NO771619L

NO771619L - THERMOCHEMICAL REMOVAL OF METAL FROM THE SURFACE OF A WORKPIECE

Info

Publication number: NO771619L
Application number: NO771619A
Authority: NO
Inventors: Stephen August Engel; Ronald Elmer Fuhrhop
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1977-11-11
Also published as: IN149046B; ES458607A1; ES465083A1; LU77297A1; ES465085A1; GR82682B; FR2350914B1; HU176342B; FI771455A7; AU2500477A; PT66528B; ES465084A1; EG12560A; MX145213A; NZ184042A; SE433576B; AU501006B2; DE2720793B2; AR212845A1; DK202277A

Description

Termokjomisk fjerning av metall fraThermochemical removal of metal from

overflaten av ct arbeidsstykke. the surface of the ct workpiece.

Foreliggende■oppfinne 1 se vedrører generelt termok,j enii sk fjerning av metall fra overflaten av et arbeidsstykke, også kalt bortbrenning. Spesielt vedrører oppfinnelsen tilveiebringelse av momentan eller "flying start" ved bortbrenning. En "flying start" betyr i denne sammenheng en faktisk momentan start av en termokjemisk reaksjon på et arbeidsstykke som beveger seg i forhold til bortbrenningsmaskinen ved normal me ta 11 f j erningshas tighe l;, d.v.s. vanligvis en hastighet på ca. 6 til ca. 45 ra/min.. Nedre hastighetsområde benyttes derved for metall fjerning fra kalde arbeidsstykker og øvre hastighe tsoniråde for hete arbeidsstykker. The present invention generally relates to the thermomechanical removal of metal from the surface of a workpiece, also called burning away. In particular, the invention relates to the provision of instantaneous or "flying start" when burning away. A "flying start" in this context means an actual instantaneous start of a thermochemical reaction on a workpiece that moves in relation to the burn-off machine at normal me ta 11 removal speed, i.e. usually a speed of approx. 6 to approx. 45 ra/min.. The lower speed range is thereby used for metal removal from cold workpieces and the upper speed zone for hot workpieces.

Del, er kjent at en.bortbrenningsreaksjon startes ved foroppvarming av me tallarbeidsstykket til smelte-el.ler tennings tempera tur - vanligvis ved hjelp av foroppvarm-ende flammer rettet mot et forholdsvis lite område - før en skrå sti It oksygonstrom rettes mot smeiten. Oksygenstrommen tiar dobbelt hensikt, for det fors te å fremkalle en termok jem-isk reaksjon mod metallet og for det andre å blåse bort det reagerte metall og derved blottlegge nytt metall for bortbrenningsreaks j on en . Part, it is known that a burn-off reaction is started by pre-heating the metal workpiece to melting or ignition temperature - usually by means of pre-heating flames aimed at a relatively small area - before an inclined path of the oxygen stream is directed at the forge. The oxygen stream serves a dual purpose, firstly to induce a thermochemical reaction against the metal and secondly to blow away the reacted metal and thereby expose new metal to the burn-off reaction.

Metallstaver er lenge blitt brukt for oppnåelse av hurtigere start ved manuell bortbrenning, som f.eks. angitt i US patentskrift 2 205 890. Her må arbeidet være stasjonært og operatoren må på grunnlag av egen dyktighet-være i stand til å manipulere både tidsinnstillingen av oksygenstrøm-men og brennerens og stavens vinkel. Det er likeledes kjent å starte mekaniske bortbrenningsreaksjoner med trådstaver, som angitt i US patentskrift 2 309 096 (flucknam et al). Start av termokjemisk fjerning av metall som angitt i sistnevnte patentskrift er likeledes bare mulig på stasjonære arbeidsstykker. Metal rods have long been used to achieve a faster start by manual burning away, such as e.g. stated in US patent 2 205 890. Here the work must be stationary and the operator must, on the basis of his own skill, be able to manipulate both the timing of the oxygen flow and the angle of the burner and the rod. It is also known to start mechanical burn-off reactions with wire rods, as stated in US patent 2,309,096 (Flucknam et al). The start of thermochemical removal of metal as stated in the latter patent document is also only possible on stationary workpieces.

Flyvende start ved hjelp av metallpulver er omtalt i US patentskrift 3 2l6 867 (DeVries et al),og flyvende start ved hjelp av en aktivisert elektrode er omtalt i US patentskrift 2 513 '"25 (Lobosco) og i ; US patentskrift 3 658 599 (Svensson et al). Hurtig slitasje av det pulvertransporter-ende utstyr forer til at pulverstart blir upålitelig, og dette" forhold, samt omkostningene for me tallpulveret, gjør pulverstart utilfredsstillende. Problemene i forbindelse med elektrisk start er forholdsvis kompliserte. Flying start using metal powder is discussed in US patent 3 216 867 (DeVries et al), and flying start using an activated electrode is discussed in US patent 2 513 '25 (Lobosco) and in ; US patent 3 658 599 (Svensson et al). Rapid wear of the powder-transporting equipment leads to powder start being unreliable, and this condition, as well as the costs for the metal powder, make powder start unsatisfactory. The problems in connection with electric start are relatively complicated.

Overførte elektriske buer, hvor arbeidsstykket utgjør en del av den elektriske krets krever elektrisk kontakt med det bevegede arbeidsstykke. Ikke-overførte elektriske buer, hvor arbeidsstykket ikke inngå i kretsen krever at elektroden befinner seg uhyre nær arbeidsstykkets overflate for overføring av tilstrekkelig varme til å bringe arbeidsstykket til tennings temperatur . Dette er upraktj.sk på grunn av romsmessige begrensninger og fordi sprut fra bortbrenningsreaksjonen ville odel egge skjærbrenneren. Transmitted electric arcs, where the workpiece forms part of the electrical circuit, require electrical contact with the moving workpiece. Non-transferred electric arcs, where the workpiece is not included in the circuit, require the electrode to be extremely close to the surface of the workpiece for the transfer of sufficient heat to bring the workpiece to ignition temperature. This is impractical due to space limitations and because splashes from the burn-off reaction would damage the cutting burner.

Nylig har man også.oppdaget, som angitt i US patentskriftene 3 966 503 og 3 991 985, at flyvende start kan oppnås ved at den metallflate som skal behandles, bringes i kontakt med en het tråd. Den hete tråd bringes til tenningstemperatur av varmen fra behandlingsenhetens foroppvarmings-flammer eller en ytre varmekilde. Skjønt denne fremgangsmåte viste seg hensiktsmessig, når flere punkt-bortbrenninger skal gjennomføres, er det nødvendig å anordne like mange trådfrem-matnlngsorganer som anvendte bortbrenningsenheter. Recently, it has also been discovered, as stated in US patents 3,966,503 and 3,991,985, that flying start can be achieved by bringing the metal surface to be treated into contact with a hot wire. The hot wire is brought to ignition temperature by the heat from the treatment unit's preheating flames or an external heat source. Although this method proved expedient, when several point burn-offs are to be carried out, it is necessary to arrange as many wire feeding means as used burn-off units.

Hittil har det således alltid vært nødvendigThus far, it has always been necessary

å. benytte et hjelpemateriale, som metall tråd eller -pulver for å bringe arbeidsstykket til tenningstemperatur. å. use an auxiliary material, such as metal wire or powder, to bring the workpiece to ignition temperature.

I forbindelse med foreliggende oppfinnelse betyr hoyintensiv stråle at oksygenets strømningshastighet gjennom spredningsdysen er større enn oksygenets strømnings-has tighe t gjennom en bortbrenningsdyse med tilsvarende bredde. In connection with the present invention, high-intensity beam means that the oxygen's flow rate through the dispersion nozzle is greater than the oxygen's flow rate through a burn-off nozzle with a corresponding width.

Foreliggende oppfinnelse baserer seg på den oppdagelse at en høyintensiv laserstråle kan fokuseres på et The present invention is based on the discovery that a high-intensity laser beam can be focused on a

1 1

meget lite punkt på et me ta 11arbeidsstykke som skal behandles, hvilket punkt allerede rammes av en intens oksygenstrå1e eller samtidig kommer i kontakt med en slik stråle, og momentant kan forårsake igangsettelse av en termokj emi sk reaksjon i nevnte punkt for deretter å utvides til et fullstendig punktbortbren-ningsstrok, som vanligvis er 5-25 cm bredt. Det var kjent at en laserstråle momentant kunne bringe et lite punkt (0,1 til 1 mm diameter og 1-0,1 mm dybde) til smeltetem<p>era tur. Uventet oppdaget man imidlertid at et' slikt, lite og grunt punkt av smeltet metall kunne spres til et bortbrenningssveip med fullstendig bredde med en høyintensiv oksygenstråle. Det ble an-tatt at en oksygenstråle med stor intensitet ville blåse bort en slik r„inge mengde smeltet 'metall før den termok j emi ske reaksjon kunne igangsettes eller ville avkjøle punktet tilstrekkelig til å hindre at reaksjonen tok til. very small point on a metal workpiece to be treated, which point is already hit by an intense oxygen beam or at the same time comes into contact with such a beam, and can momentarily cause the initiation of a thermochemical reaction in said point and then expand to a complete spot burn-off stroke, which is usually 5-25 cm wide. It was known that a laser beam could momentarily bring a small spot (0.1 to 1 mm diameter and 1-0.1 mm depth) to melting temperature. Unexpectedly, however, it was discovered that such a small and shallow point of molten metal could be spread into a full-width burn-off sweep with a high-intensity oxygen beam. It was assumed that an oxygen jet of high intensity would blow away such a small amount of molten metal before the thermochemical reaction could be initiated or would cool the spot sufficiently to prevent the reaction from taking place.

Det fins stort sett to forskjellige lasertyper, d.v.s. lasere med kontinuerlige bølger og pulserende lasere. De pulserende lasere avgir, som navnet tilsier, sin energi i meget korte utbrudd, av stor intensitet. De momentane starter . Ifølge foreliggende oppfinnelse er intermitterende, som den pulserende laser. Av denne grunn foretrekkes pulserende laser for foreliggende oppfinnelse. Det vil imidlertid være innlysende at laser med kontinuerlige bølger også kan benyttes ved at slik laser pulseres ved hjelp av en blender eller lignende. Laser med kontinuerlige bølger foretrekkes ved et alternativt utførelseseksempe1 av oppfinnelsen. There are basically two different types of laser, i.e. continuous wave lasers and pulsed lasers. The pulsating lasers emit, as the name suggests, their energy in very short bursts of great intensity. The momentary starts. According to the present invention is intermittent, like the pulsed laser. For this reason, pulsed laser is preferred for the present invention. However, it will be obvious that lasers with continuous waves can also be used by pulsing such lasers using a blender or the like. Lasers with continuous waves are preferred in an alternative embodiment 1 of the invention.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å tilveiebringe en enkel og pålitelig fremgangsmåte og et apparat som er i stand til å fremkalle en momentan eller flyvende start på el; arbeidsstykke uten bruk av hjelpematerialer (f.eks. pulver eller tråd) eller en elektrisk bue. The present invention aims to provide a simple and reliable method and an apparatus which is able to induce an instantaneous or flying start of electricity; workpiece without the use of auxiliary materials (eg powder or wire) or an electric arc.

