in der Folge die Vorwärmung des Werkstücks beeinträchtigen. Dies kann die Ausbildung von Bindefehlern weiter begünstigen. Durch die erhöhte Variabilität der Laserstrahlführung, die erhöhte Variabilität der Anwendung eines pulverförmigen Zusatzwerkstoffs und/oder die erhöhte Variabilität des Wärmemanagements der Strahldüse kann die unerwünschte Auflösung von Hartstoffpartikeln sowie eine Ausbreitung der Metalldampffackel verringert oder gar vermieden werden, insbesondere indem der Prozessgasabschnitt, der in der Umfangsrichtung neben dem Pulverabschnitt angeordnet ist, die Laserstrahlführung und/oder die Pulverkaustik stabilisiert.In particular, the jet nozzle can prevent powder particles from sticking to the nozzle mouth. Due to the high process heat, the reflected laser radiation and/or a metal vapor flare can generally lead to the filler material sticking to the nozzle mouth or even welding together, which can lead to a disruption of the gas and powder flows, which subsequently affects the process result. The metal vapor flare is a result of the partial evaporation of the material due to laser deposition welding. It can lead to scattering and/or absorption of laser radiation and subsequently affect the preheating of the workpiece. This can further promote the formation of bonding defects. Due to the increased variability of the laser beam guidance, the increased variability of the application of a powder-based By using a suitable filler material and/or the increased variability of the heat management of the jet nozzle, the undesirable dissolution of hard material particles as well as the propagation of the metal vapor flare can be reduced or even avoided, in particular by the process gas section, which is arranged in the circumferential direction next to the powder section, stabilizing the laser beam guidance and/or the powder caustics.
Innerhalb des Düsenmunds kann zumindest ein Laserstrahl, insbesondere zumindest ein kreisförmiger Laserstrahl und/oder ein ovaler Laserstrahl, derart geführt werden, dass sich in Wechselwirkung mit dem pulverförmigen Zusatzmaterial mehr als eine Prozesszone ausbildet, was das Schweißverhalten begünstigt und die Unzulänglichkeiten der Schweißverbindung, insbesondere das Auftreten von Bindefehlern, Poren, Rissen und oder der Auflösung von Karbiden in dem Matrixmaterial, verringert und die Belastbarkeit der aufgetragenen Funktionsschicht erhöht. Durch das Vorsehen der Prozessgaseinheit lassen sich die Prozesszonen zielgerichtet beeinflussen. Zum einen wird das Anhaften oder gar Anschweißen von Pulverpartikeln am Düsenmund verhindert. Zum zweiten lässt sich die Ausbreitung der Dampffackel verhindern, indem sie in dem Bereich zwischen dem Düsenmund und dem Werkstück, insbesondere innerhalb des Pulverabschnittes und des Prozessgasabschnittes gehalten wird. Somit trägt der Prozessgasabschnitt dazu bei, die vorgenannten Unzulänglichkeiten zu verringern.At least one laser beam, in particular at least one circular laser beam and/or an oval laser beam, can be guided within the nozzle mouth in such a way that more than one process zone is formed in interaction with the powdered additional material, which promotes the welding behavior and reduces the deficiencies of the welded joint, in particular the occurrence of bonding defects, pores, cracks and/or the dissolution of carbides in the matrix material, and increases the load-bearing capacity of the applied functional layer. By providing the process gas unit, the process zones can be influenced in a targeted manner. Firstly, the adhesion or even welding of powder particles to the nozzle mouth is prevented. Secondly, the spread of the steam flare can be prevented by keeping it in the area between the nozzle mouth and the workpiece, in particular within the powder section and the process gas section. The process gas section thus helps to reduce the aforementioned deficiencies.
In einer Ausführungsform bildet die Prozessgaseinheit an einer Stirnseite der Strahldüse zumindest eine Austrittsöffnung aus, aus der das Prozessgas zum Werkstück leitbar ist, wobei insbesondere in der zumindest einen Austrittsöffnung ein zusätzlicher Injektor zur Zuführung des Prozessgases ohne Zusatzwerkstoff angeordnet ist. Die Austrittsöffnung kann an der Stirnseite derart ausgestaltet sein, dass die Fläche, an der Hartstoffpartikel anhaften können, minimiert ist. Das Prozessgas, das aus der Austrittsöffnung geleitet wird, kann von dem Prozessgas, das innerhalb des Lichtkanals geleitet wird, unterstützt werden. In jeder Austrittsöffnung kann ein zusätzlicher Injektor angeordnet sein. Der zusätzliche Injektor unterscheidet sich von den Injektoren, die in den Injektorführungen der Pulvereinheit angeordnet sind. Letztere transportieren die Hartstoffpartikel zur Werkstückoberfläche, Erstere transportieren das Prozessgas.In one embodiment, the process gas unit forms at least one outlet opening on a front side of the jet nozzle, from which the process gas can be guided to the workpiece, wherein in particular in the at least one outlet opening an additional injector for supplying the process gas without additional material is arranged. The outlet opening can be designed on the front side in such a way that the area to which hard material particles can adhere is minimized. The process gas that is guided from the outlet opening can be supported by the process gas that is guided within the light channel. An additional injector can be arranged in each outlet opening. The additional injector differs from the injectors that are arranged in the injector guides of the powder unit. The latter transport the hard material particles to the workpiece surface, the former transport the process gas.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Prozessgasabschnitt zumindest abschnittsweise entlang eines Langlochbogens, insbesondere bogenförmig, um den Lichtkanal. Der Langlochbogens stellt analog zu einem Kreisbogen eine das Langloch in einem Sektor umgebende Linie dar. Der verbleibende Teil des Langlochs, der nicht von dem Langlochbogen, entlang dem sich der Prozessgasabschnitt erstreckt, erfasst ist, kann von dem Pulverabschnitt ausgefüllt sein. Der Prozessgasabschnitt kann sich zumindest teilweise entlang eines Teilkreisabschnitts, insbesondere des Teilkreisabschnitts, der in der Vorschubrichtung vorne liegt, erstrecken, um die Bogenform zu bilden. Dies trägt weiter dazu bei, die Laserstrahlführung und/oder die Pulverkaustik zu stabilisieren.In one embodiment, the process gas section extends at least partially along a slot arc, in particular in an arc shape, around the light channel. The slot arc represents a line surrounding the slot in a sector, analogous to a circular arc. The remaining part of the slot that is not covered by the slot arc along which the process gas section extends can be filled by the powder section. The process gas section can extend at least partially along a partial circle section, in particular the partial circle section that is at the front in the feed direction, in order to form the arc shape. This further contributes to stabilizing the laser beam guidance and/or the powder caustics.