專利名稱：用于激光加工的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于激光加工、尤其是用于激光焊接的裝置和方法。本發明特別 涉及一種用于co2激光焊接的裝置和方法。
背景技術：
在通過激光射線加工工件時主要使用高斯形激光射線。該加工包括焊接、切割、熔 化、加熱、去除、標記、熱拼接。在激光焊接時、尤其是在co2激光焊接時，通過將由激光射線 定義的能量輸入到要被焊接的結構中來產生要被焊接的工件的連接，其中，兩個工件在通 過激光射線輻射的區域中熔化并且然后在流到一起后再共同地凝固。在此，通過聚焦的激光射線在激光焊接時產生以金屬蒸汽充滿的小孔(keyhole)， 通過該小孔(細管)激光射線能夠更深地侵入到工件中并且在該小孔(細管)周圍產生熔 液。由于這個窄小的小孔，在熔液中可能產生不穩定，這些不穩定導致噴發并由此導致不理 想的焊縫。同樣在通過導熱焊焊接薄板時不利的是，恰好對于以不同金屬涂覆的薄板，所產 生的熔液是不穩定的并且由于噴發而阻礙可靠的焊縫。因此在現有技術中在焊接例如用于 汽車工業的鍍鋅板時借助間隔物工作，這些間隔物要負責使所產生的蒸汽不會將熔液從焊 縫中吹出。作為示例使用小的微型球，這些微型球在焊接前被引入到要被焊接的薄板之間， 用于實現這個間隔。C02激光器的射線在垂直射到金屬表面上時反射接近90%。只有射線幾乎劃線式 地(入射角>80° )照射時，才實現每次照射到金屬表面上的激光射線的經濟上有意義的 約40%輸入耦合度。

發明內容
因此，本發明的任務是，提供一種用于尤其是通過C02激光加工金屬的裝置和方 法，通過該裝置和方法避免現有技術的缺陷。該任務通過如獨立權利要求所述的裝置和方法得以實現。在從屬權利要求中給出 有利的構型。該任務尤其通過一種用于激光加工的裝置實現，該裝置包括具有諧振器(11)的 激光器(10)，該諧振器被裝備用于產生具有預定的焦散面的激光射線(100)，該裝置還包 括光學元件(30)，該光學元件用于將所述激光射線(100)轉換成射線(100')，該射線具有 沿著該激光射線(100')的焦散面區域的環形強度分布，其中，該環形強度分布在沿著該 射線(100')傳播方向的焦散面最小直徑區域中在與該射線(100')的傳播方向垂直的 平面中具有按照二階矩法確定的射線半徑(SR)和在徑向上在強度為50%最大強度時確定 的環寬度(RB)，其中，環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)小于0.6，優選小于0.5、特別 優選小于0. 4。利用激光射線的工件加工優選包括焊接、切割、熔化、加熱、去除、標記、熱拼接或者其組合。 用于激光加工、例如用于激光焊接的裝置或者說激光焊接設備優選由激光器、CNC 控制的多軸運動單元、用于在運動系統內部引導激光射線的光學系統、加工和聚焦光具以 及工件接收裝置組成。優選該運動系統或者使激光射線運動到工件上面或者使工件在激光 射線下面運動穿過。也可想到這樣的結構形式其中不僅工件而且激光射線都運動。優選 也使用掃描系統，用于使成束的激光射線運動到工件上。掃描系統優選由旋轉的多面鏡和/ 或可傾翻的偏轉鏡的組合組成，它們可以將激光射線通過反射鏡的可調整的角度反射到不 同的位置。優點主要是非常高速的激光射線定位。 優選使用單模纖維激光器、YAG激光器或者特別優選C02激光器作為激光器。特別 優選使用在相對較高的激光功率下具有非常高的射線質量的激光射線的激光器(例如纖 維激光器、圓盤激光器、co2板式激光器等)。對于根據本發明的裝置，尤其在激光焊接時優 選使用C02激光器(波長約10. 6 i! m)。其它的尤其在激光焊接金屬時優選使用的射線源是 Nd:YAG激光器(波長約1.06i!m)。也使用二極管激光器，尤其是大功率(幾百瓦)范圍內 的半導體激光器。在此有利的是與Nd:YAG激光器和C02激光器相比高得多的逆轉效率。Nd:YAG激光器和二極管激光器的射線是可透過光纖的，S卩，該射線通過光波導體 或玻璃纖維光纜引導到通常由透鏡組組成的激光焊接光具中。而co2射線通過空氣引導并 且通過反射鏡轉向到焊接位置，在那里或者利用透鏡、或者更散布地利用聚焦反射鏡聚焦。