KR810000530B1

KR810000530B1 - Method for making an instantaneous thermochemial start

Info

Publication number: KR810000530B1
Application number: KR1019810000537A
Authority: KR
Inventors: 어가스트 엥글 스테판; 엘머 후르호프 로날드
Original assignee: 유니온 카바이드 코포레이션; 에드워드 지. 그리어
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1981-05-27

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Instantaneous thermochemical reaction method

제1도는 본 발명에 부합되는 순간적 시발을 갖는 개개가 핀이 없는 반점스카프 커트를 만드는데 사용되는 장치의 측면도.1 is a side view of an apparatus used to make an individual pinless spot scarf cut with an instantaneous launch in accordance with the present invention.

본 발명은 일반적으로 보통 접합(스카핑)이라 부르는 것으로서 금속 공작물 표면으로부터 금속을 열화학적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of thermochemical removal of metal from metal workpiece surfaces, commonly referred to as bonding (scarfing).

본 발명의 명세와 특허청구의 범위에서 사용되는 용어로서 금속 시발이라는 말의 뜻은 통상적인 스카프 속도, 즉 1분간에 약 6-45미터의 속도의 스카프 기계에 상응하여 움직이는 금속 공작물 상에서의 열화학적 반응의 순간적 시발상태를 말한다. 전기한 속도범주의 하급치는 냉각금속 공작물을 스카프 시키는데 사용되며, 상급치는 열간금속 공작물을 스카프시키는데 사용된다.As used in the specification and claims of the present invention, the term metal starting means thermochemical on a metal workpiece moving in correspondence with a conventional scarf speed, ie a scarf machine at a speed of about 6-45 meters per minute. The instantaneous initiation of the reaction. The lower speed categories mentioned above are used to scarf cold metal workpieces, while the upper ones are used to scarf hot metal workpieces.

기술 분야에서 잘 알려진 바에 의하면, 스카프 반응은 금속 공작물을 용융된 퍼들(puddle)에 스카프 산소의 사행기류를 적용시키기전에 그것의 용융, 또는 발화온도로 예열 시킴으로서 시발된다(통상 비교적 적은 영역에 향해서는 불꽃으로 예열시킴), 스카프 산소류는 두가지 목적이 있는데, 그 첫째는 금속과의 열화학적 반응에 영향을 주기 위해서이고 두번째는 반응된 금속을 멀리 불어내 버림으로서 스카프반을 위한 새로운 금속을 노출시키는 것이다.As is well known in the art, scarf reactions are initiated by preheating a metal workpiece to its melting, or firing temperature, prior to applying scarf oxygen of the scarf oxygen to the molten puddle (usually toward a relatively small area). Preheating with a flame), the scarf oxygen has two purposes, first to affect the thermochemical reaction with the metal and second to blow away the reacted metal to expose new metal for the scarf panel. will be.

금속봉은 미국특허 2,205,890에 나와있는 바와 같이, 스카프 공정에서 용이하게 보다 신속한 시발을 이루는데 사용되어 왔다.Metal bars have been used to facilitate faster initiation in scarf processes, as described in US Pat. No. 2,205,890.

이런 경우에는 작업은 고정 상태이어햐 하며, 작업인은 그 자신의 기술에 의해서 스카프 산소류의 타이밍 뿐만이 아니고 남포와 금속봉의 각도까지도 조절할 수 있어야 한다. 철사봉을 사용한 기계적인 스카프반응의 시발도 역시 미국특허 2,309,096에서의 Bucknam에 의해 알려졌다. 거기에서 기술된 스카프 시발은 그러나 단지 고정 상태의 금속 공작물상에서만 가능하다.In this case, the work must be stationary, and the worker must be able to control not only the timing of the scarf oxygen, but also the angle of the gun and the metal rod by his own technique. The initiation of a mechanical scarf reaction using wire rods is also known by Bucknam in US Pat. No. 2,309,096. The scarf wigs described there are however only possible on stationary metal workpieces.

금속 분말의 도움으로 이루어지는 금속시발은 미국특허 3,216,867에서 Devriestal에 의해 밝혀졌으며, 에너지화된 전봉을 사용하는 경우는 미국특허 2,513,425에서의 Lobocso와 미국특허 3,658,599에서의 svenssonetal에 의해 발표되었다.Metal initiation with the aid of metal powders was disclosed by Devriestal in US Pat. No. 3,216,867, and the use of energized electroplating was reported by Lobocso in US Pat. No. 2,513,425 and Svensson et al in US Pat. No. 3,658,599.