Oppfinnelsen går videre ut på å tilveiebringe en fremgangsmåte som er i stand til å gjennomføre et momentant, individuelt, gratfri tv punktbortbrenningssveip på et arbeidsstykke av metall uten bruk av hjelpemateriale eller elektriske buer. The invention further aims to provide a method which is capable of carrying out an instantaneous, individual, burr-free spot burn-off sweep on a metal workpiece without the use of auxiliary material or electric arcs.

Oppfinnelsen går dessuten ut på å tilveiebringe en fremgangsmåte som - i ett enkelt sveip over arbeidsstykkets overflate - er i stand til å gjennomføre flere momentant igang satte, til fe dig lokaliserte, selektive bor tbrerininger på overflaten av el; arbeidsstykke som beveger seg med normal bortbrenningshastighet. The invention also aims to provide a method which - in a single sweep over the surface of the work piece - is able to carry out several instantaneously initiated, partially localized, selective drilling on the surface of electricity; workpiece moving at normal burn-off speed.

Et alternativt utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte og et apparat som er i stand til å utføre momentane bortbrenningskutt uten bruk av en høyintensiv oksygenstråle for spredning av startsmelten. An alternative embodiment of the present invention comprises a method and an apparatus which is capable of performing instantaneous burn-away cuts without the use of a high-intensity oxygen beam for spreading the starting melt.

De nevnte og andre formål oppnås ved foreliggende oppfinnelse som omfatter en fremgangsmåte for oppnåelse av en momentan, termokjemisk start på overflaten av et jernholdig me tallarbeidsstykke, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: a) opprettelse av kontakt mellom et på forhånd valgt punkt på nevnte overflate, der reaksjonen skal begynne, og en lasers tråle, The aforementioned and other purposes are achieved by the present invention, which comprises a method for achieving an instantaneous, thermochemical start on the surface of a ferrous metal workpiece, which method comprises the following steps: a) establishing contact between a pre-selected point on said surface, where the reaction will begin, and a laser's trawl,

b.) sikting av en høyintensiv oksygenjetstråle mot nevnte flate på nevnte sted, hvorved det forårsakes en umiddelbar start av bortbrenningén og dannelsen av smelte på stedet, og b.) aiming a high-intensity oxygen jet at said surface at said location, thereby causing an immediate start of the burn-off and the formation of melt at the location, and

c) fortsatt behcind ling av nevnte smelte med en høyintensiv oksygenhctstråle Inntil smeiten har spredt seg til den c) continued treatment of said melt with a high-intensity oxygen jet until the melt has spread to the

ønskede bortbrenningsbredde.desired burn-away width.

Oppfinnelsen vedrører videre et apparat for momentan start, som omfatter en bortbrenningsmaskin med en bortbrenningsenhet forsynt med organer for utsendelse av en f oroppvarmings.f i amme og ' en bor tbrennings-oksygenstrøm mot et arbeidsstykke som skai behandles, en oksygensprederdyse montert på bortbrenningsmaskinen anordnet foran nevnte bortbrenningsenhet og skrå stilt i utløpsenden, slik at det oppnås en høyintensiv oksygenstråle 1 vinkel mot arbeidsstykkets overflate i en bestemt avstand foran bortbrenningsoksygenstrommen og en laser anordnet på bortbrenningsraaskinen med et tilordnet optisk system for fokusering av en laserstråle på arbeidsstykkets overflate. The invention further relates to an apparatus for instantaneous start, which comprises a burn-off machine with a burn-off unit provided with means for sending out a pre-heating flame and a burn-off oxygen flow towards a workpiece to be treated, an oxygen spreader nozzle mounted on the burn-off machine arranged in front of said burn-off unit and inclined at the outlet end, so that a high-intensity oxygen beam 1 angle to the surface of the workpiece is obtained at a certain distance in front of the burn-off oxygen stream and a laser arranged on the burn-off machine with an associated optical system for focusing a laser beam on the surface of the workpiece.

Etter at smeiten har spredt seg til den på forhånd fastsatte bredde, er den momentane start fullfort. Spredningsoksygenstrommen kan deretter forbli på og brukes After the melt has spread to the predetermined width, the instantaneous start is complete. The diffusion oxygen drum can then remain on and be used

til utførelse av bortbrenningsreaksjonen, eller den kan stenges av og en annen oksygenstrom kan rettes mot den utvidede to carry out the combustion reaction, or it can be shut off and another stream of oxygen can be directed to the expanded

smolte i spiss vinkel mot arbeidsstykkets overflate for å melted at an acute angle to the surface of the workpiece in order to

"overta" og utføre bortbrenningsreaksjonen. Den ønskede bort-brenningskuttype vil bestemme hvilken oksygenstrømtype som skal benyttes for å "overta" reaksjonen fra spredningsstrålen. "take over" and carry out the burn-out reaction. The desired burn-away cut type will determine which type of oxygen stream will be used to "take over" the reaction from the scattering beam.

Et alternativt utførelseseksempel av oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for tilveiebringelse av et momentant bortbrenningskutt på overflaten av e t arbeidsstykke av metall, hvilken fremgangsmåte omfatter følgende trinn: a) fremkalling av en relativ bevegelse mellom arbeidsstykket og en strøm av bortbrénningsoksygengass og samtidig 1) sikting av minst en laserstråle mot arbeidsstykkets overflate for dannelse av en opphetet bane med ønsket lengde tvers over nevnte flate i forhold til dennes bevegelsesretning, hvorved nevnte oppvarmede bane fremkalles ved at lasers trålen oppvarmer en rekke punkter på nevnte flate til deres oksygentenningstemperatur og 2) sikting av en bortbrenningsoksygenstrom mot nevnte oppvarmede bane, hvorved et momentant bortbrenningskutt fremkalles langs nevnte bane og b) fortsettelse av bortbrenningsoksygenstrommen inntil den ønskede lengde av kuttet er fremkalt. An alternative embodiment of the invention comprises a method for providing an instantaneous burn-off cut on the surface of a metal workpiece, which method comprises the following steps: a) inducing a relative movement between the workpiece and a stream of burn-off oxygen gas and simultaneously 1) targeting at least one laser beam against the surface of the workpiece to form a heated path of the desired length across said surface in relation to its direction of movement, whereby said heated path is induced by the laser beam heating a number of points on said surface to their oxygen ignition temperature and 2) aiming a burn-off oxygen stream towards said heated path, whereby an instantaneous burn-off cut is induced along said path and b) continuation of the burn-off oxygen flow until the desired length of the cut has been induced.

Det alternative utførelseseksempel av oppfinnelsen omfatter også et bortbrenningsapparat, som i kombinasjon omfatter: a) bortbrenningsdyser som er i stand til å sende ut en styrt bortbrenningsoksygenstrøm mot arbeidsstykkets overflate, b) organer for å fremkalle relativ bevegelse mellom nevnte dyser og arbeidsstykket, og c) laserorganer som er i stand til å sende minst en laserstråle mol; arbeidsflaten for dannelse av en oppvarmet bane av The alternative embodiment of the invention also includes a burn-off apparatus, which in combination comprises: a) burn-off nozzles capable of sending out a controlled burn-off oxygen flow towards the surface of the workpiece, b) means for inducing relative movement between said nozzles and the workpiece, and c) laser means capable of sending at least one laser beam mol; the working surface for the formation of a heated path of

ønsket lengde tvers over nevnte overflate i forhold til dennes bevegelsesretning, ved at laserstrålen oppvarmer en rekke punkter på nevnte flate til oksygentenningstemperatur, hvorved nevnte bane er anordnet nær midtlinjeforlengelsen av nevnte bortbrenningsoksygenstrøm på arbeidsflaten. the desired length across said surface in relation to its direction of movement, in that the laser beam heats a number of points on said surface to oxygen ignition temperature, whereby said path is arranged close to the center line extension of said burn-off oxygen stream on the working surface.

Ved bruk av denne alternative utførelsesform er den foretrukne fremgangsmåte,for laseroppvarming av arbeids stykkets overflate til dennes oksygentenningstemperatur at en laserstråle med kontinuerlige bølger føres på tvers slik at strålen rammer en kontinuitet av punkter tvers over arbeidsstykkets flate. When using this alternative embodiment, the preferred method for laser heating the surface of the work piece to its oxygen ignition temperature is that a laser beam with continuous waves is guided across so that the beam hits a continuity of points across the surface of the work piece.

Betegnelsen "momentan" betyr i forbindelse med opprettelse av en terrnokj emi sk start ved foreliggende oppfinnelse det samme som "flyvende start" og start der det ikke fore-kommer relativ bevegelse mellom arbeidsstykket og bortbrenningsapparatet,, inntil det øyeblikk da. laserstrålen får kontakt med det fastsatte punkt. I kontaktøyeblikket vil normal bortbrenn-ingshas tighe I; imidlertid umiddelbart ta til (uten avventing av smel tedannel se, som ved kjent-' teknikk), slik at startprosessen gjennomføres med relativ bevegelse mellom arbeidsstykket og bortbrenningsapparate I;. Hvis bevegelse ikke settes i gang umiddelbart ved kontakt med laserstrålen, ville oksygenstrålen brenne et hull i arbeidsstykket i løpet av meget kort tid. Den relative bevegelse kan selvsagt forårsakes av at arbeidsstykkets overflate beveges i forhold til det stasjonære bortbrenningsapparat eller omvendt. The term "instantaneous" in connection with the creation of a thermochemical start in the present invention means the same as "flying start" and start where there is no relative movement between the workpiece and the burn-off device, until that moment. the laser beam makes contact with the determined point. At the moment of contact, the normal burn-off speed will be I; however, immediately start (without waiting for the melt to form, as in the known technique), so that the starting process is carried out with relative movement between the work piece and burn-off apparatus I;. If motion is not initiated immediately upon contact with the laser beam, the oxygen beam would burn a hole in the workpiece within a very short time. The relative movement can of course be caused by the surface of the workpiece being moved in relation to the stationary burn-off device or vice versa.

Betegnelsen "bortbrennings-oksygenstrøm" skalThe designation "burn-off oxygen flow" shall

1 forbindelse med foreliggende oppfinnelse bety en strøm av oksygengass som rettes på skrå mot arbeidsstykkets overflate og har tilstrekkelig intensitet til termokjemisk fjerning av et metallisk overflatesjikt, vanligvis til en dybde på ca. 1-8 mm og i et bortbrennirigskutt som er minst 25 mm bredt. Bortbrennings-oksygenstrømmer er fortrinnsvis flateformet, men kan også være sirkulære eller ha andre former. 1 in connection with the present invention means a stream of oxygen gas which is directed obliquely towards the surface of the workpiece and has sufficient intensity for the thermochemical removal of a metallic surface layer, usually to a depth of approx. 1-8 mm and in a burn-off cut that is at least 25 mm wide. Combustion oxygen streams are preferably planar, but can also be circular or have other shapes.

