[發明專利]用于激光加工設備的噴嘴和具有該噴嘴的激光加工設備

在審

• 申請號: 202080090001.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN114929425A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: F·奧皮茨;N·韋肯曼
• 申請（專利權）人: 普雷茨特兩合公司
• 主分類號: B23K26/14
• 分類號: B23K26/14;B23K26/38
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭付昌

本發明涉及一種用于激光加工設備的噴嘴(10)，該激光加工設備用于借助激光束加工工件(11)，所述噴嘴(10)包括：內噴嘴部分(12)，所述內噴嘴部分具有內通道(14)和核心流排出開口(18)，所述內通道用于導通所述激光束并且用于構造工藝氣體的核心流(20)，所述核心流排出開口用于所述激光束和所述工藝氣體的核心流(20)的排出；和外噴嘴部分(22)，所述外噴嘴部分至少在第一噴嘴區域(46)中與所述內噴嘴部分(12)間隔開地布置并且與所述內噴嘴部分(12)一起形成環形通道(24)，所述環形通道用于構造所述工藝氣體的環形流(30)，所述環形通道具有環形流排出開口(28)，所述環形流排出開口用于所述環形流(30)的排出，其中，所述環形通道(24)的橫截面面積朝向所述環形流排出開口(28)增大。此外，本發明涉及一種用于借助這樣的噴嘴加工工件的激光加工設備。

技術領域

本發明涉及一種用于激光加工設備的噴嘴、尤其是用于激光加工設備的雙噴嘴，和一種具有這樣的噴嘴的激光加工設備。

背景技術

在用于加工工件、尤其是金屬工件或者材料的激光加工系統中，借助激光加工頭的射束引導光學器件和聚焦光學器件將從激光源或者激光傳導纖維的端部出來的激光束聚焦或者聚束到待加工的工件上，以便將工件局部加熱到熔化溫度。所述加工能夠包括例如激光切割、激光釬焊或者激光熔焊。在借助激光器切割金屬材料或工件時，工藝氣體或者切割氣體的同軸引導的氣流通常與激光束一起從安裝在加工頭上的噴嘴中排出。例如，在激光熔融切割時，借助與激光束同軸的氣體束將熔融物從切縫中排出。

激光輻射和工藝氣體通過噴嘴指向待加工的工件的處理區。工藝氣體的氣流、尤其是體積流和氣流的形狀，被工藝氣體的氣體壓力和噴嘴的幾何或形狀影響。在借助氧氣切割時，典型地以3巴或者更低的輸入壓力(在入口或者加工頭的氣體供應開口上測量的絕對壓力)工作。在借助氮氣切割時，典型地以2巴至30巴的高輸入壓力(在入口或者加工頭的氣體供應開口上測量的絕對壓力)和相應高的體積流工作。

工藝氣體的氣流反過來對加工工藝的、尤其是切割工藝的質量、穩定性和效率起到決定性的作用，并且因此構成激光切割的重要組成部分。在切割工藝中，切割氣體完成不同的任務。另外，工藝氣體產生作用到通過激光束熔融的材料上的力作用，其方式是，該工藝氣體將壓力和剪切力傳遞到切割前鋒和切割側面上。由此，工藝氣體輔助將熔融的材料從切縫中排出。即，為了在激光切割時確保熔融物的良好排出，工藝氣體的總體積流的盡可能高的份額需要進入到切割間隙中并且在那里發揮作用到液態材料上的力作用。不僅進入的體積流的份額、而且由此產生的力作用都被噴嘴的幾何形狀或形狀影響。

已知具有收斂的形狀的噴嘴、雙噴嘴、也被稱為“雙流噴嘴”，和具有收斂-發散的走向的噴嘴、所謂的“拉瓦爾噴嘴”。

發明內容

本發明的任務在于，提供一種噴嘴、尤其是切割噴嘴，該噴嘴實現由環形流和核心流組成的雙重流的構造。

本發明的另一任務在于，提供一種噴嘴、尤其是切割噴嘴，該噴嘴實現工藝氣體的改進的氣體流以及有效率的熔融物排出。

本發明的任務尤其在于，提供一種噴嘴、尤其是切割噴嘴，該噴嘴在不變的切割棱邊質量和/或更低的切割氣體消耗的情況下實現更高的切割速度。

本發明的另一任務在于，提供一種噴嘴、尤其是切割噴嘴，該噴嘴實現工藝氣體的體積流的進入到切割間隙中的份額。

本發明的另一任務在于，提供一種噴嘴、尤其是切割噴嘴，該噴嘴能夠穩定工藝氣體的氣體流。

本發明的另一任務在于，提供一種噴嘴、尤其是切割噴嘴，該噴嘴適合用于切割具有大的厚度的板材或者說切割大的板材厚度，所述厚度優選是1mm至150mm、尤其是10mm至60mm。

本發明的任務同樣在于，提供一種具有這樣的噴嘴的激光加工設備。

所述任務通過獨立權利要求的主題來解決。有利的構型方案和擴展方案是從屬權利要求的主題。