所述激光器通常優選包括諧振器，通過該諧振器產生激光射線。激光射線的射線 特性主要通過激光諧振器的類型確定通過諧振器只能在一個方向上實現激光發射，該方 向通過鏡組件和激活介質的幾何特征確定。因為激光器由此幾乎平行地在一個方向上發出 延伸的射線，通過成束(聚焦)可以達到比傳統的光源高許多的功率密度。由此該激光器產生具有預定的射線特性的激光射線，尤其是相應的發散度、預定 的強度分布和預定的焦散面。焦散面說明傳播的激光射線在空間中的幾何形狀且尤其說明 激光射線在垂直于傳播方向的平面中的能量分布或強度分布。焦點焦散面說明沿著傳播方 向在激光射線聚焦時的焦點區域中的該結構。沿著激光射線的傳播方向，激光射線的直徑相應于激光射線的發散度而改變，所 達到的激光射線最小值稱為射線腰。在激光射線聚焦的情況下在焦點中實現該最小值，這 個焦點通常不與射線腰重合。激光射線的特性經常可以通過高斯射線良好地描述，S卩，激光射線在中心點具有 強度的最大值，該最大值在垂直于激光射線傳播方向的徑向方向上在其強度上按照高斯分 布減弱。這個模式被稱為TEM_00模式。也可以激勵具有其它斷面的其它橫向模式；根據 其節線在水平和垂直方向的數量將它們稱為TEM_XY模式。對于這些模式，通過諧振器直到 輸出點的光程部分地不同，即，諧振器長度好像是變化的。這一點可能導致縱向模式光譜失 真，其方式是不同橫向模式的光譜相疊加。通過光學元件使由諧振器發射的、通常具有高斯形強度分布的激光射線轉換成具 有環形強度分布的射線。這樣的光學元件可以是一個通過它來改變激光射線的模式的元 件，尤其是改變模數并由此產生垂直于傳播方向具有環形強度分布的激光射線。在此它優 選可以是具有旋渦結構的光學元件。優選使激光射線通過光學元件轉換成在垂直于傳播方向的平面中具有環形強度分布的激光射線。在此，轉換后的激光射線優選具有環形強度分布，該強度分布在垂直于傳 播方向的平面的中心具有圓形最小值或零強度并且該強度分布處于圍繞中心點的、具有內 徑di和外徑da的圓中。因此在具有直徑di的內圓中強度非常小或者說等于零，而在di 與da之間的環中已經形成最大強度。因此，具有環形強度分布的射線優選通過兩個參數描述射線直徑或作為射線直 徑一半的射線半徑和環寬度。所述射線直徑或射線半徑優選通過二階矩法確定。這個方法在EN IS011146-1 2005中描述。同樣能夠這樣定義射線半徑該射線半徑是與環形強度分布的中心點的距 離，在該距離上，強度曲線下的積分面積已經達到預定的值，例如總強度的86%。也可想到， 將環形強度分布的最大值與中心點的距離定義為射線半徑。優選當最大強度的圓形功率密 度分布以大于0. 8、優選大于0. 87的橢圓度呈現時，也呈現環形強度分布。所述環寬度應通過垂直于傳播方向的平面中的強度分布來定義所述環寬度是內 半徑與外半徑之間的差，其中內半徑是通過環形強度分布的強度定義的環半徑，在該半徑 處，從中心點出發首次達到最大強度的一個預定分數，例如最大強度的10%或50%。類似 地所述外半徑是強度圓的一個半徑，在該半徑處，從中心點出發在經過最大強度后強度下 降到同一分數。據此可以定義10%環寬度或50%環寬度。因此，50%環寬度是在徑向上 在強度為最大強度的50%時確定的環寬度，10%環寬度是在徑向上在強度為最大強度的 10%時確定的環寬度。沿著射線傳播方向的焦散面最小直徑區域通常是射線腰。在使用聚焦光具時焦散 面的最小直徑區域是焦點區域并因此是焦點焦散面。因此環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)是無量綱的數值，該數值根據本發明 在50%環寬度處小于0. 6、優選小于0. 5、特別優選小于0. 4。對于10%環寬度該商優選小 于1、優選小于0. 9、特別優選小于0. 8。所述激光射線的并且尤其是焦點的焦散面優選沿著激光射線的一個區域設置，使 得該環形分布很大程度地在轉換后的激光射線的傳播方向的至少一個區域中保持。在此可 行的是，環寬度與射線半徑的商的值是變化的，但是該值優選盡可能保持恒定。