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der Prozessgasabschnitt in der Umfangsrichtung um den Lichtkanal um einen Umschlingungswinkel zwischen 5° und 180°, insbesondere zwischen 45° und 120°, bezogen auf einen Mittelpunkt des Lichtkanals. So kann sich der Prozessgasabschnitt um einen kleineren Abschnitt um den Lichtkanal erstrecken als der Pulverabschnitt. Somit kann eine zufriedenstellende Pulverzufuhr durch die Pulvereinheit und insbesondere darin angeordnete Injektoren bei Vermeidung einer Anhaftung oder eine Ausbreitung der Dampffackel sichergestellt sein. Eine passgenaue Anpassung des Pulverabschnitts und des Prozessgasabschnitts an die jeweiligen Prozessbedingungen ermöglichen ein effizientes Schweißverhalten ohne Unzulänglichkeiten.In one embodiment, the process gas section extends in the circumferential direction around the light channel by a wrap angle of between 5° and 180°, in particular between 45° and 120°, relative to a center point of the light channel. The process gas section can thus extend around the light channel by a smaller section than the powder section. This ensures a satisfactory powder supply through the powder unit and in particular injectors arranged therein while avoiding adhesion or spreading of the vapor flare. A precise adaptation of the powder section and the process gas section to the respective process conditions enables efficient welding behavior without deficiencies.
In einer Ausführungsform umgeben der Prozessgasabschnitt und der Pulverabschnitt zusammen den Lichtkanal in der Umfangsrichtung vollständig, mithin um 360°. Die aus dem Prozessgasabschnitt und dem Pulverabschnitt austretenden Strahlen können somit ein Inneres, das sich innerhalb der Strahlen ausbildet, und ein Äußeres, das sich außerhalb der Strahlen ausbildet, voneinander trennen. Die sich aufgrund der Wechselwirkung der Pulverpartikel mit dem Laserstrahl ergebende Metalldampffackel, auch Dampffackel genannt, kann auf diese Weise nicht aus dem Inneren austreten, was eine unerwünschte Interaktion der Dampffackel mit dem Werkstück unterbindet.In one embodiment, the process gas section and the powder section together completely surround the light channel in the circumferential direction, i.e. by 360°. The beams emerging from the process gas section and the powder section can thus separate an interior that forms inside the beams and an exterior that forms outside the beams. The metal vapor flare, also called vapor flare, resulting from the interaction of the powder particles with the laser beam cannot thus emerge from the interior, which prevents undesirable interaction of the vapor flare with the workpiece.
In einer Ausführungsform hat die Prozessgaseinheit eine Zuführöffnung, über die der Prozessgaseinheit das Prozessgas zuführbar ist, und die Prozessgaseinheit hat zumindest eine Austrittsöffnung, über die das Prozessgas aus der Prozessgaseinheit austritt. Die Zuführöffnung kann mit einem Zuführschlauch gekoppelt sein, der das Prozessgas von einem Gasreservoir zur Strahldüse leitet. Die Prozessgaseinheit kann genau eine Zuführöffnung haben. Die zumindest eine Austrittsöffnung steht mit der Zuführöffnung fluidisch in Verbindung und hat eine solche Form, dass ein prozessgerechtes Austreten des Prozessgases in Richtung der Werkstückoberfläche gewährleistet ist. Zwischen der Zuführöffnung und der zumindest einen Austrittsöffnung ist zumindest ein Verteilungsarm vorgesehen, der das Prozessgas leitet. In dem Verteilungsarm und/oder in der Austrittsöffnung kann ein zusätzlicher Injektor vorgesehen sein. Alternativ kann das Prozessgas unmittelbar aus dem Verteilungsarm und/oder der Austrittsöffnung austreten.In one embodiment, the process gas unit has a feed opening through which the process gas can be fed to the process gas unit, and the process gas unit has at least one outlet opening through which the process gas exits the process gas unit. The feed opening can be coupled to a feed hose that guides the process gas from a gas reservoir to the jet nozzle. The process gas unit can have exactly one feed opening. The at least one outlet opening is fluidically connected to the feed opening and has a shape such that the process gas exits in the direction of the workpiece surface in a process-appropriate manner. Between the feed opening and the at least one outlet opening, at least one distribution arm is provided that guides the process gas. An additional injector. Alternatively, the process gas can exit directly from the distribution arm and/or the outlet opening.
In einer Ausführungsform hat die Prozessgaseinheit mehrere, insbesondere drei, Austrittsöffnungen, die jeweils mit der einen Zufuhröffnung verbunden sind. Die Mehrzahl an Austrittsöffnungen gewährleistet eine Verteilung des Prozessgases entlang der Umfangsrichtung. Alternativ zu der Mehrzahl an Austrittsöffnungen kann auch eine bogenschlitzartige Austrittsöffnung vorgesehen sein, die ebenfalls eine Verteilung des Prozessgases entlang der Umfangsrichtung gewährleistet. Die Mehrzahl an Austrittsöffnungen trägt zur Stabilisierung der Dampffackel und zur Vermeidung der Anhaftung von Pulverpartikeln an dem Düsenmund bei.In one embodiment, the process gas unit has several, in particular three, outlet openings, each of which is connected to the one supply opening. The plurality of outlet openings ensures distribution of the process gas along the circumferential direction. As an alternative to the plurality of outlet openings, an arc-slot-like outlet opening can also be provided, which also ensures distribution of the process gas along the circumferential direction. The plurality of outlet openings contributes to stabilizing the steam flare and preventing powder particles from adhering to the nozzle mouth.