Et individuelt, gratf.ritt, punktbortbrenningskutt kan utføres ved at det mot smeiten sendes en skråstilt, f latef orme I; strøm av boi- tbrenningsok sygen , hvis strømnings-int.ensitet gradvis reduseres mot strømmens kanter, slik at den når null intensitet ved sidekantene av dyseåpningen fra hvilken den sendes, og derved fremkaller et kutt som er smalere enn nevnte dyseåpningsbredde. Et slikt bortbrenningskutt kan dannes med dyser som angitt i U.S. søknad nr. 607.888. An individual, gratf.ritt, point burn-off cut can be made by sending an inclined, flat form I towards the forge; stream of boit-burning sickle, whose flow intensity is gradually reduced towards the edges of the stream, so that it reaches zero intensity at the side edges of the nozzle opening from which it is sent, thereby producing a cut that is narrower than said nozzle opening width. Such a burn-off cut can be formed with dies as set forth in U.S. Pat. application no. 607,888.

Hvis selektiv punk t.bor tbrenning av hele arbeidsstykkets overflate ønskes gjennomført i ett enkelt sveip, må bortbrenningskuttene ikke bare gjøres gratfrie, men også slik at nærliggende kutt hverken overlapper eller at det gjenstår If selective point t.bor tburning of the entire surface of the workpiece is to be carried out in a single sweep, the burn-away cuts must not only be made burr-free, but also in such a way that adjacent cuts neither overlap nor that any remains

1 1

i in

for store ribber eller dype spor mellom dem. Dette forutset-ter muligheten av å. sende bortbrennings-oksygenstrømmer som grenser til hverandre ved smolten og hvor strømningsintensi-teten av hver strøm gradvis avtar mot strømmens sider og hvor hver strøm fremkaller et bortbrenningskutt som i det minste er like bredt som utlopsåpningen. Dyser for slike bortbrenningskutt er beskrevet i U.S. søknad nr. 607.887, patent 4.013.486. Når disse bortbrenningsenheter passerer over arbeidsstykket too large ribs or deep grooves between them. This presupposes the possibility of sending burn-off oxygen streams that border each other at the smolt and where the flow intensity of each stream gradually decreases towards the sides of the stream and where each stream causes a burn-off cut that is at least as wide as the outlet opening. Nozzles for such burn-off cuts are described in U.S. application no. 607,887, patent 4,013,486. When these burn-away units pass over the workpiece

ved normal bortbrenningshastighet, kan de settes på og stenges av på en bestemt måte for bortbrenning av et tilfeldig mønster av defekter på arbeidsstykkets overflate. at normal burn-off speed, they can be switched on and off in a specific manner to burn-off a random pattern of defects on the workpiece surface.

Hvis det skal, gjennomføres et konvensjonelt bortbrenrtingssveip, kan dette oppnås ved at en skråstilt, flateformet bortbrennings-oksygenstrøm rettes mot smeiten fra en konvensjonelt rektangulær dyse, hvis stromningsintensitet er i det vesentlige jevn over hele dysens bredde. I dette tilfelle vil den momentane bortbrenningsstart medføre den fordel at bor tbrermingsrea.ks jonen kan begynne på et arbeidsstykke, If a conventional burn-off sweep is to be carried out, this can be achieved by directing an inclined, flat-shaped burn-off oxygen flow towards the forging from a conventional rectangular nozzle, the flow intensity of which is substantially uniform over the entire width of the nozzle. In this case, the instantaneous burn-off start will have the advantage that the bor tbrerming reaction can start on a workpiece,

når dette kommer på linje med bortbrenningsenhetene uten at arbeidsstykket eller enhetene.må gis redusert bevegelseshast-ighet eller stanses for igangsetting av bortbrennings-reaksjonen, slik det er nødvendig ved bruk av konvensjonelle for-' oppvarmingsflammer. Den momentane start gjør det mulig å starte bortbrenning umiddelbart ved kontakt mellom apparatet og arbeidsstykke t. when this comes in line with the burn-off units without the workpiece or units having to be given a reduced speed of movement or stopped to initiate the burn-off reaction, as is necessary when using conventional pre-heating flames. The instantaneous start makes it possible to start burning away immediately upon contact between the device and workpiece t.

I tegningene viserThe drawings show

fig. 1 et sideriss som illustrerer fremgangsmåten og apparatet for fremstilling av et individuelt, grat-fritt punktbortbrenningskutt med momentan start ifolgc foreliggende oppfinnelse, fig. 1 a side view illustrating the method and apparatus for producing an individual, burr-free point burn-off cut with instantaneous start according to the present invention,

fig. 2 et fron tri ss•av bortbrennings-oksygendyseåpningen, sett etter linjen 2-2 i fig. 1, fig. 2 a front view from the incineration oxygen nozzle opening, seen along the line 2-2 in fig. 1,

fig. 3, 4,<r>) og 6 skjematiske illustrasjoner av de reaksjonsfaser som - sett ovenfor og langs linjene 3-3 fig. 3, 4,<r>) and 6 schematic illustrations of the reaction phases which - seen above and along the lines 3-3

i fig. 1 - vil finne sted på arbeidsstykket, når en momentan start gjennomføres ifølge oppfinnelsen, in fig. 1 - will take place on the workpiece, when an instantaneous start is carried out according to the invention,

fig. 7 et apparat i perspektiv for gjennomfør-ing av foreliggende oppfinnelse, utliggermontert for fjern-s tyring, fig. 7 an apparatus in perspective for carrying out the present invention, mounted on a cantilever for remote control,

flg. 8 og 9 modifiserte versjoner av apparatet ifølge fig. 7 > 8 and 9 modified versions of the apparatus according to fig. 7 >

fig. 10 et annet foretrukket utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse sett i perspektiv, nemlig et an-tall nærliggende bortbrenningsenheter for utførelse av momentant igangsatt, selektiv fler-kutts punktbortbrenning i ett sveip over hele bredden av et arbeidsstykke, fig. 10 another preferred embodiment of the present invention seen in perspective, namely a number of nearby burn-off units for performing instantaneously initiated, selective multi-cut point burn-off in one sweep over the entire width of a workpiece,

fiff. 11 en modifisert versjon av laseranord-ningen ifølge fig. 10, fiff. 11 a modified version of the laser device according to fig. 10,

fig. 12 et frontriss av bortbrennings-oksygen-dyseåpninger som benyttes i bortbrenningsenheter som vist i fig. 10, fig. 12 is a front view of burn-off oxygen nozzle openings used in burn-off units as shown in fig. 10,

fig. 13 et oppriss av fig. 10, som illustrerer hvorledes oppfinnelsen funksjonerer for dannelse av flere momentant igangsatte punktbortbrenningskutt i ett enkelt sveip over hele arbeidsstykkets bredde, fig. 13 an elevation of fig. 10, which illustrates how the invention functions for the formation of several instantaneously initiated point burn-off cuts in a single sweep across the entire width of the workpiece,

fig. lk et sideriss som illustrerer et alternativt utføre 1 se seksempel av fremgangsmåten og apparatet som ikke krever en høyintensiv oksygenjetstråle, fig. lk is a side view illustrating an alternative embodiment 1 see example six of the method and apparatus that does not require a high-intensity oxygen jet,

fig. 15 et frontriss (uten bortbrenningsenheten) av fig. lh, for illustrasjon av en foretrukket anordning til bruk av en laser for gradvis oppvarming av en rekke punkter på overflaten av et arbeidsstykke til oksygentennings-tenipera tur, fig. 15 is a front view (without the burn-off unit) of fig. lh, for illustrating a preferred arrangement for using a laser to gradually heat a series of points on the surface of a workpiece to the oxygen ignition temperature,

fig. 1.6 en alternativ anordning for laseroppvarming av arbeidsstykke ts overflate, og fig. 1.6 an alternative device for laser heating of the workpiece's surface, and

fig. 17 illusterer formen av et bortbrenningskutt som ble gjennomført med anordningen ifølge fig. l6 for flyvende start. fig. 17 illustrates the shape of a burn-away cut which was carried out with the device according to fig. l6 for flying start.

i. fig. 1 ses en la.sererihet 1, inklusive en fokuserende li nse , monter t enten på bortbrenningsmaskinen eller på storre avstand og anordnet slik at et laserpunkt får kontakt med arbeidsstykkets V overflate i punkt A, d.v.s. det punkt hvor punkt-bortbrenningsreaksjonen skal starte like foran det defekte sted. Oksygenspredn.ingsdysen 2 kan være eri glatt dyse med en rund boring på .1-5 cm diameter. Den vil fremkalle smelte med bredder på 5 til 25 cm. Dysen 2 er skråstilt med utløpsenden i en slik vinkel mot arbeidsflaten at den forlengede midtlinje av oksygenstrå 1 en (heretter kalt oksygen- anslagspunktet) 30, .som sendes fra spredn i.ngsdy sen . vi 1 ramme i. fig. 1 shows a laser unit 1, including a focusing lens, mounted either on the burn-off machine or at a greater distance and arranged so that a laser point makes contact with the V surface of the workpiece at point A, i.e. the point where the point burn-off reaction should start just ahead of the defective site. The oxygen distribution nozzle 2 can be a smooth nozzle with a round bore of .1-5 cm diameter. It will produce melt with widths of 5 to 25 cm. The nozzle 2 is inclined with the outlet end at such an angle to the working surface that the extended center line of the oxygen stream 1 en (hereafter called the oxygen impact point) 30, which is sent from the spread in the nozzle. we 1 frame

arbeidsflaten i punk I; B. Punkt A kan ligge foran punkt B eller inntil så langt bak punkt- B som punkt C. Punkt C er forlengelsen av den innvendige diameter av spredn i.ngsdy sen 2. Bortbrenningsenhet en 3 omfatter konvensjonelle øvre og nedre foroppvarmingsblokker 12 og 13, som kan være utstyrt med en rekke porter lh h.h.v. 15 for forblandede eller etterblandede flammer og en passende gasspassasje. Hvis det benyttes etterblandede forvarmingsflammer og disse foretrekkes utstyrt for størst mulig sikkerhet, vil portene lk og<:>15 benyttes for utsending av en brenngass som etter tenning brenner ved tiIblanding av en oksygenstrøm med lav hastighet, som trer ut fra bortbrennings-oks^gondysoslissen l6, dannet av nedre flate 17 av øvre foroppvarmingsblokk 12 og øvre flate 18 av nedre forvarmingsblokk 13-Den slissformede oksygendyse l6 ender innenfor ut-løpsåpningen 19. For oppnåelse av et individuelt, gratfritt punk t-bor tbrenningsku! t er åpni__jigen 19 utformet som vist i fig. 2. Oksygen og brenngass mates til bortbrenningsenheten 3 gjennom tilførselsrør 20 h.h.v. 2.1 på i. og for seg kjent må te. the work surface in point I; B. Point A can lie in front of point B or as far behind point B as point C. Point C is the extension of the inside diameter of the spreading nozzle 2. Incineration unit 1 3 comprises conventional upper and lower preheating blocks 12 and 13, which can be equipped with a number of ports lh or 15 for premixed or postmixed flames and a suitable gas passage. If post-mixed preheating flames are used and these are preferably equipped for the greatest possible safety, the ports 1k and <:>15 will be used for the emission of a fuel gas which, after ignition, burns by mixing with a low-velocity oxygen flow, which emerges from the burn-off oxygen-dysos slot l6, formed by the lower surface 17 of the upper preheating block 12 and the upper surface 18 of the lower preheating block 13-The slot-shaped oxygen nozzle l6 ends within the outlet opening 19. To achieve an individual, burr-free point t-bor tburningku! t is the opening jig 19 designed as shown in fig. 2. Oxygen and fuel gas are fed to the burn-off unit 3 through supply pipe 20 h.h.v. 2.1 on i. and for himself known must tea.