그러나 장치를 운반하는 그 분말의 급속한 마멸로서 분말성시발은 확고한 것이 되지 못하며, 이러한 사실 이외에도 금속 분말의 비용문제때문에 분말성 시발은 만족스러운 것이 못된다.However, due to the rapid abrasion of the powder carrying the device, powdery starting is not firm, and besides this fact, powdery starting is not satisfactory due to the cost of metal powder.

전기적으로 동력화된 시발에 부수되는 문제점들 또한 매우 복잡하다. 작업이 전기회로의 일부인 전이성 전기아크의 경우에는 이동하는 금속공작물에 대한 접속장치가 필요하다. 한편 금속 공작물 회로에 속하지 않는 비전이성 전기 아크인 경우에는 금속 공작물이 발화온도가 되도록 충분한 열을 전달해 주기 위해서 전봉이 금속 공작물 표면에 아주 근접해 있어야 한다. 이러한 사실은 공간적인 제약성과 스카프 반응의 격심한 스페터 현상때문에 아크 남포를 파괴시킬 것이므로 실현성이 없다.The problems associated with electrically powered launches are also very complex. In the case of transitional electric arcs, where the work is part of an electrical circuit, a connection to moving metal workpieces is required. On the other hand, for non-conductive electric arcs that do not belong to the metal workpiece circuit, the tip must be very close to the surface of the metal workpiece in order to provide sufficient heat for the metal workpiece to reach the firing temperature. This is not feasible because it will destroy the arc guns due to the spatial constraints and severe spattering of the scarf response.

또한 최근에 미국특허 3,966,503 및 3,991,985에서 알려진 바로는 금속 표면을 열철선에 접촉시켜 스카프 시킴으로서 급속 시발이 가능하다는 것이다. 그 열철선은 스카프 단위 예열화염이나 기타 외부적인 열원에 의한 가열로서 발화온도로 가열되어진다. 한편 이러한 공정을 여러가지 점스카프 작업이 수행될 때는 성공적인 것으로 밝혀졌지만 사용되는 스카프 단위수에 상응하는 다수의 철선 공급단위가 필요하게 된다.Also, recently known from US Pat. Nos. 3,966,503 and 3,991,985, rapid initiation is possible by contacting a metal surface with a hot iron wire to scarf it. The iron wire is heated to the ignition temperature by heating with a scarf unit preheat flame or other external heat source. This process, on the other hand, has been found to be successful when various point scarf operations are performed, but requires a number of wire feed units corresponding to the number of scarf units used.

따라서 현재까지로는 금속 공작물을 발화 온도까지 가열시키는데는 항상 금속 분말이나 철선같은 보조물질이 필요했다.Thus, to date, it has always required auxiliary materials such as metal powder or iron wire to heat metal workpieces to the ignition temperature.

본 발명에서 언급되는 고도 제트의 뜻은 확산기 노즐을 통한 산소유출율이 상승하는 넓이의 스카프 노즐을 통한 산소 유출량보다 큰 경우를 말한다.The altitude jet referred to in the present invention refers to the case where the oxygen outflow rate through the diffuser nozzle is greater than the oxygen outflow through the scarf nozzle of the extent to which the rise.