In einer Ausführungsform ist der Prozessgasabschnitt in einem der Vorschubrichtung zugewandten Bereich des Düsenmunds ausgebildet. Der der Vorschubrichtung zugewandte Bereich des Düsenmunds ist in einer Draufsicht an dem Ende der Düse vorgesehen, das Nahe der Vorschubrichtung ist. Eine Stirnseite des Prozessgasabschnitts zeigt in Richtung des Werkstücks. Der Prozessgasabschnitt kann sich entlang der Umfangsrichtung um den Lichtkanal in einer Winkelspanne erstrecken. Die Winkelspanne, in der sich der Prozessgasabschnitt erstreckt, kann kleiner sein als die Winkelspanne, in der sich der Pulverabschnitt erstreckt. Der Bereich, in dem der Prozessgasabschnitt ausgebildet ist, kann mit der Position und Ausrichtung der Pulverinjektoren, die den pulverförmigen Zusatzwerkstoff auf das Werkstück auftragen, korrelieren.In one embodiment, the process gas section is formed in a region of the nozzle mouth facing the feed direction. The region of the nozzle mouth facing the feed direction is provided in a plan view at the end of the nozzle that is close to the feed direction. An end face of the process gas section points in the direction of the workpiece. The process gas section can extend along the circumferential direction around the light channel in an angular range. The angular range in which the process gas section extends can be smaller than the angular range in which the powder section extends. The region in which the process gas section is formed can correlate with the position and orientation of the powder injectors that apply the powdered filler material to the workpiece.
In einer Ausführungsform weist der Pulverabschnitt eine Mehrzahl an Injektorführungen auf, in die jeweils ein Pulverinjektor einsetzbar ist. Die Injektorführungen können zylindrische oder konische Durchgangsöffnungen im Bereich des Düsenmunds sein, in die jeweils ein Pulverinjektor einsetzbar ist. Die Injektorführungen können mittels einer spanenden Bearbeitung in den Düsenmund eingebracht werden. Bevorzugt sind sie jedoch bereits bei einer additiven Fertigung der Strahldüse vorgesehen. Die Injektorführungen können an den einzusetzenden Pulverinjektor angepasst sein. Die Injektorführungen des Pulverabschnitts unterscheiden sich von den Verteilungsarmen des Prozessgasabschnitts. Ebenso unterscheiden sich die Pulverinjektoren von den zusätzlichen Injektoren, die das Prozessgas fördern.In one embodiment, the powder section has a plurality of injector guides, into each of which a powder injector can be inserted. The injector guides can be cylindrical or conical through-openings in the area of the nozzle mouth, into each of which a powder injector can be inserted. The injector guides can be introduced into the nozzle mouth by means of machining. However, they are preferably already provided in an additive manufacturing of the jet nozzle. The injector guides can be adapted to the powder injector to be used. The injector guides of the powder section differ from the distribution arms of the process gas section. The powder injectors also differ from the additional injectors that convey the process gas.
In einer Ausführungsform ist ein Innendurchmesser der zumindest einen Austrittsöffnung geringer ist als ein Innendurchmesser der Injektorführungen. Über den Innendurchmesser der zumindest einen Austrittsöffnung lässt sich der Volumenstrom des Prozessgases beeinflussen. Eine Gasdurchflussrate von Prozessgas durch die zumindest eine Austrittsöffnung kann im Bereich zwischen 1 I/min und 100 I/min, insbesondere zwischen 5 I/min und 50 I/min, liegen. Die Gasdurchflussrate von Fördergas, das aus den Pulverinjektoren in den Injektorführungen ausströmt, und von Prozessgas, das aus der zumindest einen Austrittsöffnung ausströmt, kann im Wesentlichen gleich groß sein. Es ist auch möglich, dass Prozessgas zusätzlich zu den Austrittsöffnungen aus dem Lichtkanal austritt. Die Gasdurchflussraten von Fördergas und von Prozessgas können auch zueinander gewichtet sein. So kann der Anteil von Fördergas größer sein als der von Prozessgas oder andersherum. Das jeweilige Verhältnis von Prozessgas zu Fördergas kann prozessabhängig einstellbar sein.In one embodiment, an inner diameter of the at least one outlet opening is smaller than an inner diameter of the injector guides. The volume flow of the process gas can be influenced via the inner diameter of the at least one outlet opening. A gas flow rate of process gas through the at least one outlet opening can be in the range between 1 l/min and 100 l/min, in particular between 5 l/min and 50 l/min. The gas flow rate of conveying gas that flows out of the powder injectors in the injector guides and of process gas that flows out of the at least one outlet opening can be essentially the same. It is also possible for process gas to exit the light channel in addition to the outlet openings. The gas flow rates of conveying gas and process gas can also be weighted against each other. For example, the proportion of conveying gas can be greater than that of process gas or vice versa. The respective ratio of process gas to conveying gas can be adjustable depending on the process.
In einer Ausführungsform ist ein erster Pulverinjektor dazu vorbereitet, einen ersten Pulvermassenstrom zu fördern und ein zweiter Pulverinjektor dazu vorbereitet, einen zweiten Pulvermassenstrom zu fördern, wobei der erste Pulvermassenstrom von dem zweiten Pulvermassenstrom abweicht. Der erste Pulverinjektor kann in einem ersten Pulverabschnitt, der zweite Pulverinjektor in einem zweiten Pulverabschnitt vorgesehen sein. Der erste Pulverinjektor kann derart angeordnet sein, dass er mit dem Primärstrahl des Laserstrahls interagiert. Der zweite Pulverinjektor kann derart angeordnet sein, dass er mit dem Sekundärstrahl des Laserstrahls interagiert. Der Primärstrahl und der Sekundärstrahl können zueinander identisch sein oder eine zueinander unterschiedliche Energie transportieren. Das Vorsehen des ersten Pulvermassenstroms und des zweiten Pulvermassenstroms ermöglicht es der Strahldüse, mehr als eine Prozesszone zu realisieren, was weiter zu erhöhten Variabilität der Strahldüse beiträgt. Die Gasdurchflussrate, die aus der zumindest einen Austrittsöffnungsaustritt kann entsprechend des ersten Pulvermassenstrom des zweiten Pulvermassenstroms eingestellt sein.In one embodiment, a first powder injector is prepared to convey a first powder mass flow and a second powder injector is prepared to convey a second powder mass flow, wherein the first powder mass flow differs from the second powder mass flow. The first powder injector can be provided in a first powder section, the second powder injector in a second powder section. The first powder injector can be arranged such that it interacts with the primary beam of the laser beam. The second powder injector can be arranged such that it interacts with the secondary beam of the laser beam. The primary beam and the secondary beam can be identical to one another or transport a different energy. The provision of the first powder mass flow and the second powder mass flow enables the jet nozzle to realize more than one process zone, which further contributes to increased variability of the jet nozzle. The gas flow rate that exits from the at least one outlet opening can be set according to the first powder mass flow of the second powder mass flow.