Apparatet ifølge fig. 1 har følgende virkemåte: Først tennes foroppva.rmingsflammene som trer ut av bortbrenningsenheten 3 ved igangsetting av brenngasstrommen fra rekkene av forvarmingsporter lk og 15 og en lav oksygengass-strømning gjennom åpningen 19. Disse forvarmingsflammer, antydet ved linjene 22, rammer arbeidsflaten og avbøyes oppad og tilbake. Når det defekte, område som skal brennes bort på det bevegede arbeidsstykke W, befimier seg like foran punkt B, sendes en høyintensiv oksygenjetstrå 1e fra dyse 2 mot punkt B på arbeidsstykkets flate. Når det. defekte område når punkt A, pulseres laserstrålen og. forårsaker at punktet umiddelbart når tennings tempera tur , hvorved en momentan bortbrenningsreaksjon settes i gang. Oksygenstrålen fra dyse 2 fører til at den lille smelte dannet av laserpulsen meget hurtig spres til full bredde. På dette tidspunkt stenges oksygendysen 2 og bortbrennings-oksygenstrå 1 en fra dyse 19 rettet mot punkt D på arbeidsflaten okes til bortbrennings-strømningshastighet for å overta reaksjonen fra spredningsdysen. Bortbrennings-strommen holdes ved like så lenge bortbrenningskutting ønskes. The apparatus according to fig. 1 has the following mode of operation: First, the preheating flames emerging from the burn-off unit 3 are ignited by starting the fuel gas drum from the rows of preheating ports 1k and 15 and a low oxygen gas flow through the opening 19. These preheating flames, indicated by the lines 22, strike the work surface and are deflected upwards and back. When the defective area to be burned away on the moving workpiece W forms just in front of point B, a high-intensity oxygen jet stream 1e is sent from nozzle 2 towards point B on the surface of the workpiece. When it. defective area reaches point A, the laser beam is pulsed and. causing the point to immediately reach the ignition temperature, whereby a momentary burn-out reaction is set in motion. The oxygen jet from nozzle 2 causes the small melt formed by the laser pulse to spread very quickly to its full width. At this time, the oxygen nozzle 2 is closed and the burn-off oxygen stream 1 from nozzle 19 directed towards point D on the working surface is increased to the burn-off flow rate to take over the reaction from the spreader nozzle. The burn-off current is maintained for as long as burn-off cutting is desired.

Ue arbcidstrinn son; følger etter tenning av forvarmingsflammene fra bortbrenningsenheten 3>kan automatiseres for eksempel for drift via en rekke etter hverandre følgende tidsinnstillingsenheter, releer og solenoidventiler, slik at en operator eller et passende signal setter i gang og automatisk gjennomfører sekvensen av ovenfor omtalte arbeidstrinn. Et andre signal kreves for avslutning av kuttet ved avstengning eller reduksjon av bortbrennings-oksygenstrømmen til en verdi som så vidt er tilstrekkelig for å opprettholde forvarmingsflammene. I denne tilstand er apparatet klart til momentan pu nk t-bortbrenning. Ue arbcidstrinn son; following ignition of the preheating flames from the burn-off unit 3> can be automated, for example, for operation via a series of successive timing units, relays and solenoid valves, so that an operator or a suitable signal initiates and automatically carries out the sequence of work steps mentioned above. A second signal is required to terminate the cut by shutting off or reducing the burn-off oxygen flow to a value just sufficient to maintain the preheating flames. In this state, the device is ready for instant burn-off.