본 발명은 다음과 같은 사실을 발견 함으로서 발상된 것이다. 즉, 고도레이저 빔은 스카프되는 금속 공작물의 매우 작은 반점(그 반점은 이미 강력한 산소제트에 의해 처리되고 있거나 또는 그러한 제트와 동시에 접촉됨)에 촛점이 맞추어질 수 있으며, 즉시 그렇게 작은 반점에서 열화학적 반응을 일으켜서 보통 5-25폭의 전체 점스카프 통로로 퍼져 나가게 된다는 점이다. 알려진 바로는 레이저빔은 소반점(0.1-1mm직경, 1-0.1mm깊이)을 그것의 용융온도로 즉시 가열시킬 수 있다. 그러나 뜻밖에 발견될 사실로서 그러한 용융된 금속의 작은 얕은 반점은 고도의 산소제트에 의해서 점스카프 통로 전체 넓이로 확산될 수 있다는 점이다. 이것은 고도의 산소제트는 열화학적 반응이 시작되기 전에 소량의 용융된 금속을 붙어버리고 그 반점을 반응이 시발되지 않도록 충분히 냉각시키는 것으로 생각된다.The present invention was conceived by discovering the following facts. That is, the highly laser beam can be focused on very small spots of the metal workpiece being scarfed (the spots are already being treated by a powerful oxygen jet or in contact with such jets), and immediately thermochemically at such small spots. It causes a reaction that usually spreads out through the entire 5-25 wide dot scarf passage. It is known that the laser beam can immediately heat the spot (0.1-1 mm diameter, 1-0.1 mm depth) to its melting temperature. Unexpectedly, however, the small shallow spots of such molten metal can be spread over the entire point scarf passage by a highly oxygen jet. It is believed that high oxygen jets hold small amounts of molten metal before the thermochemical reaction begins and cool the spots sufficiently to prevent the reaction from starting.

레이저에는 근본적으로 두가지 형태가 있다. 즉 연속화 레이저와 펄스레이저이다. 펄스레이저는 그 명칭이 나타내는 바와 같이, 그것의 에너지를 매우 짧게 높은 강도로 폭발적으로 방출한다.There are basically two types of lasers. That is, continuous laser and pulse laser. As the name implies, a pulsed laser explodes its energy very short and with high intensity.

본 발명의 순간적 시발은 펄스레이저와 같이 단속적이다. 이러한 이유때문에 본 발명에서는 펄스레이저가 우선적이다. 그러나 연속과 레이저도 셔터 또는 기타 상응하는 기술로서 연속파 레이저를 펄스시킴으로서 본 발명에 이용될 수 있는 것이다.The instantaneous start of the invention is intermittent like a pulsed laser. For this reason, the pulse laser is preferred in the present invention. However, continuous and laser can also be used in the present invention by pulsed continuous wave lasers as shutters or other equivalent techniques.

따라서 본 발명의 목적은 어떠한 보조물질(분말 또는 철선)이나 전기아크의 사용없이 금속 공작물에 순간적이고 급속한 시발을 이룰 수 있는 간단하고 신빙성있는 공정을 제공하려는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a simple and reliable process for instantaneous and rapid initiation of a metal workpiece without the use of any auxiliary material (powder or iron wire) or electric arc.

본 발명의 또 다른 목적은 어떠한 보조 물질이나 전기아크의 사용없이 금속 공작물상에 순간적이고 독특한 핀이 없는 스포트스카프커트를 만들수 있는 공정을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a process for making instant and unique pinless spotscart cuts on metal workpieces without the use of any auxiliary materials or electric arcs.

기술분야에 종사하는 사람에게는 매우 절실한 명제들이 본 발명에 의해 성취될 수 있는데 본 발명은 철금속 공작물의 표면상에 순간적인 열화학적 시발을 이룰 수 있는 방법으로서 다음 단계로 구성된다.Very urgent propositions to those skilled in the art can be achieved by the present invention, which consists of the following steps as a way to achieve instantaneous thermochemical initiation on the surface of an iron metal workpiece.

(a) 반응이 시작되는 전기한 표면상의 예선된 반점을 레이저 빔에 접촉시키는 단계(a) contacting the laser beam with a preliminary spot on the electrical surface at which the reaction begins

(b) 전기한 반점에 있는 전기한 표면상에 고강도의 산소가스 제트를 주사시킴으로서, 즉각적인 스카프 반응을 시발시키고, 전기한 반점에 용융된 퍼들을 형성시키는 단계(b) injecting a jet of high-intensity oxygen gas onto the surface of the spot in the spot, causing an immediate scarf reaction and forming a molten puddle in the spot;

(c) 전기한 퍼들이 반점스카프에 원하는 폭만큼 확산될 때까지 전기한 퍼들상에 고강도의 산소제트 주사를 계속시키는 단계.(c) continuing high intensity oxygen jet injection on the puddle until the puddle has spread to the spot scarf by the desired width.