In einer Ausführungsform bildet der Pulverabschnitt, insbesondere anstelle von Injektorführungen, ein Ringspaltsegment aus. Das Ringspaltsegment kann einen einheitlichen Pulverfokus bilden, der beispielsweise mit dem Mittelpunkt des zumindest einen Laserstrahls übereinstimmt. Beim Ringspaltsegment wird das pulverförmige Zusatzmaterial entlang eines hufeisenförmig Strahls auf das Werkstück aufzutragen.In one embodiment, the powder section forms an annular gap segment, in particular instead of injector guides. The annular gap segment can form a uniform powder focus that, for example, coincides with the center of the at least one laser beam. In the annular gap segment, the powdery additional material is applied to the workpiece along a horseshoe-shaped beam.
In einer Ausführungsform ist der Lichtkanal dazu angepasst, eine Mehrzahl an Laserstrahlen zu führen, wobei die Mehrzahl einen ersten Laserstrahl als Primärstrahl und einen zweiten Laserstrahl als Sekundärstrahl hat. Der Primärstrahl und der Sekundärstrahl können auf dasselbe Lichtleitkabel zurückgehen. Ein bereitgestelltes Laserlicht kann über eine Kollimationslinse in ein parallel gerichtetes Strahlbündel aufgeteilt werden. Das Strahlbündel kann beispielsweise durch eine Keilplatte aus einem einzelnen Laserstrahl den Primärstrahl und den Sekundärstrahl formen. In diesem Fall können der Primärstrahl und der Sekundärstrahl dieselbe Wellenlänge haben und dieselbe Energie transportieren. Alternativ können sich der Primärstrahl und der Sekundärstrahl hinsichtlich ihrer Wellenlänge und ihrer Energie unterscheiden. Die jeweiligen Mittelpunkte des Primärstrahls und des Sekundärstrahls können in der Vorschubrichtung in einer Linie versetzt zu einem Mittelpunkt des Lichtkanals liegen.In one embodiment, the light channel is adapted to guide a plurality of laser beams, the plurality having a first laser beam as the primary beam and a second laser beam as the secondary beam. The primary beam and the secondary beam can originate from the same optical fiber cable. A laser light provided can be split into a parallel beam bundle via a collimation lens. The beam bundle can be For example, a wedge plate can be used to form the primary beam and the secondary beam from a single laser beam. In this case, the primary beam and the secondary beam can have the same wavelength and carry the same energy. Alternatively, the primary beam and the secondary beam can differ in terms of their wavelength and energy. The respective centers of the primary beam and the secondary beam can be offset in the feed direction in a line to a center of the light channel.
In einer Ausführungsform ist die Strahldüse mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels Pulverbett-Schmelzen, hergestellt. Hierfür kann die Strahldüse aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, insbesondere einer Kupfer-Chrom-Zirkonium-Legierung, bestehen. Diese eignet sich für die additive Fertigungsverfahren einerseits und gewährleistet andererseits eine ausreichende Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Wärmebeständigkeit, um den Prozessanforderungen standzuhalten. Beim Pulverbett-Schmelzen ist der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform vorhanden. Ein Laserstrahl erhitzt das Pulver entlang der vorgesehenen Geometrie, wodurch sich das Pulver verflüssigt und stoffschlüssig verbindet. Das Pulverbett-Schmelzen kann beispielsweise als Selective Laser Melting („SLM“) oder als Selektives Lasersintern („SLS“) ausgeformt sein.In one embodiment, the jet nozzle is manufactured using an additive manufacturing process, in particular using powder bed melting. For this purpose, the jet nozzle can be made of copper or a copper alloy, in particular a copper-chromium-zirconium alloy. This is suitable for the additive manufacturing process on the one hand and, on the other hand, ensures sufficient strength, thermal conductivity and heat resistance to withstand the process requirements. In powder bed melting, the material to be processed is present in powder form. A laser beam heats the powder along the intended geometry, which liquefies the powder and bonds it together. Powder bed melting can, for example, be designed as selective laser melting ("SLM") or selective laser sintering ("SLS").