由此，轉換 后的激光射線在垂直于傳播方向的平面中在傳播方向的一個區域上具有所定義的環結構 或環形強度分布。所述環形結構也可以是橢圓，或者是在中心區域具有強度最小值并且在該強度的 周圍具有提高的強度分布的近似環形的結構。也可想到具有多個最小值的分布，例如x_y 平面中、即垂直于傳播方向的平面中的平放的八字形。這一點例如可以通過兩個圓的相鄰定位實現。特別優選使激光射線轉換成環焦 點，特別優選轉換成具有拉蓋爾環模式的射線。可以優選通過相位的奇點(SingularitSten)產生環結構。這些奇點也稱為光旋 渦。它們是標量光場的一些位置，在這些位置上不定義光相位并且強度消失。與常見的激光加工裝置不同，通過這種激光加工裝置(該激光加工裝置尤其在具 有環形強度分布的激光射線的焦點中產生這樣定義的焦散面)可將環形焦點的邊緣區域 中的高功率強度引入到工件中，而不在中心直接加熱材料。這例如在激光焊接時導致，小孔 中的金屬蒸汽不被過度加熱。其結果是，小孔和焊縫的不穩定性更低，這導致焊縫的最佳質量。由于在定義的激光射線環區域中激光功率高度集中，與在具有高斯形強度分布的焊接 時不同，可以超過閾值強度并且進行材料加工。在本發明的另一有利實施例中設有用于激光加工的裝置，其中徑向環寬度(RB) 與射線半徑(SR)的商(Q)沿著該射線(100’)傳播方向在焦散面最小直徑區域的前面和后 面在至少n倍瑞利長度(zR)的區域上在偏差小于10%的情況下還繼續保持，其中n等于 5，優選等于10，尤其優選等于50。以此方式在激光射線的傳播方向上沿著射線傳播方向在焦散面最小直徑區域的 前面和后面提供一個區域，在該區域中基本保持該商。這意味著，在焦散面最小直徑區域的 前面和后面，在焦深區域內保持所述射線的環形強度分布。優選該商的可能偏差在所定義 的區域中小于30 %、優選小于25 %、優選小于20 %、優選小于15 %、優選小于10 %、優選小 于5%、特別優選小于1%。沿著射線傳播方向在焦散面最小直徑區域的前面和后面的這個區域優選至少n 倍于瑞利長度zR，其中n等于5、優選等于10、尤其優選等于50。這個區域特別優選至少為 10mm、優選20mm、特別優選100mm。在本發明的另一有利的實施例中設有用于激光加工的裝置，在該裝置中，沿著傳 播方向的焦散面最小直徑區域是通過聚焦光具產生的焦點。以此方式提供在焦點中具有焦散面的激光射線，該焦散面優選在預定的焦深區域 上具有通過所述商定義的環結構。由此可以有利地加工工件，而不會出現在焦點中在激光 射線中心點存在最大強度時的問題。在本發明的另一有利的實施例中設有用于激光加工的裝置，其中所述光學元件 (30)具有一個商調整裝置(35)，用于調整徑向環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)。通過商調整裝置該商可以預定或者在激光加工裝置中調整或改變。因此能夠產生 具有預定環形強度分布的激光射線并且對于不同的應用情況做出更有針對性的選擇。以此 方式可以對于一些應用情況提供在射線直徑較大的情況下具有小環寬度的環形分布，這些 應用情況需要這一點，對于其它應用則調整其它的商。這一點也可以優選在激光加工裝置 運行期間進行。例如可以通過重復應用通過光學元件轉換激光射線來實現徑向環寬度(RB)與射 線半徑的商(Q)的調整。在使用透射光具時例如可以通過綜合屈光檢查裝置組件通過附加 光具的擺入實現各個光具的疊加。對于一些光具，也能夠通過使用相反構成的光具再消除 或減弱所述作用。因此例如當在光學元件上使用旋渦幾何特征時，通過旋渦斜度來確定所 述商，而通過旋渦斜度和聚焦光具焦距和透鏡照明來確定直徑。通過設置具有不同斜度的 不同旋渦幾何特征可以使旋渦幾何形狀疊加(如果光學元件設置有負的旋渦斜度)，這些 光學元件又可以用于(部分地)逆轉所述效應。在本發明的另一有利實施例中設置用于激光加工的裝置，其中所述光學元件(30) 設置在諧振器(11)外部。以此方式能夠不必干預諧振器，而在諧振器外部通過光學元件實現所述結構。由 此不必在諧振器中產生環模式。但是在本發明意義上優選諧振器外部也是設置在諧振器的 輸出耦合鏡上的結構。在本發明的另一有利的實施例中設置一用于激光加工的裝置，其中優選在射線腰或焦點的高度上可以調整射線半徑(SR)的值。