En alternativ utførelsesform av de ovennevnte a rbei d s tri*nn i fremgangsmåten er å sette på bortbrennings-oksygens (rømmen samtidig som spredni ngsdy se-s trønimen , Sistnevnte som rammer med langt større styrke, vil styre den termo-kjeniiske reaksjonens forløp, d.v.s. forårsake at det smeltede punkt spres. Når så oksygenstrål en fra sprederdysen stenges av, vil bortbrennings-oksygenstrømmen "overta" reaksjonen på ;en meget gradvis og jevn, skjønt hurtig måte.;Fig. 2 viser bortbrenningsdy seåpn.i ngen 19 som benyttes for enheten ifølge fig. 1 for et individuelt, gratfritt bortbrenningskutt. Andre typer av bortbrenningsdyser som er hensiktsmessige for foreliggende oppfinnelse er beskrevet i detalj i ovennevnte U.S. patentsøknad nr. 607.888. Det er viktig å observere at kuttet som dysen fremkaller er smalere enn selve dysebredden. Dette er nødvendig for oppnåelse av et gratfritt punkt-bortbrenningskutt. Dette forhold vil imidlertid hindre slike dyser fra, bruk side om side med en annen slik dyse, fordi de parallelle kutt som fremkalles ville medføre en ikke bortbrent flate mellom kuttene; Derfor er slike dyser bare hensiktsmessige for individuelle, gratfrte kutt. Fig. 2, som er et oppriss av fig. 1 langs linjen 2-2, viser øvre og nedre forvarmingsblokk 12 og 13, som omfatter- rekkene av øvre og nedre forvarmingsgassporter lh h.h.v. 15. Oksygendyseåpningen 19 omfatter triangulære innsatser 25 i hver ende av dysen 19, slik at sidekantene av den oksygenstrom som trer ut av dysen 19 blir gradvis mindre intense, d.v.s. får mindre vir-kning på arbeidsflaten. ;Det skal bemerkes at skjønt punkt A befinner seg bak punkt B i fig. 1, kan denne avstand variere, slik at punkt A kan befinne seg fra ca. 10 cm foran, til en strekning bak punkt B som bestemmes av forlengelsen av dysens 2 innvendige diameter, se punkt C. Følgelig bestemmes punkt C av dysens 2 størrelse og form. Fortrinnsvis er avstanden mellom A og B slik at punkt A befinner seg ca. 1 cm foran punkt B. Det opti-male avstandsområde mellom punktene A og B avhenger av den vinkel a med hvilken oksygenstrål en rettes mot arbeidsflaten og av dysens størrelse. Vinkelen a kan variere fra ca. 30° til 80°, og den foretrukne vinkel er mellom 50 og 60°. Hvis dysens vinkel a er 30° og det brukes en rund dyse med ca. 2 cm diameter, bør avs tartdsomrti.de t mellom A og B være 0-8 cm. Hvis en dyse av samme størrelse benyttes og vinkelen Cf- er 80°, er området 0-3 cm. Punkt C, som er skjæringspunktet for forlengelsen av baksiden av spredningsdysen 2 og stålflaten, er grensen for den avstand bak punkt B som punkt A kan ha for oppnåelse av en flyvende start. Fig. 3-6 illustrerer hvorledes en momentan eller flyvende start ifolge oppfinnelsen finner sted. Det skal bemerkes at de trinn som er illustrert i fig. 3-6 representerer reaksjoner som finner sted i løpet av ca. 1 sekund. Fig. 3 viser tidspunktet da laserstrålen har fått kontakt med punkt A, det punkt hvor punkt-bortbrennings-sveipet skal begynne. Pilen antyder arbeidsstykkets W bevegelsesretning ved en hastighet på ca. 15 m/min. Samtidig vil oksygen fra sprederdysen 2 forårsake tenning av arbeidsstykkets overflate. Dette vil igjen smelte området 23 rundt punkt A. Den momentane start er begynt. Fig. viser samme område, ca. et kvart sekund etter fig. 3. Etter hvert som stål-arbeidsstykket fortsetter å bevege seg i pilens retning, begynner smeiten 2h å spres i vifteform som følge av sprederdysens oksygenstråle. Fig. 5 representerer det defekte område ca. et halvt sekund etter fig. 3. Området 25 viser smeiten som er spredt ut på det bevegede arbeidsstykke V av den kontinuerlige oksygenstrøm fra sprederdysen 2. Når smolten er spredt ut til sin maksimale bredde på ca. 25 cm, stenges oksygenet fra dysen 2 av,og bortbrennings-oksygenstromningshastigheten fra bort- ;i ;i ;brenningsenheten 3 økes for å "overta" bortbrenningsreaks j onen. Når bortbrennings-oksygenstrømmen har nådd smeiten, fortsettes bortbrenningskuttet i området 26. Området 26 inneholder både. smeltet metall og slagg på toppen av ikke bortbrent stål og at-skiller seg klart fra smelteområdet 25. ;Den måte hvorpå reaksjonen foregår, kan ses av;fig. 6, som representerer reaksjonen ca. 1 sekund etter fig. 3. Området 27 er blitt behandlet, området 28 er smeltet, men metall-fjerning har ennå ikke funnet sted og området 39 inneholder en blanding av slagg og metallsmelte over ubehandlet stål. Når inetal lf l.a ten beveges under bor tbrenningsapparate t, gjennomgår det tre klart atskilte faser, hvor den første er et område av metallsmelte og slagg, oppéi. ubehandlet stål, den andre et område av metallsmelte alene og den tredje er behandlet. På det tidspunkt som,vises i fig. 6 er sprederoksygenet avstengt og det gjennomføres et bortbrenningskutt av full bredde med bortbrenningsenheten 3. Det er viktig å notere at bredden av kuttet fra bortbrenningdysen er den samme som den bredde til hvilken sprederdysen 2 har spredt smeiten. Dette er viktig for å hindre grat-danne1 se. ;Fig. 7 er en prespektivgjengivelse av apparatet ifølge fig. 1, montert som utligger for at bortbrenningsapparatet skal være bevegelig både til side,på tvers av arbeidsstykke ' s W bredde, og i lengderetning tangs dets lengde. Det horisontale organ 31 or festet til et skinnemontert styrehus 32. Styrehuset 32 inneholder bryterne for drift av apparatet, inklusive styreorganer for laser, oksygen som sendes ut fra sprederdysen 2 og for oksygen og brenngasser som mates til bort-brenntngseriheten 3 gjennom tilførselsrørene 20 h.h.v. 21. Styrehuset 32 er bevegelig langs arbeidsstykket W på. skinner 33. En tanns tang 3'', som er festet til en av skinnene, står i inngrep med et motordrevet (ikke vist) tannhjul montert under styrehuset 32, som. muliggjør at hele den u11 iggermonterte bortbrenningsenhet og styrehuset beveges på en kontrollert måte langs skinnene 33. Bortbrenningsenheten omfatter enheten 3, dysen 2 og laserenhoten 5, som alle er festet til en vogn 37, som går opp og ned på platen 38, som i sin tur er festet til huset ^0. Motoren 39 benyttes for kontrollert heving og senking av bortbrenningsenheten med en ikke vist tannstang- og tannhjulsanord- ;i ;ning, hvorved tanns tangen er festet til platen 38. ;Bortbrenningsenheten og huset kO kan også beveges mekanisk på tvers av arboidsstykkets.W bredde ved hjelp av et motordrevet tannhjul 35, som er i inngrep med tannstangen 36, som er festet til rammen 31. ;Apparatet ifølge fig. 7 kan benyttes for selektiv punktbortbrenning av tilfeldig anbragte defekter på arbeidsstykkets overflate ved å beveges på linje med defekten og deretter vandre i lengderetning oVer det defekte område. Området ~" '-Il illusterer et typisk bor tbrenningskutt gjennomført med. det viste apparat. ;Fig. 8 illustrerer en alternativ anbringelse av laserhode^ 5. I figuren er deler som svarer til deler i fig. ;7 betegnet med samme hcnvisningstall. Selve laseren er anordnet på et fjernt sted. Ved bruk av et optisk arrangement, i dette tilfelle et 90 graders prisme, rettes laserstrålen mot punkt B fra høyre side av arbeidsstykket. I den anordning som er vist i fig. 9, rettes dysen 2 mot punkt B fra høyre side av arbeidsstykket W og forårsaker at smeiten forlenges mot venstre side av arbeidsstykket foran bortbrenningsenheten 3. Dette ;arrangement gjør det mulig å spre den begynnende smelte raskere over et bredere område, slik at det kan gjøres et bredere bortbrenningskutt enn med et arrangement med en dyse av samme stør-relse, som vist i fig. 7 og 8. Dysen kan selvsagt likeledes være anordnet på venstre side eller et sted imellom. En kombinasjon av to slike dyser kan også tas i bruk. Arrangementet ifølge fig. 7 eller 8 benyttes da til igangsetting av smeiten og arrangementet ifølge fig. 9 l'or spredning av smeiten. ;Flg. 10 er en perspektivisk gjengivelse av flere bor tbrennlngsenh e ter forsynt med. dyser for selektiv punktbort-brenn:ing med momentan eller flyvende start av flere kutt over et arbeidsstykkes W hele bredde i et sveip. Bortbrenningsenhetene 51, ot laserhode 52 med flere optiske anordninger og sprederdysen 53, er alle fastmontert på en mobil vogn 5'', som beveger seg på skinner 55 og 56 ved h jelp av tanns tang- og tannhjulsenheter. Skinnene 55 og 56 er fast montert på skinne-fundamenter 57»Laserenheten 52 kan omfatte et hus H som er renset med nitrogen eller en annen gass. I huset ;H er det med fastsatte intervaller anordnet 90° delvis sendende og delvis reflekterende prismer P. Prismene gjør det mulig å dele laserstrålens energi og fordele den.til flere punkter på arbeidsstykkets overflate. Al ternativt kan det benyttes 90° speil, ;som velges i eller utenfor strålebanen for å rette strålen mot det ønskede punkt. Ethvert optisk system som enten omfatter stråleoppdeling eller stråleutvelgelse kan således benyttes. Heie enheten av nærliggende momentane bortbrenningsenheter kan passere over hele arbeidsstykkets W lengde, hvorved hele bredden kan behandles selektivt med normal bortbrenningshastighet ved den selektive drift av hver enkelt bortbrenningsenhet. Skjønt arbeidsstykket er stasjonært i apparatet ifølge fig. 10 og bortbrenningsapparatet beveges over det, er det mulig og i enkelte ;" *, ■ An alternative embodiment of the above-mentioned work steps in the method is to put on burn-off oxygen (the exhaust at the same time as the spreading fuel, The latter, which hits with much greater force, will control the course of the thermo-chemical reaction, i.e. causing the molten spot to spread. When the oxygen jet from the spreader nozzle is shut off, the burn-off oxygen stream will "take over" the reaction in a very gradual and steady, though rapid manner. the device of Fig. 1 for an individual, burr-free burn-off cut. Other types of burn-off nozzles suitable for the present invention are described in detail in the above-mentioned U.S. Patent Application No. 607,888. It is important to observe that the cut produced by the nozzle is narrower than the width of the nozzle itself. This is necessary to achieve a burr-free spot burn-off cut.However, this condition will prevent such nozzles from, use side by side with another n such a die, because the parallel cuts that are produced would result in an unburned surface between the cuts; Therefore, such nozzles are only suitable for individual, burr-free cuts. Fig. 2, which is an elevation of fig. 1 along the line 2-2, shows upper and lower preheating blocks 12 and 13, which comprise the rows of upper and lower preheating gas ports lh and h.v. 15. The oxygen nozzle opening 19 comprises triangular inserts 25 at each end of the nozzle 19, so that the side edges of the oxygen stream emerging from the nozzle 19 become gradually less intense, i.e. has less effect on the work surface. ;It should be noted that although point A is located behind point B in fig. 1, this distance can vary, so that point A can be from approx. 10 cm in front, to a stretch behind point B which is determined by the extension of the inside diameter of the nozzle 2, see point C. Consequently, point C is determined by the size and shape of the nozzle 2. Preferably, the distance between A and B is such that point A is located approx. 1 cm in front of point B. The optimal distance range between points A and B depends on the angle a with which the oxygen beam is directed towards the work surface and on the size of the nozzle. The angle a can vary from approx. 30° to 80°, and the preferred angle is between 50 and 60°. If the nozzle angle a is 30° and a round nozzle with approx. 2 cm diameter, the distance between A and B should be 0-8 cm. If a nozzle of the same size is used and the angle Cf- is 80°, the range is 0-3 cm. Point C, which is the intersection of the extension of the back of the spreading nozzle 2 and the steel surface, is the limit of the distance behind point B that point A can have to achieve a flying start. Fig. 3-6 illustrate how an instantaneous or flying start according to the invention takes place. It should be noted that the steps illustrated in fig. 3-6 represent reactions that take place during approx. 1 second. Fig. 3 shows the time when the laser beam has made contact with point A, the point where the point burn-off sweep is to begin. The arrow indicates the direction of movement of the workpiece W at a speed of approx. 15 m/min. At the same time, oxygen from the spreader nozzle 2 will cause ignition of the workpiece's surface. This will again melt the area 23 around point A. The instantaneous start has begun. Fig. shows the same area, approx. a quarter of a second after fig. 3. As the steel workpiece continues to move in the direction of the arrow, the melt 2h begins to spread in a fan shape as a result of the spreader nozzle's oxygen jet. Fig. 5 represents the defective area approx. half a second after fig. 3. Area 25 shows the smolt that is spread out on the moving workpiece V by the continuous flow of oxygen from the spreader nozzle 2. When the smolt is spread out to its maximum width of approx. 25 cm, the oxygen from the nozzle 2 is shut off, and the combustion oxygen flow rate from the combustion unit 3 is increased to "take over" the combustion reaction. When the burn-off oxygen flow has reached the forge, the burn-off cut is continued in area 26. Area 26 contains both. molten metal and slag on top of unburned steel and that is clearly distinct from the melting area 25. The way in which the reaction takes place can be seen from fig. 6, which represents the reaction approx. 1 second after fig. 3. Area 27 has been treated, area 28 has been melted, but metal removal has not yet taken place and area 39 contains a mixture of slag and metal melt over untreated steel. When the inetal lf l.a is moved under the bur tburning apparatus t, it undergoes three clearly separated phases, the first of which is an area of metal melt and slag, one after the other. untreated steel, the second an area of molten metal alone and the third is treated. At the time shown in fig. 6, the spreader oxygen is switched off and a full-width burn-away cut is carried out with the burn-away unit 3. It is important to note that the width of the cut from the burn-away nozzle is the same as the width to which the spreader nozzle 2 has spread the melt. This is important to prevent grat-danne1 see. Fig. 7 is a perspective representation of the apparatus according to fig. 1, mounted as a cantilever so that the burn-off device is movable both sideways, across the workpiece's W width, and lengthwise along its length. The horizontal member 31 is attached to a rail-mounted control housing 32. The control housing 32 contains the switches for operating the apparatus, including control means for the laser, oxygen sent out from the spreader nozzle 2 and for oxygen and combustion gases fed to the incineration unit 3 through the supply pipes 20 respectively. 21. The steering housing 32 is movable along the workpiece W on. rails 33. A toothed pincer 3'', which is attached to one of the rails, meshes with a motor-driven (not shown) gear mounted under the steering housing 32, which. enables the entire u11 igger-mounted burn-off unit and steering housing to be moved in a controlled manner along the rails 33. The burn-off unit comprises the unit 3, the nozzle 2 and the laser unit 5, all of which are attached to a carriage 37, which moves up and down on the plate 38, which in its turn is attached to the house ^0. The motor 39 is used for controlled raising and lowering of the burn-off unit with a rack and pinion device, not shown, whereby the tooth pinion is attached to the plate 38. The burn-off unit and the housing kO can also be moved mechanically across the width of the arboid piece W by by means of a motor-driven gear 35, which engages with the rack 36, which is attached to the frame 31. The apparatus according to fig. 7 can be used for selective spot burning of randomly placed defects on the surface of the workpiece by moving in line with the defect and then walking lengthwise over the defective area. The area ~" '-Il illustrates a typical drill burn cut carried out with the apparatus shown. ;Fig. 8 illustrates an alternative placement of the laser head^ 5. In the figure, parts corresponding to parts in Fig. ;7 are denoted by the same reference number. The actual the laser is arranged at a distant location. Using an optical arrangement, in this case a 90 degree prism, the laser beam is directed towards point B from the right side of the workpiece. In the arrangement shown in Fig. 9, the nozzle 2 is directed towards point B from the right side of the workpiece W and causes the melt to extend towards the left side of the workpiece in front of the burn-off unit 3. This arrangement makes it possible to spread the incipient melt more quickly over a wider area, so that a wider burn-off cut can be made than with an arrangement with a nozzle of the same size, as shown in Fig. 7 and 8. The nozzle can of course also be arranged on the left side or somewhere in between. A combination of two such nozzles can also be used. Arrangement a according to fig. 7 or 8 are then used to start the forge and the arrangement according to fig. 9 l'or spread of the smelt. ; 10 is a perspective rendering of several boron combustion units provided with. nozzles for selective spot-burning with instantaneous or flying start of several cuts over the entire width of a workpiece W in one sweep. The burn-off units 51, ot laser head 52 with several optical devices and the spreader nozzle 53, are all fixedly mounted on a mobile carriage 5'', which moves on rails 55 and 56 with the help of tooth pincer and gear units. The rails 55 and 56 are firmly mounted on rail foundations 57. The laser unit 52 may comprise a housing H which is purged with nitrogen or another gas. In the housing ;H, 90° partially transmitting and partially reflecting prisms P are arranged at fixed intervals. The prisms make it possible to divide the energy of the laser beam and distribute it to several points on the surface of the workpiece. Alternatively, a 90° mirror can be used, which can be chosen inside or outside the beam path to direct the beam towards the desired point. Any optical system that either includes beam splitting or beam selection can thus be used. The whole unit of nearby instantaneous burn-off units can pass over the entire length of the workpiece W, whereby the entire width can be selectively treated at normal burn-off speed by the selective operation of each individual burn-off unit. Although the workpiece is stationary in the apparatus according to fig. 10 and the incinerator is moved over it, it is also possible in certain ;" *, ■

tilfelle fordelaktig å gjøre det motsatte, d.v.s. anordne et stasjonært bortbrenningsapparat under hvilket arbeidsstykket passerer på ruller som drives ved normal bortbrenningshastighet. case advantageous to do the opposite, i.e. provide a stationary burn-off apparatus under which the workpiece passes on rollers operated at normal burn-off speed.