용융된 퍼들이 예정된 폭만큼 연전(延展)된 후에는 순간적인 시발이 완료된다. 그렇게 되면 연전 산소제트가 남아 있게되어 스카프 반응을 수행하게 되거나 또는 그것이 꺼지고 또 다른 산소류가 세공표면에 예각으로 연전퍼들상에 주사되어 스카프 반응을 인계받아 수행하게 된다.After the molten puddle is stretched by the predetermined width, instantaneous starting is completed. Then, the ductile oxygen jet remains to perform the scarf reaction, or it is turned off, and another oxygen flow is injected onto the jeonper at an acute angle to the pore surface to take over the scarf reaction.

원하는 형태의 스카프 커트는 연전제트로부터 스카프 반응을 인계받는데, 사용되는 스카프 산소류의 형태를 정하게 된다.The desired type of scarf cut takes over the scarf reaction from the pyroelectric jet, which determines the type of scarf oxygen used.

이러한 본 발명에 사용되는 기구에는 다음 장치들이 설치된다.The apparatus used in this invention is provided with the following apparatuses.

(a) 스카프되는 금속 공작물 표면에 스카프 산소가스류를 조정하여 방출할 수 있는 스카프 노즐장치.(A) Scarf nozzle device that can be released by adjusting the scarf oxygen gas flow on the surface of the metal workpiece to be scarfed.

(b) 전기한 노즐장치와 전기한 금속공작물간의 상응적인 운동을 일으키는 장치.(b) A device which produces a corresponding movement between the nozzle device described above and the metal workpiece described above.

(c) 금속 공작물 표면상에 최소한 한개의 레이저 빔을 접속시켜 운동방향에 상응하는 전기한 표면을 가로질러 원하는 길이의 가열된 통로를 만들어주는 레이저 장치로서 레이저 빔으로 하여금 전기한 표면상의 일련의 지점을 그들의 산소발화 온도를 가열시킴으로서 그러한 통로가 만들어지며, 그 통로는 금속 공작물 표면상의 전기한 스카프 산소 가스류의 중앙선 돌기에 근접하여 위치한다.(c) a laser device that connects at least one laser beam on the surface of a metal workpiece to create a heated passage of a desired length across an electrical surface corresponding to the direction of motion, wherein the laser beam causes a series of points on the electrical surface; Such a passage is made by heating their oxygen firing temperature, which is located close to the centerline projection of the aforementioned scarf oxygen gas stream on the surface of the metal workpiece.

이러한 본 발명에서는 금속공작물의 표면을 산소발화 온도까지 가열시키는 레이저의 우선적 방법은 연속파 레이저 빔을 선회시켜 그 빔이 금속공작물 표면을 가로지르는 일련의 지점들을 주사시키는 것이다.In this invention, the preferred method of laser heating the surface of the metal workpiece to the oxygen ignition temperature is to rotate a continuous wave laser beam to scan a series of points where the beam crosses the surface of the metal workpiece.

본 발명의 명세와 청구범위에서 열화학적 시발을 이루는데 관계되어 사용된 ＂순간적＂이라는 말은 ＂급속시발＂뿐만이 아니고, 레이저 빔이 예정된 반점에 접촉하는 순간가지 금속공작물과 스카프 가구간에 아무런 상관운동이 없는 시발까지도 포함한다. 그러나 접촉하는 순간에는 즉시 정상적인 스카프 속도가 시작되어(종전에서와 같이 퍼들형성을 기다릴 필요없이), 금속공작물과 스카프 기구간의 상응하는 운동과 더불어 시발과정이 수행된다. 만약에 레이저 빔 접촉순간에 즉시 운동이 시작되지 않으면 산소제트가 매우 빠른 시간내에 금속공작물에 골을 파게된다. 물론 상관 운동은 고정상태의 스카프기구에 상관시켜 금속 공작물 표면을 움직이거나 또는 그 반대의 경우로서 이루어질 수 있다.The term “momentary” used in connection with the thermochemical initiation in the specification and claims of the present invention is not only a “rapid attack” but also any correlation between the metal workpiece and the scarf furniture at the moment the laser beam contacts the predetermined spot. It even includes no start. However, at the moment of contact, the normal scarf speed begins (without the need to wait for puddle formation as before), and the start-up process is carried out with the corresponding movement between the metal workpiece and the scarf mechanism. If the movement does not start immediately at the moment of laser beam contact, the oxygen jet will dig into the metal workpiece in a very short time. Of course, the correlating motion can be done as a result of correlating the stationary scarf mechanism to move the metal workpiece surface or vice versa.