優選通過商調整裝置、尤其通過模變化來進行射線半徑或射線直徑的調整并由此調整射線焦散面變化。特別優選通過聚焦光具進行射線半徑的調整。在本發明的另一有利實施例中設置一用于激光加工的裝置，其中所述光學元件 (30)是反射光具并且該反射光具優選也具有用于修正成像誤差的幾何特征。反射光具尤其是反射鏡。特別優選使用一種反射光具，即反射鏡或反射面，該反射 光具適合于反射相應的激光射線，尤其是CO2激光射線。該反射光具根據本發明含有一結 構，該結構改變激光射線的焦散面并由此標志沿著傳播方向的預定的強度幾何形狀分布， 即將激光射線轉換成具有新的強度分布的新構型。這尤其優選通過改變激光射線模式發 生。所述反射光具優選具有用于修正成像誤差的幾何特征，尤其用于修正在轉換時由 于激光射線由反射光學元件、即尤其是反射鏡偏轉而產生的成像誤差。因此修正了由于傾 翻地使用反射光具、尤其是旋渦鏡而產生的圖形誤差，以便通過反射鏡光具實現圓形的環 焦點。優選可以將該修正通過直接在反射鏡中用高速刀具金剛石車削來加入。因此可以類 似地修正多點聚焦的對稱性。如果相位變化不是通過透射的透鏡而且通過反射光具引起，優選在值得一提的傾 翻時考慮這個修正，以便不產生圖形誤差。對于多點元件(具有η個面的一般屋背棱鏡)可以如下計算修正根據點在射線 坐標系中的所期望的取向Phi (其中在χ軸的方向上顯示phi = 0)使一個面的小的屋背棱 角δ在z-y平面中偏轉90度的情況下變為到δ =6/2*叫汁(1+((08( 1^))2)，其中6是 所期望的、射線相對于射線軸的小發散角并且面取向在投影到偏轉鏡坐標系上的角度下選 擇psi = arctan(tan(phi)*sqrt(2))。其中psi = 0與phi = 0重合。對于其它的偏轉角 2 θ能夠類似地求得修正。旋渦鏡的優點是，即使在傾翻偏轉時所述效應也一階地導致方位角線性上升的相 位螺旋。傾翻的大小同時影響線性相位斜度的大小的變化。此外已經經驗地觀察到焦點中的非對稱性，其原因可能是高階的圖形誤 差。在此優選通過使方位斜度適配于非線性斜度來實現像場修正因此在90度偏 轉時輪廓不遵循f(z) = h*psi/(2*Pi)，h =階躍高度，該階躍高度適配于偏轉角 2Θ (h = N*X/(2*C0S(e))，N為整數，λ為所使用的波長)，而是遵循F(Z) = h/ (2*Pi)*arctan(tan (psi)/sqrt (2))。這類似地相當于圓形輪廓橢圓形地適配于傾翻的偏轉平面。所有上述修正也可以簡單地轉用到不同于90度的其它偏轉角上。優選地也可以，代替具有唯一分級的旋渦鏡而規定，將相位斜度用參數N定義的 旋渦結構分成N個段，這些段分別包含更小的高度級h/N。也可以設置另一整數數量的分 級，使所有分級的總高度相當于所述唯一分級的總高度h。這在加工角度看是有利的。優選 在一個位置上產生分級，該位置通過要產生的射線的持久相位的連接條件給出在角位置 Phi上或者在鏡面上的投影psi中(它在所生成的相位的情況下正好相當于2*Pi的整數 倍)可以實現j*2*Pi的高度階躍(j =整數)，不會由此干擾相位或射線。因此，可能的階 躍位置 psi_i 對于這些分級在 psi_i = arctan (tan (i*2*Pi/N+phiO) /cos ( θ ))處，其中，i = 0,1,2. . .N-1，任意的偏置 phiO。 以此方式提供了具有很大程度上顯環形的焦點焦散面的激光射線。該激光射線優 選可以以高的射線質量一直傳播到透鏡附近，然后通過光學元件轉換成具有可調整到適當 大的焦點直徑的環形激光射線，該激光射線具有環形強度分布。通過發散射線的傳播可以碰到光學元件的邊緣區域，因此存在損失。在此焦點直 徑也改變。因此優選將用于將該激光射線轉換成具有環形強度分布的激光射線的光具設置 在聚焦光具附近。由此可以使良好質量的射線(例如通過伸縮修正)傳播到切割頭并且在 那里才發生轉換，其方式是，例如通過旋渦幾何特征使TEMOn*中的η提高。由此也增加直 徑并且降低射線質量。對于纖維激光器，可以將該結構組合在纖維端部上或者后置的聚焦 光具中，例如作為聚焦光具中的(拋光的)板或透鏡。