Fig. 11 viser et annet alternativ til apparatet ifølge fig. 10. I denne ut førel sesform vil et speil M rette laserstrålen fra laserhodet L til flere faste speil (F), montert slik at de retter den mottatte stråle mot arbeidsstykket W gjennom en fokuserende linse G. Fig. 11 shows another alternative to the device according to fig. 10. In this embodiment, a mirror M will direct the laser beam from the laser head L to several fixed mirrors (F), mounted so that they direct the received beam towards the workpiece W through a focusing lens G.

Når det utfores selektiv punktbortbrenning med flere kutt med apparatet ifølge fig. 10 eller 11, hvor to eller flere kutt kan gjøres med overlappende varighet og startes på forskjellige tidspunkter, men hvor begges hastighet bestemmes av den relative bevegelse mellom arbeidsstykket og bortbrenningsenheten, kan det ikke tolereres pauser eller reduksjon av bor tbrenningshas tighe i.en fra det øyeblikk et. første kutt er på-begynt og til det siste er fullført. Grunnen til dette er at en pause ville fore til ukontrollerbare virkninger på et kutt som nettopp ble utført av en nærliggende enhet. Med andre ord, hvis enheten må dempes ned, f.eks. for forvarming som ved kjente fremgangsmåter, ville en nærliggende enhet, hvor bortbrenningsoksygenet er på, brenne et dypt hull i arbeidsstykket. Det skulle således være innlysende at reduksjon av hastigheten ikke kan tolereres i en selektiv punktbortbrenningsoperasjon av den omtalte type. Derfor er den flyvende eller momentane start av så avgjørende betydning for at fremgangsmåten skal virke korrekt. When carrying out selective point burning with several cuts with the apparatus according to fig. 10 or 11, where two or more cuts may be made of overlapping duration and started at different times, but where the speed of both is determined by the relative movement between the workpiece and the burn-off unit, no pauses or reduction of the burn-off speed from that moment one. first cut is on-started and until the last is completed. The reason for this is that a pause would cause uncontrollable effects on a cut that was just made by a nearby unit. In other words, if the device needs to be muted, e.g. for preheating as in known methods, a nearby unit, where the burn-off oxygen is on, would burn a deep hole in the workpiece. It should thus be obvious that reduction of the speed cannot be tolerated in a selective point burning operation of the type mentioned. That is why the flying or instantaneous start is of such crucial importance for the procedure to work correctly.

Dessuten må fremgangsmåten ikke fremkalle bortbrenningskutt som enten overlapper det område som skal behandles av en nærliggende enhet eller forer til dannelse av overdimensjonert grat eller ribber mellom nærliggende bortbrenningskutt. Dette krav tilfredsstilles ved anordning av sett av bortbrenn-ingsoksygendyser, f.eks. flere nærliggende bortbrenningsenheter med dyser som vist i fig, 12. Fig. 12 illustrerer frontflaten av bortbrenningsenhetene som anvendes i borfbrennings-dysesett ifølge fig. 10. Disse dyser omfatter hver sin rekke av øvre og nedre porter 6l og 62 for etterblandet brenngass, anordnet ovenfor h.h.v. neden-for bortbrennings-oksygendyseåpningen 63. Åpningen 63 er f.eks. ca. 0,6 cm høy og 20 cm bred. Kantene er delvis lukket av endeveggorganene 6h. Disse er,- f.eks. ca. 3 cm langs bunnkanten, 0,'4 cm høye (ved maksimal høyde) og omfatter en skråvegg med en innvendig vinkel på ca, 10°. Slike endeveggorganer 6k er anordnet i hver ende av hver bortbrennings-oksygendyse 63 for gradvis reduksjon av oksygenstrommen mot hver enhets ytterkanter, men uten helt å stenge av enhetens kant, slik det er gjort ved åpningen vist i fig. 2. Mens åpningene av den type som er vist i fig. 2 danner et bortbrenningskutt på arbeidsstykket, som er smalere enn bredden av den åpning fra hvilken oksygenet sendes, vil se t t-åpningen, 63 i f i g. 2 fremkalle et kutt, som skjønt utspilt mot sine ytre kanter, har minst samme bredde som åpningen 63. Fig. 13 er et opprlss som illustrerer hvorledes apparatet som vist i fig. 10 og 11 funksjonerer for fremstilling av selektiv fler-kutts punktbor (.brenning med flyvende start på et arbeidsstykke. Under henvisning til fig. 10 tenker man seg et flertall nærliggende bortbrenningsenheter 51, som hver omfatter en ok sygensprederdyse 53 og et optisk system inklusive prismer P og en fokuseringslinse i røret T, og som alle får til-ført oksygen og brenngass til bortbrenningsenheten. Furthermore, the method must not induce burn-away cuts that either overlap the area to be treated by a nearby unit or lead to the formation of oversized burrs or ribs between nearby burn-away cuts. This requirement is satisfied by the arrangement of a set of burn-away oxygen nozzles, e.g. several nearby burn-off units with nozzles as shown in fig. 12. Fig. 12 illustrates the front surface of the burn-off units used in drill burn-off nozzle sets according to fig. 10. These nozzles each comprise a row of upper and lower ports 6l and 62 for post-mixed fuel gas, arranged above or below the burn-away oxygen nozzle opening 63. The opening 63 is e.g. about. 0.6 cm high and 20 cm wide. The edges are partially closed by the end wall members 6h. These are, - e.g. about. 3 cm along the bottom edge, 0.4 cm high (at maximum height) and includes a sloping wall with an internal angle of approx. 10°. Such end wall members 6k are arranged at each end of each burn-off oxygen nozzle 63 for gradually reducing the oxygen flow towards the outer edges of each unit, but without completely closing off the edge of the unit, as is done at the opening shown in fig. 2. While the openings of the type shown in fig. 2 forms a burn-away cut on the workpiece, which is narrower than the width of the opening from which the oxygen is sent, will see t t opening, 63 in f i g. 2 produces a cut, which, although flared out towards its outer edges, has at least the same width as the opening 63. Fig. 13 is a diagram illustrating how the apparatus shown in fig. 10 and 11 function for the production of selective multi-cut point drills (burning with a flying start on a workpiece. With reference to Fig. 10, one imagines a plurality of nearby burn-off units 51, each of which comprises an ok sygen spreader nozzle 53 and an optical system including prisms P and a focusing lens in the tube T, and all of which are supplied with oxygen and fuel gas to the burn-off unit.

De områder som inneholder defekter på arbeidsstykkets V overflate er betegnet med 8.1,82,83,8^ og 85. Når det bevegede sett. av nærliggende bor tbrenningsenhe ter (nå identifisert ved henvisnings tallene 71,72,73, 7'' og 75) kommer i kontakt med arbeidsstykket W, må enhet 7'1 gjore en momentan start, når den når frem til forkanten 86 av området 8k og forbli i drift, inntil den når frem til bakre enden 87 av området 8't. På dette tidspunkt stenges enheten 7'4 av og enhetene 71 og 72 startes momentant. Etter hver i som settet av bortbrenningsenheter passerer over arbeidsstykket, vil enhet 72 forbli på, inntil den når bakkanten av det defekte område 82. Da vil den bli avstengt av en operatør eller ved et mekanisk eller elektrisk signal, mens enheten. 71 forblir påsatt. Enheten 7'' vil bli påsatt igjen for å begynne bortbrenning av området 85. Når begynnelsen av området 83 nås av settet av bortbrenningsdyser, settes enhet 73 på, enhet 7'+ stenges av ved slutten av området 85 og enhet 71 stenges av ved slutten av området 81. Under hele punktbortbrennings-sveipet var enhet 75 avstengt, idet det ikke forelå defekter i den sone av arbeidsstykket over hvilken denne spesielle enhet passerte. The areas containing defects on the V surface of the workpiece are designated by 8.1,82,83,8^ and 85. When the moving set. of nearby boron burning units (now identified by reference numbers 71,72,73, 7'' and 75) comes into contact with the workpiece W, unit 7'1 must make an instantaneous start, when it reaches the leading edge 86 of the area 8k and remain in operation until it reaches the rear end 87 of the area 8't. At this point, unit 7'4 is shut down and units 71 and 72 are started momentarily. After each i that the set of burn-away units passes over the workpiece, unit 72 will remain on until it reaches the trailing edge of the defective area 82. Then it will be shut off by an operator or by a mechanical or electrical signal, while the unit. 71 remains attached. Unit 7'' will be reattached to begin burn-off of area 85. When the beginning of area 83 is reached by the set of burn-off nozzles, unit 73 is turned on, unit 7'+ is shut off at the end of area 85, and unit 71 is shut off at the end of area 81. During the entire point burn-off sweep, unit 75 was shut down, there being no defects in the zone of the workpiece over which this particular unit passed.

Fig. l-'l til 17 illustrerer et alternativt utførelses-eksempel av oppfinnelsen, som ikke krever bruk av en høyintensiv oksygenstråle og sprederdysc. 1 fig. l'j er en raserenhet 1, inklusive en fokuserende linse 'l montert på bortbrenningsmaskinens ramme (ikke vist), skjønt laserenheten også kunne være anordnet på et fjernt sted.. Laserenheten er anordnet slik at laserstrålen li rammer overflaten av arbeidsstykket W i punkt A, det punkt hvor. bortbrenningen skal begynne. Bortbrenningsenheten 3 omfatter konvensjonelle øvre og nedre foroppvarmingsblokker 12. og 13 som kan være forsynt med rekker- av parter l'l og 15 for forhåndsblandet eller etterblandet brennstoff, og hensiktsmessige gasspas sasjer i portene. Bortbrennings-oksygendyseslissen 1.6 er utformet av nedre flate 17 av øvre f orv arm.i. ngsbl okk 12 og ovre flate 18 av nedre f orvarmingsblokk. 13. Den sli s s-11 gnende oksygendyse l6 ender i en utlopsåpning 19. For å sette i gang den termok j.emi ske reaksjon, kan punkt A befinne seg noe foran eller ' falle sammen med det område som omsluttes av de rette linjefor1 engel ser av flatene 17 og 18 på arbeidsflatene. Oksygen og brenngass mates til bort-brenningsenhcten 3 gjennom forsyningsrør 20 h.h.v. 21 på i og tor seg kjent måte. Figs. 1-1 to 17 illustrate an alternative embodiment of the invention, which does not require the use of a high-intensity oxygen jet and diffuser disk. 1 fig. l'j is a laser unit 1, including a focusing lens 'l mounted on the frame of the burn-off machine (not shown), although the laser unit could also be arranged in a distant location. The laser unit is arranged so that the laser beam li hits the surface of the workpiece W at point A , the point where. the burning away must begin. The burn-off unit 3 comprises conventional upper and lower preheating blocks 12 and 13 which can be provided with rows of parts 1'1 and 15 for pre-mixed or post-mixed fuel, and suitable gas passages in the ports. The burn-off oxygen nozzle slot 1.6 is formed by the lower surface 17 of the upper front arm.i. ngsbl okk 12 and upper surface 18 of the lower preheating block. 13. The sli s s-11 gnawing oxygen nozzle l6 ends in an outlet opening 19. To initiate the thermo-chemical reaction, point A can be located slightly in front of or coincide with the area enclosed by the straight lines engel looks from surfaces 17 and 18 on the work surfaces. Oxygen and fuel gas are fed to the removal combustion unit 3 through supply pipe 20 h.h.v. 21 in a familiar way.