In einer Ausführungsform weist der Düsenmund eine Anschrägung auf, durch die ein Teil des Düsenmunds abgeschnitten ist, wobei die Anschrägung im Wesentlichen flächig ausgestaltet ist und in einer Ebene verläuft, die gegenüber der Längsrichtung der Strahldüse geneigt ist. Die Anschrägung kann den Pulverabschnitt und den pulverabschnittfreien Vorschubabschnitt bzw. den Prozessgasabschnitt in der Umfangsrichtung um den Lichtkanal abschneiden. Die Anschrägung verringert das Volumen des Düsenmunds gegenüber der Ausführungsform, in der keine Anschrägung vorgesehen ist. So nimmt der Düsenmund einen verringerten Bauraum ein. Die Strahldüse mit der Anschrägung kann beispielsweise herangezogen werden, um eine Bremsscheibe zu beschichten, die eine Aufnahme aufweist, die gegenüber der zu beschichtenden Funktionsfläche axial hervorsteht. Die Anschrägung stellt sicher, dass die Strahldüse flexibel auf der zu beschichtenden Funktionsfläche beweglich ist und nahe an die Aufnahme herangefahren werden kann. Die Anschrägung kann im distalen Bereich nach Art einer Passante an dem Langloch verlaufen. Die Passante definiert die Orientierung der Anschrägung an dem Düsenmund. Die Passante verläuft in der dem Werkstück zugewandten Stirnfläche der Strahldüse entlang einer Gerade oder eines Bogens, die bzw. der das Langloch weder schneidet noch berührt. Der Abstand der Passante von dem Mittelpunkt des Lichtkanals ist größer als der Abstand des entsprechenden Abschnitts des Langlochs von dem Mittelpunkt des Lichtkanals. Der Abstand zwischen der Passante und einer Außenkante des Langlochs ist derart gewählt, dass die dazwischenliegende Wandstärke eine ausreichende Festigkeit und Beanspruchbarkeit der Strahldüse gewährleistet.In one embodiment, the nozzle mouth has a bevel by which part of the nozzle mouth is cut off, wherein the bevel is essentially flat and runs in a plane that is inclined with respect to the longitudinal direction of the jet nozzle. The bevel can cut off the powder section and the powder section-free feed section or the process gas section in the circumferential direction around the light channel. The bevel reduces the volume of the nozzle mouth compared to the embodiment in which no bevel is provided. The nozzle mouth thus takes up less installation space. The jet nozzle with the bevel can be used, for example, to coat a brake disk that has a holder that protrudes axially from the functional surface to be coated. The bevel ensures that the jet nozzle can be moved flexibly on the functional surface to be coated and can be moved close to the holder. The bevel can run in the distal area like a passante on the elongated hole. The passante defines the orientation of the bevel on the nozzle mouth. The passante runs in the front face of the jet nozzle facing the workpiece along a straight line or an arc that neither intersects nor touches the slot. The distance of the passante from the center of the light channel is greater than the distance of the corresponding section of the slot from the center of the light channel. The distance between the passante and an outer edge of the slot is selected such that the wall thickness in between ensures sufficient strength and resilience of the jet nozzle.
In einer Ausführungsform ist die Strahldüse dazu angepasst, den Laserstrahl entlang der Längsrichtung der Strahldüse zu führen, sodass der zumindest eine Laserstrahl orthogonal zur Querschnittsfläche verläuft. Ferner kann der Lichtkanal dazu angepasst sein, an einem radial äußeren Abschnitt ein Schutzgas zur Abschirmung einer Prozesszone zu führen.In one embodiment, the jet nozzle is adapted to guide the laser beam along the longitudinal direction of the jet nozzle, so that the at least one laser beam runs orthogonally to the cross-sectional area. Furthermore, the light channel can be adapted to guide a protective gas to a radially outer section for shielding a process zone.
Die offenbarungsgemäßen Merkmale tragen teils für sich, teils in Kombination zur Überwindung der eingangs angeführten Unzulänglichkeiten beim Laserauftragschweißen bei.The features disclosed contribute, partly individually and partly in combination, to overcoming the deficiencies in laser cladding mentioned at the outset.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht einer Strahldüse bei einem Laserauftragschweißen; -
2 eine Strahldüse in einer Seitenansicht; -
3 dieStrahldüse aus 2 in einer perspektivischen Ansicht; -
4 dieStrahldüse aus 2 verbunden mit weiteren Komponenten; -
5 dieStrahldüse aus 2 in einer Draufsicht auf einen distalen Bereich; -
6 dieStrahldüse aus 2 in einer Draufsicht auf einen Flanschabschnitt; -
7 eine weitere perspektivische Ansicht der Strahldüse aus2 ; -
8 eine perspektivische Schnittansicht der Strahldüse aus2 ; -
9 die Strahldüse mit einer Prozessgaseinheit in einer Draufsicht auf den distalen Bereich; -
10 die Strahldüse mit der Prozessgaseinheit in einer Draufsicht auf den distalen Bereich mit einem Pulverfokus, der einem Fokus eines Primärlaserstrahls entspricht; -
11 die Strahldüse mit der Prozessgaseinheit in einer perspektivischen Ansicht; -
12 die Strahldüse mit der Prozessgaseinheit in einer Seitenansicht; -
13 weitere Darstellungen der Strahldüse mit der Prozessgaseinheit; -
14 eine weitere Ausführungsform der Strahldüse mit einem geometrisch angepassten Düsenmund in einer Seitenansicht; und -
15 eine weitere Ausführungsform der Strahldüse mit einem geometrisch angepassten Düsenmund in einer Draufsicht.
-
1 a schematic view of a jet nozzle in a laser cladding process; -
2 a jet nozzle in a side view; -
3 thejet nozzle 2 in a perspective view; -
4 thejet nozzle 2 connected to other components; -
5 thejet nozzle 2 in a plan view of a distal region; -
6 thejet nozzle 2 in a plan view of a flange section; -
7 another perspective view of the jet nozzle from2 ; -
8 a perspective sectional view of the jet nozzle from2 ; -
9 the jet nozzle with a process gas unit in a plan view of the distal area; -
10 the jet nozzle with the process gas unit in a plan view of the distal area with a powder focus corresponding to a focus of a primary laser beam; -
11 the jet nozzle with the process gas unit in a perspective view; -
12 the jet nozzle with the process gas unit in a side view; -
13 further representations of the jet nozzle with the process gas unit; -
14 another embodiment of the jet nozzle with a geometrically adapted nozzle mouth in a side view; and -
15 another embodiment of the jet nozzle with a geometrically adapted nozzle mouth in a top view.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.Preferred embodiments are described below with reference to the figures. Identical, similar or equivalent elements in the different figures are provided with identical reference symbols, and a repeated description of these elements is partially omitted in order to avoid redundancies.