在本發明的優選實施例中所述反射光具包括金屬鏡、尤其是銅鏡。 通過金屬鏡能夠使CO2激光射線也偏轉或轉換。特別優選該鏡由銅制成。在本發明的優選實施例中所述光學元件具有旋渦結構。該旋渦結構也可以優選組 合到聚焦光具中。旋渦結構或漩渦透鏡沿著傳播方向并由此也在焦點中產生螺旋形相位變化曲線。 因此在焦點中心存在零區并由此存在環模式。因此，旋渦透鏡可以提供優選< Imm的環直 徑。通過漩渦鏡產生的射線情況基本上與高斯-拉蓋爾模式TEMOn*—樣。在此模式TEMOn* 類似于高斯_拉蓋爾模式TEMOn地表示，該模式TEMOn與一相同的、但是扭轉的TEMOn模式 這樣疊加，使得產生在中心具有零位的環。這些模式也在焦點焦散面以外形狀不變地傳播， 使得沿著傳播方向在大的區域上也保持環形強度分布。盡管隨著η增加射線質量下降，徑 向分布、即(徑向)環寬度與環直徑的商Q同樣減小，該即環“更清晰”。因此通過具有旋渦結構的反射鏡可以使激光射線轉換成具有旋渦焦散面的射線。 通過旋渦鏡優選使激光射線在諧振器外部轉換成環結構。由此能夠使相對緊湊的射線以小 的發散一直傳播到透鏡附近，在那里通過漩渦鏡反射并且由此轉換成具有環結構的激光射 線。在那里，盡管給出了大的透鏡照明，還是產生適當大的焦點直徑。在本發明的優選實施例中可以調整射線直徑，特別優選可以調整到0.6mm到 1. 5mm。完全特別優選調整模式階TEMOn或在旋渦結構情況下模式階TEMOn*，其方式是，選 擇模式階n，尤其是η > 1，特別優選11 > 2，特別優選11 > 3。在通過旋渦幾何形狀產生時， 該模數優選通過旋渦幾何形狀的η-λ相位斜度產生。對于不同的模式階η就可以實現不 同的射線直徑，例如對于η = 4約0. 6mm至0. 9mm,對于η = 6約0. 8mm至1. 2mm并且對于 η = 8 約 Imm 至 1. 5mm。通過環焦點的可調整性還能夠以有利的方式在焊接過程期間有針對性地控制熔 化過程。在此例如可以產生熔池，在熔池中，熔化的熔液具有更低的動能并由此避免熔液噴 濺出來。優選也可以對于不同的激光焊接應用選擇不同的直徑。特別也優選地規定，激光 射線在焦點中的強度是可以變化的，尤其與所選擇的直徑無關。由此在不同的焊接應用中 展現這樣的可能性所期望的能量通過預定的、由環結構的直徑描述的面積施加到工件上。通過約0. 6mm至1. 5mm的焦點例如有利地能夠焊接有縫隙的結構。這些結構經常 具有大于3%板厚的縫隙并且具有大于5mm的板厚。通過所述形式的焦點可以使這些工件 在I型接頭中熔化，不會使激光射線穿過縫隙傳播或者由于略微失調而只在邊緣區域熔化工件。 本發明的任務也通過一種用于利用激光射線(100')加工工件(20)的方法得以 實現，包括以下步驟產生沿著激光射線(100')的焦散面區域具有環形強度分布的激光 射線(100')，其中，該環形強度分布在沿著該射線(100')的傳播方向的焦散面最小直徑 區域中在與該射線(100')的傳播方向垂直的平面中具有根據二階矩法確定的射線半徑 (SR)并且具有在徑向上在最大強度的50%強度時確定的環寬度(RB)，其中環寬度(RB)與 射線半徑(SR)的商(Q)小于0.6，優選小于0.5，特別優選小于0.4。以此方式可以通過選擇所述商如上所述地產生具有環形強度分布的激光射線并 且用這個轉換后的激光射線加工工件。優選使激光射線(100')聚焦在加工區域上，在此優選環寬度與射線半徑的商在 這個焦點區域中保持。然后優選通過具有環形強度分布的激光射線進行工件(20)的加工。特別優選通過選擇環模式TEMOn的模式階進行所述商的調整，其中η > 1，優選η > 2，特別優選11 > 3，特別優選11 > 5。特別優選地通過使用在諧振器外部具有旋渦幾何形 狀η-λ相位斜度的旋渦幾何形狀來進行所述商的調整。由此優選在諧振器外部調整模式 階η，在此根據本發明利用所述商。特別優選將兩個工件焊接在一起。兩個工件可以搭接或對接地設置。能夠產生對 接焊縫、搭接焊縫或角焊縫。在本發明的優選實施例中通過3至8、優選6的模式階η執行鍍鋅車身板或鋁的搭 接焊接。由此產生的煙 效應能夠使在縫隙中產生的鋅蒸汽或鋁蒸汽逸出而不噴出熔液。 