Apparatet som vist i fig. lk har følgende virkemåte. Forst tennes forvarmingsflammene som trer ut av bortbrennings-dysen 3 ved utløsning av strømmen av brenngass fra rekkene av f orvarmingspor ter 1^4og .15 og en sakte oksygengass-strøm gjennom åpningen lo. Forvarmingsflammene er antydet ved linjene 22. Relativ bevegelse finner sted mellom bortbrenningsapparatet og arbeidsstykket. Like for del; defekte område som skal brennes bori; på overflaten av arbeidsstykket; W, når punkt A blir oksygens trommen fra åpningen 19 satt på til bortbren.nings-oksygen-hastighet. Samtidig eller like etter, settes laserstrålen R på^ slik at punkt A umiddelbart når oksygentenningstemperatur og momentan bortbrenning begynner ved punkt A. Laserstrålen rettes deretter på. tvers av arbeidsstykkets overflate i forhold til bevegelsesretningen, slik at bortbrenningsreaksjonen spres til ønsket bredde ved at den følger den laseroppvarmede bane. Bort-brenningsoksygen-strommen holdes på, så. lenge bortbrenningskutt ønskes. Laserstrålen kan stenges av så snart bortbrennings-ku! tet har nådd den ønskede bredde. The apparatus as shown in fig. lk has the following mode of operation. First, the preheating flames emerging from the burn-off nozzle 3 are ignited by triggering the flow of fuel gas from the rows of preheating ports 1^4 and .15 and a slow flow of oxygen gas through the opening lo. The preheating flames are indicated by lines 22. Relative movement takes place between the burn-off device and the workpiece. Equally for part; defective area to be burned bori; on the surface of the workpiece; W, when point A, the drum of oxygen from the opening 19 is set to burn-off oxygen speed. At the same time or soon after, the laser beam R is turned on^ so that point A immediately reaches the oxygen ignition temperature and instantaneous burn-off begins at point A. The laser beam is then directed. across the surface of the workpiece in relation to the direction of movement, so that the burn-off reaction is spread to the desired width by following the laser-heated path. The away-combustion-oxygen current is kept on, then. long burnout cuts are desired. The laser beam can be switched off as soon as burn-away cow! tet has reached the desired width.

Relativ bevegelse kan settes i gang etter at en bortbrenningsreaksjon av ønsket bredde er igangsatt;, i de til- . felle da flyvende start ikke er ønsket. Flyvende start er en start som finner sted mens arbeidsstykket beveges i forhold til bortbrenningsapparatet ved normal bortbrenningshastighet. Relative movement can be initiated after a burn-out reaction of the desired width has been initiated;, in those to- . trap as flying start is not desired. A flying start is a start that takes place while the workpiece is moving relative to the burn-off device at normal burn-off speed.

Figurene .15 og l6 illustrerer to anvendelsesmåter av en laser for oppvarming av en bane av ønsket lengde på arbeidsflaten til oksygen-tenningstemperatur. Fig. 15 er et frontriss av fig. lh langs linjen 2-2, hvor bortbrenningsenheten ikke er vist. Laseren 1 og dennes optiske system er påsatt og drei-es gjennom vinkelen P, slik at laserstrålen R varmer opp en kontinuerlig rekke av punkter, som danner en bane på den metalliske arbeidsflate mellom punktene A og B, som skal varmes opp til oksygentenningstemperatur. 1 stedet for å. dreie laseren, kan strålen R siktes inn optisk, slik at den krysser banen mellom punktene A og. lii. Figures .15 and 16 illustrate two ways of using a laser for heating a path of the desired length on the working surface to oxygen ignition temperature. Fig. 15 is a front view of fig. lh along the line 2-2, where the incineration unit is not shown. The laser 1 and its optical system is mounted and rotated through the angle P, so that the laser beam R heats a continuous series of points, which form a path on the metallic working surface between points A and B, which must be heated to oxygen ignition temperature. 1 instead of turning the laser, the beam R can be aimed optically so that it crosses the path between the points A and. lii.

En alternativ teknikk for oppvarming av en bane på arbeidsflaten er illustrert i fig..1.6, hvor laserstrålen er rettet mellom punktene A og B ved at det reflekterende speil M og linsen '+ beveges (på ikke vist måte) tvers over banen for det ønskede bortbrenningskutt til posisjon M' h.h.v. 'l ' . An alternative technique for heating a path on the work surface is illustrated in fig..1.6, where the laser beam is directed between points A and B by moving the reflecting mirror M and the lens '+ (in a manner not shown) across the path for the desired burn-off cut to position M' or 'l'.

Laseren som benyttes'i fig. 15 og 16 er fortrinnsvis av den kontinuerlige bølgetype. En pulserende laser kan imidlertid benyttes, hvorved en rekke av tett inntil hverandre beliggende punkter mellom punktene A og B bringes til oksygen-tenningstemperatur. De enkelte punkter vil flyte sammen, når oksygenet settes på. Andre optiske arrangementer kan selvsagt The laser used in fig. 15 and 16 are preferably of the continuous wave type. A pulsating laser can, however, be used, whereby a number of closely spaced points between points A and B are brought to oxygen ignition temperature. The individual points will flow together when the oxygen is turned on. Other optical arrangements are of course possible

I IN

benyttes for å oppnå samme resultat, inklusive bruk av mer enn én la s er. used to achieve the same result, including the use of more than one layer.

Fig. 17 viser formen på. et bortbrenningskutt, fremstilt når det gjøres en flyvende start ifølge oppfinnelsen, ved bruk av en enkelt laser og anordningen som vist i fig. 15 .eller.l6. Kuttet begynner i punkt A og fortsetter til punkt B som følge av relativ bevegelse mellom bortbrenningsapparatet og arbeidsstykket W. Området 101 representerer bortbrenningskuttet, Fig. 17 shows the shape of a burn-away cut, produced when a flying start is made according to the invention, using a single laser and the device as shown in fig. 15 .or.l6. The cut begins at point A and continues to point B as a result of relative movement between the burn-off device and the workpiece W. Area 101 represents the burn-off cut,

Denne alternative utførelse av oppfinnelsen kan benyttes for samme formål som det som krever en høyintensiv oksygenstråle. Slik anvendelse omfatter, men begrenser seg ikke til konvensjonelle bortbrenningskutt med en f la tef ormet-oksygenstføm, d.v.s, bortbrenning av en hel overflate, individuelle, gratfrie punk tbort.brenningskutt med en bredde som er mindre, like stor eller større enn bortbrenningsdysens bredde og brede bortbrenningskutt ved montering av flere bortbrenningsenheter for punktbortbrenning med sett. This alternative embodiment of the invention can be used for the same purpose as that which requires a high-intensity oxygen beam. Such application includes, but is not limited to, conventional burn-off cuts with a flat-shaped oxygen vapor, i.e., burn-off of an entire surface, individual, burr-free point burn-off cuts with a width that is less than, equal to, or greater than the width of the burn-off nozzle and wide burn-off cuts when mounting several burn-off units for spot burn-off with sets.

EKSEMPEL.EXAMPLE.

Den nødvendige laserenergimengde for gjennomføring av foreliggende oppfinnelse vil variere avhengig av variabler, som bortbrenningshastighet, arbeidsstykkets sammensetning og temperatur, oksygenstrømning og renhet m.v. Men for å illust-rere oppfinnelsens prinsipp, refereres følgende eksempel på en gjennomføringsmåte. The required amount of laser energy for carrying out the present invention will vary depending on variables, such as burn-off speed, composition and temperature of the workpiece, oxygen flow and purity, etc. But to illustrate the principle of the invention, the following example of an implementation method is referred to.

Det ble brukt utstyr som vist i fig. 1. Bortbren-ningsenhe ten s bredde vai' 1.5 cm. Oksygens trommen gjennom åpningen 19 var 570 standard m 3/time. Brenngass-strømmen var ho standard m /time. Arbeidsstykkets hastighet i forhold til bort-brenningsenhe ten var l'l m/min. Oksygensprede.rdysen hadde sir-kulært tverrsnitt og en 2 cm innvendig diameter. Dysevinkelen mot strålen var 50°. Oksygenstrommen fra sprederdysen var 850 standard m /time. Laseren var en Nd-YAG pulserende faststofflaser. Strålediamete ren ut fra laseren var 1 cm. Strålespred-ningen var 5 milliradians. Laserpulsbredden var 11,0 mikro-sekunder. Lasercnergien var 50 joule. Laserpunktstørrelsen var 2,0 mm i diameter og laserpunktet (A) lå 1 cm foran forlengelsen (b) av sprederdysens midtlinje. Det ble benyttet en 50 cm fokal-linse for fokusering av strålen mot punktet. Equipment was used as shown in fig. 1. The incineration unit's width is 1.5 cm. The oxygen drum through opening 19 was 570 standard m 3/hour. The fuel gas flow was the standard m/hour. The speed of the workpiece in relation to the burn-away unit was l'l m/min. The oxygen diffuser had a circular cross-section and a 2 cm internal diameter. The nozzle angle to the jet was 50°. The oxygen flow from the spreader nozzle was 850 standard m/hour. The laser was a Nd-YAG pulsed solid state laser. The beam diameter from the laser was 1 cm. The beam spread was 5 milliradians. The laser pulse width was 11.0 microseconds. The laser energy was 50 joules. The laser spot size was 2.0 mm in diameter and the laser spot (A) was 1 cm in front of the extension (b) of the center line of the spreader nozzle. A 50 cm focal lens was used to focus the beam towards the point.

