DK149266B - Skaerehoved til bearbejdning ved hjaelp af en laserstraale - Google Patents

Description

i 149266 o

Opfindelsen angår et skærehoved til bearbejdning, såsom skæring af et materiale ved hjælp af en laserstråle tilført til et trykkammer, der har tilgangsåbning for tilførsel af trykgas og en afgangsdyse for laserstrålen og trykgassen, hvilken trykgas desuden tilføres til bagsiden af det eller de strålingsfokuserende elementer.

I et skærehoved, der kendes fra britisk patentansøgning nr.

2.064.399 tilføres der trykgas til et kammer, der afgrænses 10 ., af en fokuserende linse og en dyse, idet der derved tilvejebringes en gasudblæsning ved skærestedet, hvorved skæringens kvalitet forbedres. Linsen sætter imidlertid en grænse for, hvor stort trykket i kammeret kan være.

15

Pra US-patentskrift nr. 3.696.230 er det kendt at tilføre trykgas til både for- og bagsiden af linserne med henblik på at holde disse rene.

Ifølge opfindelsen er en tilførsel af trykgas af et højere 20 tryk til både for- og bagsiden af det eller de stralmgsfoku-serende elementer i trykkammeret muliggjort ved, at dette kammer har en lille lysindgangsåbning, hvori den udefra tilførte laserstråle er fokuseret, og ved, at det eller de strålingsfokuserende elementer er anbragt inden i kammeret med trykluftadgang til både for- og bagsiden.

For at undgå at eventuelle reflektioner virker tilbage på laserstrålen kan lysindgangsåbingen med fordel være lille i forhold til afgangsdysens åbning. Derved "ser" laserstråle-30 kilden ikke emnet.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 35 fig. 1 viser et skærehoved ifølge opfindelsen indeholdende et linsedysesystem, og fig. 2 et skærehoved indeholdende et dysesystem med reflekterende fokuseringselementer.

149266 2

Det i fig. 1 viste skaerehoved til skæring af et materiale omfatter en linse 2 til fokusering af en laserstråle 1, der 5 derved koncentreres i et brændpunkt. Ved dette brændpunkt passerer laserstrålen en lysindgangsåbning 3 til et trykkammer 4. Derefter udvides laserstrålen 1 atter, indtil den rammer et linsesystem 5, bestående af én eller flere linser. Dette optiske system fokuserer laserstrålen 1 i et nyt brændpunkt 10 umiddelbart uden for trykkammeret 4, idet laserstrålen 1 passerer ud gennem en afgangsdyse 6. Til trykkammeret 4 tilføres der samtidigt trykgas i form af f.eks. oxygen, argon eller almindelig atmosfærisk luft via en tilgangsåbning 7. Umiddelbart under afgangsdysen 6 vil den fokuserede laserstråle i 15 forbindelse med en gasudblæsning fra kammeret 4 kunne anvendes til bearbejdning, såsom skæring i en metalplade, idet pladen forskydes i forhold til afgangsdysen 6 vinkelret på laserstrålens og gasstrålens udbredelsesretning.

20 Gastilførslen til både for- og bagsiden af det fokuserende linsesystem 5 kan f.eks. ske via en forgrening, idet der eventuelt er en reguleringsanordning i i hvert fald et af grenrørene. Trykket i kammeret 4 kan f.eks. være på 25 atm.

25 En-særlig fordel ved dette meget høje tryk er at man derved opnår en bedre skærekvalitet end hidtil kendt, og samtidigt kan skære med en større hastighed, idet gasudblæsningen fjerner eventuelle smeltedråber og metaldampe.

30 Der kan eventuelt være en vis trykregulering, således at der bliver en mindre trykforskel mellem linsen 5's for- og bagside. Eventuelt kan der anvendes to forskellige gasser, f.eks. oxygen til skæresiden og atmosfærisk luft til indgangssiden.

35 Til store effekter vil der kunne anvendes hulspejle 8, 9, som fokuserende elementer, hvorved effekttab i linser undgås.

Fig. 2 viser et skærehoved indeholdende to hulspejle med passende brændvidder. Laserstrålen 1 fokuseres her af hulspejlet 40 8 gennem en åbning 10 til trykkammeret og passerer ind i tryk-

Claims (2)

149266 kammeret 4. Her fokuserer hulspejlet 9 den divergerende laserstråle, som derefter passerer ud af trykkammeret 4 gennem afgangsdysen 6. Også her tilføres der trykgas gennem en gastilførsel 7, og også her vil den fokuserede laserstråle og 5 den hermed koaksiale gasstråle kunne anvendes til bearbejdning, såsom skæring af et emne. Afgangsdysen 6's åbning er fortrinsvis væsentlig større end afstanden til emnet, idet man derved får en laminar gasstrøm-10 ning i skaerezonen, hvorved eventuelle lysbrydende virkninger af eventuelle chockbølger og turbulente strømninger undgås. Det har desuden vist sig, at polarisationen er af stor betydning (da lysbrydningen afhænger af polarisationen). For at opnå den største skæreevne skal laserstrålens E-vektor være 15 parallel med snitretningen. For at få en mere ensartet skæring kan der derfor med fordel anvendes cirkulært polariseret lys. Den anvendte laser er typisk en C02~laser, der tidsender infrarødt lys. Laserens effekt er ca. 200 - 5.000 w (typisk). 20 De nuværende skærehastigheder i en 2 mm tyk stålplade ligger omkring 5 m/min., hvilket øjensynligt kun er ca. 15% af det teoretiske maksimum. Fugebredden kan øjensynligt komme ned på ca. 0,1 mm. 25 Skærehovedet ifølge opfindelsen gør det muligt at skære med en langt højere hastighed end hidtil kendt. For at undgå at eventuelle reflektioner fra emnet virker til-30 bage på laserstrålekilden, kan man eventuelt gøre lystransmissionsåbningen til kammeret mindre end dyseris åbning. Andre foranstaltninger vil dog også kunne komme på tale. Patentkrav. 35 ---------------------

1. Skærehoved til bearbejdning, såsom skæring af et materiale