優選通過激光射線加工具有高蒸發率材料的第一工件(20. 1)和/或第二工件(20. 2)，該激 光射線具有小于0. 6、優選小于0. 5、優選小于0. 4、優選小于0. 39、優選小于0. 37、特別優選 小于0. 35的所述商。這相當于于調整到3至8、尤其6的模式階。高蒸發率材料是一種材料，對于該材料，在加熱時可以部分蒸發并由此離開熔液。 這種材料的例子是有色金屬，即具有不同合金成份的金屬，鍍鋅板、鋁覆層板、鋁板、鋁合金 板或一般覆層的板或具有用這些成份覆層的表面的材料。以此方式通過優化空間焦點結構提供一種用于在CO2激光焊接具有高蒸發率的材 料(尤其是有色金屬如鋁合金或鍍鋅板)時提高工藝效率、工藝穩定性和焊縫質量的方法。 在此特別優選激光射線具有沿著整個焦點焦散面的環形強度分布。對于具有高蒸發率的材料的焊接加工通過使用環形轉換的CO2激光射線(其環直 徑和其在環中存在的峰值強度優選可以相互獨立地調整)改善工藝效率、工藝穩定性和焊 縫質量。通過蒸發毛細管的優選與方向無關的、對稱的橫截面擴大(尤其也在焦點下面) 能夠實現蒸發毛細管的適配于工藝的擴展。這優選借助在保持盡可能大的強度值的條件下 與所使用的聚焦光具的焦距無關地可調節的環直徑進行。這可以優選通過使用短焦距的聚 焦光具實現。由此改善輸入耦合效率、工藝穩定性以及焊縫質量。在本發明的另一優選實施例中通過3至4的模式階η以I型對接來焊接拼接板 (Tailored Blanks) 0由此提高輸入耦合效率并改善縫隙可跨接性。在本發明的另一優選實施例中，即使在大于2mm的大焊入深度情況下通過4至6 的模式階η產生寬的焊縫。由此即使在大于2mm的大焊接深度中也能產生寬于Imm的很寬的焊縫，與根據現有技術的簡單焦點相比不會顯著增加焊入深度。通過現有技術的到目前為止的方法不能實現這一點，因為這些方法只作用于表面上。在此優選將第一工件(20.1) 與第二工件(20. 2)以深焊方法相互焊接并且所述激光射線(100')具有小于0. 6、優選小 于0. 5、優選小于0. 4、優選小于0. 37、優選小于0. 36的商。這一點優選通過相干的相位調制引起并且使激光射線的初始均勻的強度分布轉 換成環形強度分布，該強度分布尤其也環形地傳播通過焦點焦散面。通過優選可選地、環形地擴大焦點直徑，有針對性地控制小孔中的局部能量轉移 在環中峰值強度高的同時大的環直徑在激光射線侵入深度小的情況下已經導致大部分激 光射線能量在金屬熔液中被吸收。由此可以有針對性地控制并預定焊縫的深度_寬度比。以此方式可以在深焊時通過根據本發明的方法確保遵守預定的焊縫比。由從小孔流出的金屬蒸汽(它們尤其是在通過CO2激光焊接時是典型的)引起的 屏蔽效應通過環形射線形狀被最小化并且引起電離閾值減小。蒸發通道橫截面在整個焦點 焦散面上的對稱擴大與蒸發通道直徑類似地使金屬蒸汽的流出速度減小。通過由此引起的 熔池中渦流減小，更少地出現由于隨后的氣孔夾雜或熔液濺出而封閉蒸發通道。在此，環形聚焦射線的作用在平面中(χ方向/y方向)優選不顯示方向相關性并 且其特征尤其是當在射線傳播方向上在散焦時具有對稱的焊接特性，因為沿著傳播方向 在預定的區域上保持環結構。因此，當焊接當激光加工噴嘴在工件上方移動時在傳播方向 上具有變化的結構時，在深焊時也能夠產生可靠的焊縫，激光加工頭無需在傳播方向上移 動，因為在傳播方向的一個區域上保持該環結構。通過相干的相位調制首次得到的、盡可能短的焦距(環中高峰值強度)與足夠大 的環直徑(da，di)相結合的可能性，使得通過該方法能夠同時一方面實現大的蒸發毛細管 直徑，另一方面實現高的工藝效率，因為與聚焦射線的環直徑無關地以盡可能高的強度主 要輻射蒸發通道的壁面，由此輻射熔液本身。借助于在輸出耦合鏡與聚焦元件之間的光程中的任意位置上在光程中進行的相 干的相位調制可以使CO2激光射線的初始的、典型地均勻的強度分布(旋轉對稱的TEM，高 斯分布)轉換成環形強度分布，該環形強度分布具有初始射線直徑與轉換后可測量的環直 徑之間的優選可調整的比例。與到目前為止的用于形成射線的方法相反，在成像期間或之 后仍然保持環形強度分布。