Under drift ble bortbrenningsenhetens flamme tent og relativ bevegelse igangsatt mellom bortbrenningsenheten og arbeidsstykket. Et signal om igangsetting av punktbortbrenning begynte å gå. fra sprederdysen og da full strømning ble oppnådd, During operation, the burn-off unit's flame was ignited and relative movement initiated between the burn-off unit and the workpiece. A point burn initiation signal began to go off. from the spreader nozzle and when full flow was achieved,

ble laseren pulsert for dannelse av et smeltet punkt i stålet og momentan igangsettelse av den termokjemiske reaksjon. Ca. the laser was pulsed to form a melted point in the steel and instantaneously initiate the thermochemical reaction. About.

1/2 sekund etter laserpulsen ble oksygen strømmen fra sprederdysen. gradvis avstengt, slik at sprederdysens utstrømning var null ca. 3/ h sekund etter pulsen. Bortbrenningsstrommen ble påsatt, slik at minst 50$ av full strømning ble oppnådd da laseren pulserte. Bortbrenningsoksygenet opprettholdt deretter bortbrenningssveipet inntil dette ble avsluttet av et bestemt signal. Bredden av det dannede sveip var 15 cm, dybden 3 mm. Stålets temperatur var 20°C. Sammensetningen var lavkarbon- 1/2 second after the laser pulse, oxygen became the stream from the spreader nozzle. gradually shut down, so that the outflow of the spreader nozzle was zero approx. 3/ h second after the pulse. The burn-off current was applied so that at least 50% of full flow was achieved when the laser was pulsed. The burn-off oxygen then maintained the burn-off sweep until terminated by a specific signal. The width of the formed sweep was 15 cm, the depth 3 mm. The temperature of the steel was 20°C. The composition was low-carbon

stål og brenngassen var naturgass.steel and the fuel gas was natural gas.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan om ønsket gjennomføres ved tenning av bortbrenningsflammen av smeiten som dannes av laseren og sprederdysen. The method according to the invention can, if desired, be carried out by lighting the burn-away flame of the melt formed by the laser and the spreader nozzle.

Skjønt oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til visse foretrukne utførelsesformer, skal det bemerkes at modifikasjoner kan gjennomføres hva angår anordningen av del-ene eller rekkefølgen av trinn uten at man forlater oppfinnelsens ramme. Det er f.eks. mulig'å benytte en kontinuerlig laserstråle, fordi den linje som dannes av en slik stråle ville brennes bort etter hvert som bortbrenningsreaksjonen fant sted. Although the invention has been described with reference to certain preferred embodiments, it should be noted that modifications can be made regarding the arrangement of the parts or the sequence of steps without leaving the scope of the invention. It is e.g. possible to use a continuous laser beam, because the line formed by such a beam would burn away as the burn-off reaction took place.

To eller flere oksygenstråler fra to eller flere dyser med for-skjellig form og størrelse kan likeledes benyttes for spredning av det smeltede punkt som laseren skaper til enhver ønsket punkt-brennings-bredde. Videre kan to eller flere laserhoder benyttes, hvis dette betraktes som nødvendig eller ønskelig. Skjønt oppfinnelsen er beskrevet under henvisning til termokjemisk bortbrenning av jernholdige metall-1egemer, skal det bemerkes at oppfinnelsen omfatter ethvert metall-legeme som kan utsettes for termokjemisk boi'tbrenning ved bruk av oksygen. Two or more oxygen jets from two or more nozzles of different shape and size can likewise be used to spread the molten point that the laser creates to any desired point burning width. Furthermore, two or more laser heads can be used, if this is considered necessary or desirable. Although the invention is described with reference to thermochemical incineration of ferrous metal bodies, it should be noted that the invention encompasses any metal body which can be subjected to thermochemical incineration using oxygen.

Claims

1. Method for bringing about an instantaneous thermochemical start on the surface of a metallic workpiece to be exposed to burn-off, characterized in that it includes the following steps: a) a specific point on the surface where the burn-off reaction is to begin is brought into contact with a laser beam, so that the point is heated to ignition temperature, b) a high-intensity oxygen gas jet is directed towards said surface at said point, whereby the burn-off reaction takes place momentarily and a melt is formed at said point, and c) the impact from a high-intensity oxygen beam against said melt is continued, until said melt has spread to a set width.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the metallic workpiece is a ferrous metal.

3. * Method as stated in claim 1, characterized in that a relative movement between the workpiece and the means for inducing said step is initiated at normal deceleration speed before and during said step without interruption, so that a flying start is achieved. k.

Method as stated in claim 1, characterized in that a relative movement between the workpiece and the means for inducing said step is started at normal burn-off speed upon contact between the laser beam and said point.

5. Method as stated in claim 1, characterized in that the laser beam is a single pulse with laser power.

6..Procedure as specified in claim 3" characterized in that the laser beam is brought into contact with the workpiece at a point, behind the impact point of the high-intensity oxygen stream and up to 10 cm in front of said impact point.

7. Method as stated in claim 6, characterized in that the impact point behind the oxygen's impact point is determined by the extension of the internal diameter of the nozzle from which the oxygen flow emerges.

8. Method as stated in claim 3, characterized in that the high-intensity oxygen beam defined by step b) is directed towards said point from such a place that the included angle, which is formed by the central axis of the beam and the moving line on the work surface, is between 30° and 80°, and so that the melt spreads parallel to the relative direction of movement.

9. Procedure as stated in claim 3" characterized by . that the high-intensity oxygen trawl e defined in step b) is directed towards said point from such a position that the enclosed angle formed by the central axis of the beam and the surface of the work piece is between 30 and 80 and so that the melt is spread perpendicular to the relative direction of movement .

10. Method as stated in claim 1, characterized in that it also includes step d), i.e. burning away of said surface by directing a surface-shaped burn-off oxygen stream towards the forge at an acute angle to said surface.

11. Method as stated in claim 10, characterized by . that the flat-shaped burr-burning oxygen stream is gradually reduced in intensity towards the edges of said stream, so that it reaches zero intensity at the side edges of the nozzle from which the stream is emitted, thereby producing an individual, burr-free point burn-out cut whose width is smaller than the width of the outlet nozzle.

12. Method as set forth in claim 10, characterized in that said flat-shaped burn-off oxygen stream is gradually reduced in intensity towards the edges of the stream, but remains greater than zero in intensity at the side edges of the nozzle from which the stream is sent, whereby it is induced a; burr-free point tbor tbrenningsku 11 where no oversized high ribs or deep grooves remain between adjacent cuts that are carried out at the same time bg in the same way, whereby the cut has a width that corresponds to the width of the outlet nozzle.

13. Method as set forth in claim 10, characterized in that the flat burn-off oxygen stream is essentially uniform in intensity across the entire width of the nozzle opening from which it is emitted, whereby a conventional burn-off cut is produced. l'l.

Method as stated in claim 11, characterized in that the width of the produced cut corresponds to or is greater than the width of the initiated melt.

15. Method as stated in claim 12, characterized in that the width of the produced cut is equal to or greater than the width of the started melt. t /1

16. Method as stated in claim 13" characterized in that the sting of the induced cut is equal to or greater than the width of the initiated melt.

17. Apparatus for initiating a thermochemical reaction on the surface of a metallic workpiece, characterized in that it comprises, in combination, a burn-off machine with a burn-off unit equipped with means for sending a pre-heating flame and a burn-off oxygen stream towards a workpiece to be treated, an oxygen spreader nozzle mounted on the burn-off machine and arranged in front of the burn-off unit with an inclined outlet, so that a high-intensity oxygen beam is obtained at an angle to the surface of the workpiece a certain distance in front of the burn-off oxygen drum and a laser arranged on the burn-off machine and equipped with an associated optical system for focusing a laser beam on the workpiece surface.

18. Apparatus as specified in claim 17"characterized in that there are arranged organs which induce relative movement between the burn-off machine and the workpiece.

19. Apparatus as stated in claim 17, characterized in that the laser is a pulsed laser.

20. Apparatus as specified in claim 17, characterized in that the laser is a solid-state laser,

21. Apparatus as stated in claim 17, characterized in that the laser is an Nd-YAG crystal.

22. Apparatus for initiating a thermochemical reaction on the surface of a ferrous workpiece, characterized in that it comprises in combination a burn-off machine comprising several burn-off units provided with. means for sending a preheating flame and a quenching oxygen flow towards a workpiece to be treated, several oxygen spreader nozzles mounted on the burn-off machine, each oxygen spreader nozzle being arranged in front of a burn-off unit and having an inclined outlet end, so that a high-intensity oxygen jet is formed at an angle to the surface of the workpiece at a certain distance in front of the burn-off oxygen drum, at least one laser arranged on the burn-off machine with an associated optical system capable of providing several focused laser points on the workpiece.

23. Apparatus as stated in claim 22, characterized in that the laser's optical system comprises several partially transmitting and partially reflecting organs mounted in a laser housing with fixed distances, so that the energy of the laser beam can be split up and distributed to several points on the surface of the workpiece.. 2 k.

Apparatus as stated in claim 22, characterized in that the laser's optical system comprises several mirrors mounted in a laser housing at fixed intervals, so that the mirror can be placed selectively in or outside the path of the laser beam to direct the beam towards a fixed point on the surface of the workpiece,

25. Apparatus as stated in claim 22, characterized in that several lasers are arranged on the burn-off machine and includes an assigned optical system capable of creating several laser points on the workpiece.

26. Method for providing an instantaneous burn-away cut on the surface of a metallic workpiece, characterized by the following steps: a) a relative movement is brought about between the workpiece and a burn-off oxygen gas and at the same time .1) at least one laser beam is directed towards the working surface, so that a heated path of the desired length is formed across the surface, in relation to its direction of movement, whereby the heated path is induced by the laser beam heating a number of points on said surface to their oxygen ignition temperature and 2) a burn-off oxygen flow is directed towards said heated path, whereby an instantaneous burn-off cut is initiated along said path and b) the burn-away oxygen volume is maintained until the desired cut length is achieved.

27. Method as stated in claim 26, characterized in that the heated path is produced by rotation of a continuous wave laser beam across the work surface.

28. Method as stated in claim 26, c a r a k - t e i" i s e r t in that the heated path is induced by rotation of a pulsating laser beam across the workpiece,

29.' Method as stated in claim 26, characterized by the albor t combustion oxygen flow being flat.

30. Method as stated in claim 26, characterized in that the heated path is produced by moving a reflecting mirror and a beam-focusing lens across the work surface.

31. Incineration device, characterized in that it includes in combination a) burn-off nozzles capable of emitting a controlled burn-off oxygen flow towards the surface of a workpiece to be treated, b) means for inducing a relative movement between the nozzles and the workpiece, and c) laser means capable of directing at least one laser beam towards the work surface to induce a heated path of the desired length across the workpiece in relation to its path of movement, by heating a number of points on said surface to/oxygen ignition temperature, whereby the path is arranged near the extension of the burn-away oxygen flow centreline on the working surface.

32. Apparatus as stated in claim 31, characterized in that the laser is a continuous wave laser.

33. Apparatus as stated in claim 31, characterized in that the laser is a pulsed laser.

3^. Apparatus as stated in claim 31, characterized in that it comprises means for rotating the laser beam along said path.

35. Apparatus as specified in claim 31" characterized in that it comprises means for optical movement of the laser beam along the path.