본 발명의 명세와 특허청구의 범위에서 사용되는 ＂스카프 산소류＂라는 말은 금속 표면층을 보통 약 1-8mm 길이로 벗겨내고, 최소한 25mm 폭의 스카프커트를 만들기 위해 금속공작물의 표면에 비스듬히 향해지는 충분한 각도의 산소가스류를 뜻하는 것이다. 스카프 산소기류들은 우선적으로는 시트형이지만 환형 또는 기타의 형태일 수 있다.As used in the specification and claims of the present invention, the term "scarf oxygen flow" means that the metal surface layer is usually stripped about 1-8 mm in length, and is directed at an angle to the surface of the metal workpiece to make a scarf cut at least 25 mm wide. It means oxygen gas of sufficient angle. Scarf oxygen streams are preferentially sheet but may be annular or otherwise.

독특하고 핀이 없는 반점스카프 커트는 퍼들에서 비스듬하고 시트형의 스카프 산소류를 방출 시킴으로서 이루어질 수 있는데, 그 가스류의 유출 강도는 가스류 첨단으로 갈수록 점차 감소되어 가스가 방출되는 노즐 오리피스의 측단에서는 제로상태의 강도가 된다. 또한 그것은 전기한 오리피스의 폭보다 더 좁은 커트를 발생시키게 된다.Unique, pin-free spot scarf cuts can be achieved by releasing oblique, sheet-like scarf oxygen from the puddle, where the outflow strength of the gas flow decreases gradually toward the gas stream tip and zero at the side of the nozzle orifice where the gas is released. It becomes the strength of the state. It also produces a cut narrower than the width of the orifice described above.

그러한 스카프 커트는 1975년 8월 26일에 출원된 미국특허출원번호 607,888에서 묘사되고, 특허 청구된 노즐로서 만들어질 수 있는데 그 특허의 완전명세는 참고로서 본 특허에 편입되어 있다. 만약에 금속 공작물의 온도표면상의 선택적인 반점스카프가 단일통로에 이루어지기를 바란다면, 스카프 커트들은 핀이 없어야할 뿐더러 서로 이웃하는 커트들이 서로 겹쳐지거나 또는 그들 사이에 너무 과도하게 너무 높게 융기되거나 너무 깊은 홈을 형성치 말아야 한다.Such scarf cuts are described in US Patent Application No. 607,888, filed August 26, 1975, and can be made as a patented nozzle, the complete specification of which is incorporated herein by reference. If the selective spot scarf on the temperature surface of the metal workpiece is to be made in a single passage, the scarf cuts must not have pins and the neighboring cuts overlap each other, or they are raised too high or too high between them. Do not form deep grooves.

이러한 사실은 또한 퍼들에서 서로 가지런히 인접하는 스카프 산소류들을 방출할 수 있어야만 하는데, 그 산소류들 각각의 유출강도는 그것의 첨단을 향할수록 감소되며, 또한 각각은 스카프커트를 발생시키는데 그것은 최소한 그것의 방출 오리피스 만큼 넓다. 그러한 스카프 커트들을 만드는 노즐들은 1975년 8월 26일에 출원된 미국특허출원번호 607,887, 현재는 미국특허 4,013,486에 묘사되고, 특허청구되어 있는데 그것은 완전한 명세는 참고로서 본 특허에 삽입되어 있다. 이러한 스카프 유니트들이 정상적이 스카프 속도로 금속 공작물을 통과할 때, 그들은 예정된 방법으로 단속되어 금속 공작물의 표면상에 위치한 어떠한 형태의 결점도 스카프시켜 버린다.This fact must also be able to release the neatly adjoining scarf oxygens from the puddle, the outflow intensity of each of those oxygen flows decreasing towards its tip, and each of which generates a scarf cut, which at least As wide as the emitting orifice of Nozzles making such scarf cuts are described and claimed in U.S. Patent Application No. 607,887, filed Aug. 26, 1975, now U.S. Patent 4,013,486, which is incorporated herein by reference in its entirety. When these scarf units pass through the metal workpiece at the normal scarf speed, they are intercepted in a predetermined way to scare off any form of defect located on the surface of the metal workpiece.