即，通過相干相位調制環形地轉換的射線的焦點焦散面優選不 僅在焦點前面具有環形分布，而且尤其也在焦點本身中或其后面具有環形分布。在此，聚焦 的射線中的環直徑和峰值強度遵循對于旋轉對稱的TEM已知的規律。優選使用環形轉換的CO2激光射線，其環直徑和其在環中存在的峰值強度優選可 以相互獨立地調整，尤其優選通過簡單地更換加工點上的光學元件來調整。由此，對于在遵 守精確預給定的焊縫幾何特征(如深焊)方面具有高要求的焊接加工任務，可以實現下面 示例性描述的方法優點在通過CO2激光射線深焊時，有利地通過與方向無關地、對稱地擴大蒸發毛細管橫 截面(尤其也在焦點下面)能夠實現對焊縫幾何特征的有針對性的控制。在現有技術中通 過聚焦射線在深焊時斷面向下劇烈縮小，而通過根據本發明的方法可以實現具有更寬的侵 透的斷面，在下面的區域中也形成熔池并從而形成焊縫。這一點尤其通過適配于工藝地擴 展蒸發毛細管(與所使用的聚焦光具的焦距無關地可調整的環直徑)和由此實現的有針對性地控制生成的焊縫形狀來實現。由此也能夠有針對性地控制激光射線向熔液中的局部能
量傳輸。通過根據本發明的方法例如可以通過使用優選短焦距的聚焦光具來保持盡可能 大的強度值。由此改善輸入耦合效率、工藝穩定性和焊縫質量。由于激光射線焦點后面也具有環結構或圓柱形結構，能夠有針對性地或有選擇地 僅僅輻射蒸發毛細管壁(=熔液)。由此也使由于流出的金屬蒸汽引起的激光射線中心散 射損失最小化(在中心強度等于零)，其方式是，激光功率集中在激光射線的邊緣區域(= 環)上。因為現在通過蒸發毛細管從熔池流出的金屬蒸汽的加熱也最小化，因此提高電離 閾值。這種改善的防止金屬蒸汽加熱到電離溫度在蒸發毛細管內部已經起作用，在那里由 工作氣體/保護氣體的冷卻作用不產生金屬蒸汽。由此也使由蒸發毛細管中或工件上面的 完全電離的金屬蒸汽完全封 閉蒸發毛細管的危險最小化，由此也提高了電離閾值。通過根據本發明的方法，在深焊時，通過伴隨蒸發通道橫截面增大而發生的蒸發 毛細管中金屬蒸汽流速減小，也減少了熔池中的渦流。因為按照本發明的方法金屬蒸汽在從蒸發通道中流出時具有更低的速度或更低 的動能，因此改善了保護氣體作用。通過提高電離閾值也有利地降低了工藝成本，由此也可以代替具有最大冷卻作用 或電離能量的昂貴的氦氣而使用成本更有利的、具有中等冷卻作用或電離能量的氬氣。因為也節省了其它的聚焦光具，在激光射線到達工件上起作用之前產生更少的功 率損失，由此也改善工藝穩定性，因為通過節省光具也發生光具和夾緊裝置或構件定位裝 置的更少的臟污率。在本發明的另一優選的實施例中通過η為4至8、特別優選η = 6的模式階以I型 對接焊接板厚大于5mm且大縫隙大于3%板厚的厚鋼板的縫隙跨度。由此提高輸入耦合效 率并改善彌隙性能。在造船、重型機械制造、容器制造中、在拼接板(Tailored Blanks)或殼體制造時 通過CO2激光射線對有縫隙的構件進行深焊。在這里除了深焊以外還需要能夠跨接縫隙， 這些縫隙在這些使用情況下出現，尤其是由于這些工件被并排地放置或者拼接并且此時仍 出現縫隙。這些縫隙可以具有大于3%板厚的尺寸。通過焦點直徑的優選可選擇的、環形的擴大，有針對性地控制小孔中的局部能量 轉移大的環直徑同時環中高的峰值強度在激光射線侵入深度小的情況下已經導致大部分 激光射線能量被吸收到金屬熔液中。由此可以實現有針對性地熔化構件棱邊，以產生足夠 大的熔池容積。優選通過相干的相位調制給出了將盡可能短的焦距(環中高的峰值強度)與足夠 大的環直徑相結合的可能性，這種可能性使得通過這種方法能夠同時一方面實現大的蒸發 毛細管直徑，另一方面實現高的工藝效率，因為與聚焦射線的環直徑無關地總是以盡可能 高的強度只輻射蒸發通道的壁面，由此輻射熔液本身。除了已經在深焊中描述的優點以外，在通過CO2激光射線深焊有縫隙的構件時還 可實現縫隙跨接的有針對性的優化。通過有針對性地輻射拼接縫隙邊緣上的構件表面產生足夠大的熔池容積。通過根 據本發明的方法，尤其也在焦點的下面可以實現聚焦激光射線的與方向無關的、對稱的橫截面擴大。通過適配環結構的直徑來適配于工藝地擴展激光射線，由此能夠有針對性地使 輻射的表面積適配于拼接縫隙的寬度。特別優選能夠與所使用的聚焦光具的焦距無關地調 整環直徑。