Vorliegend liegt der Sekundärstrahl 112 in der Vorschubrichtung 2 vor dem Primärstrahl 111 und interagiert nicht mit einer Pulverkaustik. Der Sekundärstrahl 112 kann somit genutzt werden, um das Werkstück 100 vorzuwärmen, bevor der Primärstrahl 111 und der von dem Primärstrahl 111 erwärmte pulverförmige Zusatzwerkstoff 120 auf das Werkstück 100 treffen. Der Sekundärstrahl 112 bewirkt somit eine erste Prozesszone, die zur Vorwärmung des Werkstücks 100 dient und der Primärstrahl 111 bewirkt eine zweite Prozesszone, die zum Aufschweißen des pulverförmigen Zusatzwerkstoffs 120 auf das Werkstück 100 dient. Diese unterschiedlichen Prozesszonen ermöglichen eine fehlerfreie Schweißung, bei der keine Unzulänglichkeiten, insbesondere keine Bindefehler, Poren, Risse und/oder Auflösungen von Karbiden in dem Matrixmaterial, auftreten. Es ist auch möglich, den Sekundärstrahl 112 in der Vorschubrichtung 2 nach dem Primärstrahl 111 zu führen. Somit kann der Sekundärstrahl 112 dafür genutzt werden, das Werkstück 100 nachzuwärmen und somit zu einer gleichmäßigeren Abkühlung beizutragen, die das Auftreten von Einschließungen oder anderen Unzulänglichkeiten unterbindet.In the present case, the
Der Primärstrahl 111 und der Sekundärstrahl 112 sind in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet. Der in der Vorschubrichtung 2 vordere Teilkreisabschnitt des Langlochs ist konzentrisch zum Sekundärstrahl 112, während der hintere Teilkreisabschnitt des Langlochs konzentrisch zum Primärstrahl 111 ist. Ein Flächenmittelpunkt der Querschnittsfläche ist exzentrisch zu einem Mittelpunkt des Primärstrahls 111 und zu einem Mittelpunkt des Sekundärstrahls 112. Es kann ferner ein Tertiärstrahl vorgesehen sein, sodass beispielsweise der Sekundärstrahl in der Vorschubrichtung vor dem Primärstrahl angeordnet ist und der Tertiärstrahl in der Vorschubrichtung nach dem Primärstrahl angeordnet ist. Die einzelnen Laserstrahlen sind zueinander abschirmungsfrei geführt, sodass es genau einen Lichtkanal 3 mit genau einer Mantelfläche 4 gibt, was minimale thermische Verluste bedingt.The
Dadurch, dass der Primärstrahl 111 in
Über den Kühlmitteleinlass 13 in dem proximalen Bereich 10 wird einer radial inneren Kühlkammer 31 ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, zurückführt. Das Kühlmedium kann sich in dem proximalen Bereich 10 in der Umfangsrichtung um den Lichtkanal 3 verteilen. Von dem proximalen Bereich 10 verläuft das Kühlmedium zum Düsenmund 6. Die radial innere Kühlkammer 31 ist zumindest in dem Düsenmund 6 ausgebildet. Sie kann von dem distalen Bereich 8 bis zum proximalen Bereich 10 verlaufen und nach Art eines Ringspaltsegments, das sich umlaufend um Lichtkanal 3 erstreckt, ausgestaltet sein. Im Bereich des Düsenmunds 6 erstreckt sich die radial innere Kühlkammer 31 in der Umfangsrichtung umlaufend um den Lichtkanal 3. Die radial innere Kühlkammer 31 hat in der radialen Richtung im Bereich des Düsenmunds 6 eine konstante Breite und ist in einer orthogonal zu einer Längsrichtung der Strahldüse 1 verlaufenden Querschnittsfläche konzentrisch zum Lichtkanal 3.A cooling medium, for example water, is returned to a radially
In dem distalen Bereich 8 ist ein Übergang 32 zwischen der radial inneren Kühlkammer 31 und eine radial äußeren Kühlkammer 33 vorgesehen. Die radial äußere Kühlkammer 33 hat in der radialen Richtung im Bereich des Düsenmunds 6 eine zum distalen Bereich 8 hin abnehmende radiale Breite. Die radial äußere Kühlkammer 33 erstreckt sich von dem distalen Bereich 8 bis zu dem proximalen Bereich 10, wo sie dem Kühlmittelauslass 14 das erwärmte Kühlmittel zuführt. Der Übergang 32 zwischen der radial inneren Kühlkammer 31 und der radial äußeren Kühlkammer 33 ist in dem Vorschubabschnitt 12 angeordnet. Der Vorschubabschnitt 12 weist keine Injektorführungen 19 zur Pulverstrahlführung auf, wodurch genügend Bauraum für den Übergang 32 vorhanden ist.In the
Die radial äußere Kühlkammer 33 weist eine Kühlstruktur zur Oberflächenvergrößerung auf. Die Kühlstruktur kann mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Sie gewährleistet, dass das Kühlmedium bei der Rückführung von dem distalen Bereich 8 zum proximalen Bereich 10 mit möglichst viel Oberfläche in Kontakt gerät, um die Wärmeabfuhr zu begünstigen. Die Kühlstruktur ist daraufhin optimiert, möglichst geringe Druckverluste des Kühlmediums hervorzurufen. Dies kann durch eine Wabenstruktur 34, wie sie in
Eine Gasdurchflussrate von Prozessgas durch die Austrittsöffnungen 62 kann im Bereich zwischen 1 I/min und 100 I/min, insbesondere zwischen 5 I/min und 50 I/min, liegen. Die Gasdurchflussrate von Fördergas, das aus den Injektoren 16 bzw. den Injektorführungen 19 ausströmt, und von Prozessgas, das aus den Austrittsöffnungen 62 ausströmt, kann im Wesentlichen gleich groß sein. Es ist auch möglich, dass Prozessgas zusätzlich zu den Austrittsöffnungen 62 aus dem Lichtkanal 3 austritt. Die Gasdurchflussraten von Fördergas und von Prozessgas können auch zueinander gewichtet sein. So kann der Anteil von Fördergas größer sein als der von Prozessgas oder andersherum. Das jeweilige Verhältnis von Prozessgas zu Fördergas kann prozessabhängig einstellbar sein.A gas flow rate of process gas through the