만약에, 과거와 같은 통속적인 스카프 통로를 만들려면 통상적인 장방형 노즐로부터 퍼들에서의 경사지고 시트같은 스카프산소류(그것의 유출강도는 대체로 균일함)을 그것의 전폭을 가로지르게 함으로서 가능하다. 그러한 경우에 있어서는, 순간적인 스카프 시발은 종래의 통상적인 예열화염을 사용할 때 필요한 바와 같이, 스카프 반응을 시발시키기 위해서 금속 공작물 또는 그 유니트들을 늦추거나 중지시킬 필요 없이 스카프 유니트에 기록할 수 있듯이 금속 공작물에서 스카프 반응을 시작할 수 있다는 잇점을 제공한다. 이러한 순간적인 시발로 해서 기구가 금속 공작물과 접촉할 때 즉시 스카프 작업이 시작될 수가 있는 것이다.If it is possible to create a conventional scarf passage as in the past, it is possible by sloping and sheet-like scarf oxygen (which has a substantially uniform discharge intensity) across the puddle from the usual rectangular nozzle across its full width. In such cases, instantaneous scarf initiation can be recorded in the scarf unit without the need to slow down or stop the metal workpiece or its units in order to initiate the scarf reaction, as is required when using conventional conventional preheat flames. Offers the advantage of starting a scarf reaction. This instantaneous start allows the scarf to begin working immediately when the instrument comes in contact with a metal workpiece.

제1도에 나타낸 기구는, 첫째로, 스카프 유니트(3)로부터 발산되는 예열화염들은 예열 포트열(14와 15)로 부터의 연료 가스류와 오리피스(19)를 통한 저속 산소가스류를 작용시켜 발화된다. 이러한 예열화염들(선 22로 나타난)은 금속공작물 표면을 때리게 되고 전후로 편향되어진다. 만약에 움직이는 금속 공작물(W)의 스카프 될 불완전 지역이 B지점앞 가까운 거리에 닿게 되면, 고강도의 산소제트가 노즐(2)로 부터 방출되어 금속 공작물 표면상의 B지점에 주사된다. 그 불완전지역이 A지점에 다다를 때는 레이저 빔이 펄스되어, 그 반점이 즉시 발화온도에 다다르게 되어 순간적인 스카프 반응이 시발되는 것이다. 노즐(2)로 부터의 산소제트는 레이저 펄스에 의해 형성된 작은 퍼들로 하여금 매우 신속하게 그것의 전체 폭에 걸쳐 퍼지게 하는데 그 때에는 가시 닫혀지고, 금속 공작물 표면상의 D지점에 겨냥된 오리피스(19)로 부터의 스카프 산소류가 그것의 스카프 유출률로 증가되어 연전기 노즐로부터 반응을 인계받게 된다. 스카프 산소유출은 커트를 계속할 동안 유지된다.The mechanism shown in FIG. 1 firstly shows that the preheat flames emanating from the scarf unit 3 act on the fuel gas stream from the preheating port rows 14 and 15 and the low velocity oxygen gas stream through the orifice 19. Fires. These preheat flames (shown in line 22) hit the metal workpiece surface and are deflected back and forth. If the incomplete area to be scarfed of the moving metal workpiece W reaches near the point B, a high intensity oxygen jet is released from the nozzle 2 and scanned at the point B on the surface of the metal workpiece. When the incomplete area reaches point A, the laser beam is pulsed, and the spot immediately reaches the ignition temperature, causing an instant scarf response. The oxygen jet from the nozzle 2 causes the tiny puddle formed by the laser pulse to spread very quickly over its entire width, which then closes visually and into an orifice 19 aimed at point D on the metal workpiece surface. Scarf oxygen from is increased to its scarf outflow rate and takes over the reaction from the pyroelectric nozzle. Scarf bleeding is maintained while continuing the cut.

스카프 유니트(3)로부터 방출된 예열화염의 발화뒤의 단계들은 예를 들면, 일련의 연속된 타이머, 계전기 그리고 통형선륜 발브 등을 통하여 자동으로 조작되어 작동기 또는 기타의 적절한 신호가 시작되고 위에서 묘사된 일련의 연속 단계들이 자동적으로 수행된다.The steps after ignition of the preheat flame emitted from the scarf unit 3 are automatically operated, for example, via a series of continuous timers, relays and cylindrical wheel valves, to initiate an actuator or other suitable signal and describe the above. A series of successive steps is performed automatically.

두번째 신호는 예열화염을 유지시키는데 충분한 만큼만으로 스카프 산소유출을 줄이거나 아주 끊어버림으로서 커트를 끝내는데 필요하다.The second signal is necessary to finish the cut by reducing or very cutting off the scarf oxygen leakage just enough to maintain the preheat flame.

이런 상태에서 그 기구는 즉시 반점 스카프를 다시 시작하게 된다. 이런 공정의 전기한 단계들을 수행하는 또 다른 방법은 연전기 노즐제트와 동시에 스카프 산소류를 켜는 것이다. 보다 많은 임팩트를 갖는 연전기 노즐제트의 경우는 열화학적 작업의 과정을 조정할 것인데, 즉 용융된 반점이 연전되도록 할 것이다. 그리고 나서, 연전기 노즐제트가 꺼질 때는 스카프 산소유출은 매우 점진적이고, 또는 비록 급속한 경우라도 균일한 방법으로 반응을 인계할 것이다.In this state, the instrument immediately restarts the spot scarf. Another way to perform the first steps of this process is to turn on the scarf oxygen at the same time as the ductile nozzle jet. In the case of ductile nozzle jets with more impacts, the process of thermochemical operations will be adjusted, ie the molten spots will be extended. Then, when the electrostatic nozzle jet is turned off, the scarf oxygen outflow is very gradual, or even if rapid, will take over the reaction in a uniform manner.

[실시예]EXAMPLE

본 발명의 실시에 필요한 레이저 에너지량은 스카프 속도, 금속 공작물 조성과 온도, 산소유입 및 순도등에 따라 다양하게 변할 수 있다. 그러나, 본 기술분야에 숙달된 시람들에게 본 발명의 원칙을 설명하기 위해서 다음과 같은 실시예가 한예로 제공된다.The amount of laser energy required for the practice of the present invention may vary depending on the scarf speed, metal workpiece composition and temperature, oxygen inflow and purity, and the like. However, the following embodiments are provided as an example to explain the principles of the present invention to those skilled in the art.

제1도에 보인 장치가 사용되었다. 스카프 유니트 폭은 15cm였다. 오리피스(19)를 통한 산소유입은 750표준 m³/시간(SCMH)였다. 연료가스 유입물은 40SCMH였다. 스카프 유니트에 상관하는 금속 공작물의 속도는 14m/분이었다. 산소 연전기 노즐은 원형단면을 가졌으며, 내경 2cm였다. 강철에 대한 노즐 각도는 50°였다. 연전기 노즐로부터의 산소 유출은 850SCMH였다. 레이저는 고형 Nd-YAG펄스 레이저였다. 레이저중 빔 직경은 1cm였다.The apparatus shown in FIG. 1 was used. The scarf unit width was 15 cm. Oxygen inflow through orifice 19 was 750 standard m ³ / hour (SCMH). Fuel gas inflow was 40 SCMH. The speed of the metal workpiece correlating to the scarf unit was 14 m / min. The oxy-electric nozzle had a circular cross section and had an inner diameter of 2 cm. The nozzle angle for steel was 50 °. Oxygen outflow from the ductile nozzle was 850 SCMH. The laser was a solid Nd-YAG pulse laser. The beam diameter in the laser was 1 cm.

빔 다이버젠스는 5미리 레디안이었다. 레이저 펄스폭은 11.0미프로초였다. 레이저 에너지는 50률이었다. 레이저 반점 크기는 2.0mm 직경이었으며, 레이저 반점(A)은 연전 노즐의 중앙선의 돌출부(B)의 전방 1cm였다. 촛점길이 50cm의 렌즈가 빔을 반점에 촛점 맞추기 위해 사용되었다.Beam Diversence was 5mm Radian. The laser pulse width was 11.0 miproseconds. The laser energy was 50%. The laser spot size was 2.0 mm in diameter and the laser spot A was 1 cm in front of the projection B of the centerline of the injector nozzle. A focal length 50 cm lens was used to focus the beam on the spot.