Die Strahldüse 1 weist auf der Mantelfläche 4 des Lichtkanals 3 einen Absorptionsabschnitt 40 zur Aufnahme einer Reflexionstrahlung des Laserstrahls von dem Werkstück 100 auf. Der Absorptionsabschnitt 40 kann eine Geometrie aufweisen, die das Aufnehmen der Reflexionstrahlung begünstigt. Der Absorptionsabschnitt kann sich in einer Umfangsrichtung um den Lichtkanal 3 variabel erstrecken, insbesondere im gesamten Umfang des Lichtkanals 3 ausgestaltet sein. Er kann sich auch in einer Längsrichtung des Lichtkanals 3 variabel erstrecken. Insbesondere ist in der distalen Mantelfläche des Düsenmunds 6 kein Absorptionsabschnitt 40, sondern ein glatter Innenendabschnitt ausgebildet, um den Düsenmund 6 innen besser reinigen zu können. Der Absorptionsabschnitt 40 kann in seiner Form an die zu erwartende Reflexionstrahlung angepasst sein. Der Absorptionsabschnitt 40 kann aus demselben Material gebildet sein wie die verbleibende Strahldüse. Er kann auch eine Beschichtung aufweisen. Die von dem Absorptionsabschnitt 40 aufgenommene Laserstrahlung kann von dem Kühlsystem 30 zumindest teilweise abgeführt werden. Die Reflexionstrahlung wird von dem Absorptionsabschnitt 40 derart aufgenommen, dass der Strahlungsanteil, der in weitere Komponenten des Lasersystems, wie beispielsweise die Laseroptik, eindringt, verringert oder ausgeräumt. Dies erhöht die Prozesssicherheit sowie die Präzision des Laserstrahls. Auch die Lebensdauer der Strahldüse 1 und des Lasersystems wird erhöht. Durch die aufgrund der Absorptionsfläche verbesserten Eigenschaften der Strahldüse 1 ist ein Schweißverhalten ohne die vorgenannten Unzulänglichkeiten ermöglicht.The
Die Orientierung der Passante 51 und somit die Orientierung der Anschrägung 50 an dem Düsenmund 6 kann für verschiedene Strahldüsen 1 abhängig von dem jeweiligen Anwendungsgebiet variiert werden. Beispielsweise kann die Passante 51 in der Vorschubrichtung 2 verlaufen. In diesem Fall verläuft die Passante 51 entlang der Streckung der Querschnittsfläche des Lichtkanals 3. Die Passante 51 verläuft somit entlang der langen Seite des Langlochs. Alternativ kann die Passante 51 beispielsweise quer zur Vorschubrichtung 2 verlaufen. In diesem Fall verläuft die Passante 51 quer zu der Streckung der Querschnittsfläche des Lichtkanals 3. Die Passante 51 verläuft somit entlang der Teilkreisabschnitt des Langlochs. Weiter alternativ kann die Passante 51 beispielsweise in einem Winkel zur Vorschubrichtung 2 verlaufen, der zwischen einem Verlauf entlang der Vorschubrichtung 2 und quer zur Vorschubrichtung 2 liegt. In diesem Fall verläuft die Passante 51 entlang des Übergangsabschnitts zwischen der langen Seite des Langlochs und dem Teilkreisabschnitt des Langlochs. Der Verlauf der Passante 51 gibt die Orientierung der Anschrägung 50 vor.The orientation of the
In der Ausführungsform in
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.Where applicable, all individual features shown in the embodiments can be combined and/or exchanged without departing from the scope of the invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- StrahldüseJet nozzle
- 22
- VorschubrichtungFeed direction
- 33
- LichtkanalLight channel
- 44
- MantelflächeShell surface
- 55
- AußenstrukturExternal structure
- 66
- DüsenmundNozzle mouth
- 77
- PulvereinheitPowder unit
- 88
- distalen Bereichdistal area
- 99
- FlanschabschnittFlange section
- 1010
- proximalen Bereichproximal area
- 1111
- PulverabschnittPowder section
- 1212
- VorschubabschnittFeed section
- 1313
- KühlmitteleinlassCoolant inlet
- 1414
- KühlmittelauslassCoolant outlet
- 1515
- KopplungsringCoupling ring
- 1616
- PulverinjektorPowder injector
- 1717
- ZulaufstutzenInlet nozzle
- 1818
- AblaufstutzenDrain nozzle
- 1919
- InjektorführungInjector guide
- 2020
- Mittelpunkt des LichtkanalsCenter of the light channel
- 2121
- erster Pulverfokusfirst powder focus
- 2626
- UmschlingungswinkelWrap angle
- 3030
- KühlsystemCooling system
- 3131
- radial innere Kühlkammerradial inner cooling chamber
- 3232
- Übergangtransition
- 3333
- radial äußere Kühlkammerradial outer cooling chamber
- 3434
- WabenstrukturHoneycomb structure
- 4040
- AbsorptionsabschnittAbsorption section
- 5050
- AnschrägungBevel
- 5151
- PassantePasserby
- 6060
- ProzessgaseinheitProcess gas unit
- 6161
- ProzessgasabschnittProcess gas section
- 6262
- AustrittsöffnungOutlet opening
- 6363
- ZuführöffnungFeed opening
- 6464
- VerteilungsarmDistribution arm
- 6565
- erste Dampffackelfirst steam flare
- 6666
- zweite Dampffackelsecond steam flare
- 100100
- Werkstückworkpiece
- 110110
- Laserstrahllaser beam
- 111111
- PrimärstrahlPrimary beam
- 112112
- SekundärstrahlSecondary beam
- 120120
- pulverförmiger Zusatzwerkstoffpowdered filler material
- 130130
- SchmelzbadMelt bath
- 140140
- FunktionsschichtFunctional layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011100456 A [0002]DE 102011100456 A [0002]
- DE 102018130798 A1 [0002]DE 102018130798 A1 [0002]
- CN 109175372 A [0002]CN109175372A [0002]
Claims (15)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2024/056035 WO2024184465A1 (en) | 2023-03-09 | 2024-03-07 | Jet nozzle having a powder unit and a process-gas unit |
| CN202480017497.XA CN120858003A (en) | 2023-03-09 | 2024-03-07 | Jet nozzle with powder unit and process gas unit |
| KR1020257026962A KR20250172923A (en) | 2023-03-09 | 2024-03-07 | Jet nozzle having a powder unit and a process gas unit |
| EP24710397.1A EP4676676A1 (en) | 2023-03-09 | 2024-03-07 | Jet nozzle having a powder unit and a process-gas unit |
| MX2025009424A MX2025009424A (en) | 2023-03-09 | 2025-08-12 | Jet nozzle having a powder unit and a process-gas unit |
| US19/318,392 US20250381619A1 (en) | 2023-03-09 | 2025-09-04 | Jet nozzle having a powder unit and process-gas unit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102023105831 | 2023-03-09 | ||
| DE102023105831.2 | 2023-03-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102023123703A1 true DE102023123703A1 (en) | 2024-09-12 |
Family
ID=92459416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102023123703.9A Pending DE102023123703A1 (en) | 2023-03-09 | 2023-09-04 | Jet nozzle with powder unit and process gas unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102023123703A1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08118056A (en) * | 1994-10-20 | 1996-05-14 | Aida Eng Ltd | Laser beam machine |
| KR101058382B1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-08-22 | 유로비젼 (주) | Nozzles for Laser Metal Coating Equipment |
| DE102011100456A1 (en) | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Laser deposition welding method useful e.g. for generating components, comprises producing molten filler material on surface of molten bath by laser beam radiating on molten bath and melting powder of filler material by laser beam |
| CN109175372A (en) | 2018-11-07 | 2019-01-11 | 西安交通大学 | One kind having grade darkening spot laser melting coating head and a method for manufacturing parts |
| CN110142406A (en) * | 2019-03-29 | 2019-08-20 | 西北大学 | Two-dimensional optical fiber area array high-precision laser 3D metal printer and its printing control method |
| DE102018130798A1 (en) | 2018-12-04 | 2020-06-04 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Regulated powder build-up welding process |
| CN112575213A (en) * | 2020-10-14 | 2021-03-30 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | Metal processing technology for preparing laser coating nozzle from copper alloy material |
| JP2023115477A (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-21 | エンシュウ株式会社 | Overlay processing device and overlay processing method |
-
2023
- 2023-09-04 DE DE102023123703.9A patent/DE102023123703A1/en active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08118056A (en) * | 1994-10-20 | 1996-05-14 | Aida Eng Ltd | Laser beam machine |
| KR101058382B1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-08-22 | 유로비젼 (주) | Nozzles for Laser Metal Coating Equipment |
| DE102011100456A1 (en) | 2011-05-04 | 2012-11-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Laser deposition welding method useful e.g. for generating components, comprises producing molten filler material on surface of molten bath by laser beam radiating on molten bath and melting powder of filler material by laser beam |
| CN109175372A (en) | 2018-11-07 | 2019-01-11 | 西安交通大学 | One kind having grade darkening spot laser melting coating head and a method for manufacturing parts |
| DE102018130798A1 (en) | 2018-12-04 | 2020-06-04 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Regulated powder build-up welding process |
| CN110142406A (en) * | 2019-03-29 | 2019-08-20 | 西北大学 | Two-dimensional optical fiber area array high-precision laser 3D metal printer and its printing control method |
| CN112575213A (en) * | 2020-10-14 | 2021-03-30 | 陕西斯瑞新材料股份有限公司 | Metal processing technology for preparing laser coating nozzle from copper alloy material |
| JP2023115477A (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-21 | エンシュウ株式会社 | Overlay processing device and overlay processing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102016222357B4 (en) | Method for deep welding a workpiece and associated laser welding device | |
| EP1330326B1 (en) | Device for removing solder material from a soldered joint | |
| DE102018219280A1 (en) | Process for spatter-free welding, especially with a solid-state laser | |
| DE202023002909U1 (en) | Jet nozzle with a powder section and a feed section | |
| DE102011109810A1 (en) | Method for laser-assisted cutting of workpiece by drill tool, involves softening workpiece by laser exposure during cutting process by passing laser beam through hole directed in drill tool to workpiece | |
| EP3113904A1 (en) | Machining head and machining device | |
| DE102023102044A1 (en) | Process for coating metallic workpieces | |
| WO2025108849A1 (en) | Method and device for laser cladding with a primary and a secondary laser energy | |
| DE102023123703A1 (en) | Jet nozzle with powder unit and process gas unit | |
| EP4676676A1 (en) | Jet nozzle having a powder unit and a process-gas unit | |
| EP4655128A1 (en) | Jet nozzle having a powder section and an advance section | |
| WO2024156618A1 (en) | Jet nozzle having a light channel with an oblong cross-sectional area | |
| EP4655122A1 (en) | Jet nozzle with a cooling system | |
| EP3395493B1 (en) | Methods of laser beam welding without filler-material | |
| WO2024156622A1 (en) | Jet nozzle having an absorption portion for absorbing back-reflected radiation | |
| EP4655127A1 (en) | Jet nozzle with opposing injector guides | |
| WO2021175555A1 (en) | Method for laser welding two coated workpieces | |
| DE202023002889U1 (en) | technology for coating metallic workpieces | |
| DE202023002888U1 (en) | technology for coating metallic workpieces | |
| DE102023136141A1 (en) | Powder injector with a positioning section and a stop section, jet nozzle with an inner wall and system with a jet nozzle and powder injectors | |
| DE202023002910U1 (en) | technology for coating metallic workpieces | |
| DE102024120693A1 (en) | Laser cutting nozzle and methods for laser cutting using a laser cutting nozzle | |
| DE102023135210A1 (en) | Material powder nozzle for a laser cladding device, laser cladding device and method for laser cladding | |
| DE102023119380A1 (en) | Method and device for laser cladding with varying layer thickness | |
| DE102024114473A1 (en) | METHOD FOR PROCESSING AT LEAST TWO JOINTING PARTNERS USING A LASER PROCESSING DEVICE AND LASER PROCESSING DEVICE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK SE, DE Free format text: FORMER OWNER: TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK GMBH, 71254 DITZINGEN, DE |
|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK SE, DE Free format text: FORMER OWNER: TRUMPF LASER- UND SYSTEMTECHNIK AG, 71254 DITZINGEN, DE |