작동시에는 스카프 유니트 화염이 발화되고 스카프 유니트와 금속 공작물간의 상관 운동이 시작되었다. 반점 스카프를 시작하는 신호가 연전기 노즐로부터의 유출을 시발시켰으며, 본격적인 유출상태가 되었을때 레이저가 펄스되어 강철에 용융된 반점을 형성하여 즉시 열화학적 반응이 시발되었다. 대략 레이저 펄스 1/2초 후에 연전기 노즐로 부터의 산소유출이 점차 꺼지고 펄스 3/4초 후에는 연전기 노즐 유출은 제로였다. 스카프 유출이 시작되어 레이저가 펄스될 때는 최소한 전체의 50% 유출상태에 다다랐다. 그리고 나면 스카프 산소가 스카프 패스를 지속하며, 그 패스가 예정된 신호에 의해 중지될 때까지 지속된다. 생성된 패스폭은 15cm, 깊이는 3cm였다. 강철의 온도는 20℃이었다. 조성은 저 탄소성 강철이었으며, 연료가스는 천연 가스였다.In operation, the scarf unit flame was ignited and the correlation between the scarf unit and the metal workpiece began. The signal to start the speckle scarf triggered an outflow from the ductile nozzle, and when the outflow was in full swing, the laser pulsed to form molten spots in the steel, which immediately triggered a thermochemical reaction. After approximately 1/2 second of laser pulse, the oxygen outflow from the electrostatic nozzle gradually turned off and after 3/4 second, the electrostatic nozzle outflow was zero. When the scarf leaked out and the laser pulsed, it reached at least 50% of the leak. Scarf oxygen then continues the scarf pass, until the pass is stopped by the scheduled signal. The resulting pass width was 15 cm and depth 3 cm. The temperature of the steel was 20 ° C. The composition was low carbon steel and the fuel gas was natural gas.

본 발명의 공정은 원하는 경우 레이저와 연전기 노즐에 의해 형성된 용융된 퍼들로 부터 스카프 유니트 화염을 발화시켜 수행될 수도 있다.The process of the present invention may also be carried out by igniting a scarf unit flame from the molten puddle formed by the laser and electrostatic nozzle if desired.

반면에 본 발명이 어느 특정한 우선적인 경우에 대해 기술되어 있지만, 본 발명의 의도와 범주를 벗어나지 않고도 단계의 순서등에 걸쳐 변조가 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다.On the other hand, while the invention has been described in terms of certain specific preferences, it will be understood that modifications can be made in the order of steps and the like, without departing from the spirit and scope of the invention.

예를 들면 연속적인 레이저 빔을 사용할 수도 있는데, 왜냐하면 그러한 빔에 의해 만들어진 라인이 스카프 반응이 진행될 때 스카프될 것이기 때문이다.For example, a continuous laser beam may be used because the lines made by such beam will be scarfed as the scarf reaction proceeds.

또한 레이저에 의해 생성된 용융된 반점을 어떠한 원하는 반점 스카프 폭으로 연전시키기 위해서 2개 이상의 여러가지 형태와 크기의 노즐로부터의 2개 이상의 산소제트들이 사용될 수 있는 것이다.Also, two or more oxygen jets from nozzles of two or more different shapes and sizes may be used to extend the molten spot generated by the laser to any desired spot scarf width.

또한 만약에 필요하다고 생각되는 경우에는 2개 이상의 레이저 헤드가 사용될 수도 있다. 또한 본 발명은 철금속체의 열화학적 스카프에 대해 기술되어 있지만 어떤 금속이라도 산소를 사용한 열화학적 스카프에 사용할 수 있으면 본 발명에 포함된다는 사실에 유념해야 할 것이다.Also, two or more laser heads may be used if deemed necessary. In addition, although the present invention has been described with respect to a thermochemical scarf of ferrous metals, it should be noted that any metal can be used in the thermochemical scarf using oxygen, so that it is included in the present invention.

Claims

The laser beam is brought into contact with a predetermined spot at which the scarf reaction on the surface of the scarfed metal workpiece begins to be brought to a ignition temperature, and a high intensity oxygen jet is impinged on the spot on the surface of the surface, causing an immediate scarf reaction. A method of instantaneous thermochemical reaction characterized by the step of allowing molten puddle to form and continuously impinging a high intensity oxygen jet on the puddle until the puddle is electrically insulated by a predetermined width.