在本發明的另一優選實施例中，徑向環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)在沿 著該射線(100')傳播方向的焦散面最小直徑區域的前面和后面在至少η倍于射線半徑 (SR)的區域上在偏差小于10%的情況下還繼續保持，其中η等于2，優選等于5，尤其優選 等于50。通過沿著射線傳播方向的焦散面最小直徑區域中的這種“焦深”可以對于各種焊 接應用實現所述的效果。利用激光射線(100)加工工件(20)優選包括焊接、切割、熔化、加熱、去除、標記、 熱拼接或者其組合。在這里描述的優點能夠轉用到各種不同的加工方法上，因為通過根據本發明的方 法或裝置提供了一種用于以激光射線加工的可能性，該激光射線在環中可能具有所確定的 強度分布。通過激光射線中心中的突出的強度最小和環邊緣區域中的集中可以在切割或焊 接時和在其它應用中實現在熔液動態形成方面的優點。 優選在根據本發明的方法中使用氬氣、N2, CO2或其組合作為保護氣體。特別優選通過反射光具傳導激光射線，即，例如通過金屬鏡或銅鏡。由此優選在 諧振器外部產生激光射線，該激光射線具有沿著激光射線的焦點焦散面區域的環形強度分 布，即，在激光射線傳播方向的一個區域上在焦點中具有環形焦點。由此，通過相干的相位 調制使激光射線的初始均勻的強度分布優選轉換成環形強度分布，該環形強度分布尤其也 環形地傳播通過焦點焦散面。在此優選產生具有拉蓋爾環模式的激光射線。特別優選在反 射光具上將射線轉換成在傳播方向上的旋渦結構，由此使激光射線沿著傳播方向在寬的焦 點區域上具有環結構，并且由此激光射線在傳播方向上具有圍繞傳播方向的圓柱形強度分 布。通過使用旋渦鏡可以幾乎任意長地實現這個區域。特別優選具有環形焦點的激光射線的直徑是可調整的。尤其優選射線直徑以及環 寬度可以調整。這種根據本發明的方法優選也用于在通過CO2激光射線拼接小厚度的板時優化焊 縫幾何特征和工藝效率。通過作為沿著整個焦點焦散面的環形強度分布來優化空間焦點結 構而能夠焊接薄板，激光射線不會穿透薄板或者由于熔液中的動能而導致濺出和焊縫表面 焊道中的不均勻性。通過焦點直徑的可選的、環形的擴大，有針對性地控制激光射線到所產生的金屬 熔液中的局部能量轉移在環中峰值強度高的同時大的環直徑在激光射線侵入深度小的情 況下已經導致大部分激光射線能量被吸收到金屬熔液中，由此可以有針對性地控制焊縫的 深度-寬度比。由此也可以對于薄板實現寬焊縫，這些焊縫不會穿過薄板導致穿通。通過相干相位調制給出的將盡可能短的焦距(環中高的峰值強度)與足夠大的環 直徑相結合的可能性，使得通過這種方法能夠同時一方面實現達到幾毫米寬的金屬熔化， 另一方面實現高的工藝效率，因為與聚焦射線的環直徑無關地通過以盡可能高的強度輻射 工件來產生環形的蒸發通道，在該蒸發通道中最大部分的激光射線通過多次反射被吸收。 本方法尤其也能夠以最大的工藝效率產生焊縫幾何特征，這些焊縫幾何特征通過到目前為止的射線成形方法只能在效率損失顯著的情況下實現，因為在到目前為止的現有技術中在導熱焊接時以非常散焦的射線工作。為了通過CO2激光射線拼接小厚度的板，根據本發明可以使用環形轉換的CO2激光 射線，該CO2激光射線的環直徑和在環中存在的峰值強度優選相互獨立地并且通過簡單地 更換加工點上的光學元件來調整。以此方式能夠在通過CO2激光射線拼接小厚度的板時有 針對性地控制焊縫幾何特征，因為蒸發毛細管的與方向無關的、對稱的橫截面擴大尤其也 在焦點下面起作用。由此，尤其通過與所使用的聚焦光具的焦距無關地可調整的環直徑，在 保持盡可能大的強度值的條件下，尤其優選通過使用短焦距的聚焦光具，可以實現適配于 工藝地并由此適配于幾何特征地加寬熔化，并且由此實現優化的輸入耦合效率、工藝穩定 性以及焊縫質量。通過有針對性地、有選擇地僅輻射環形的蒸發毛細管可以使能量在寬的范圍中引 入到工件中。由此能夠有針對性地控制激光射線向熔液中的局部能量傳輸。通過有針對性 地將激光功率集中到激光射線的邊緣區域上、即到環形幾何形狀上使熔液或激光射線的中 心的透射損失最小化。通過使熔池在射線中心只最小程度地被加熱，可以提高電離閾值。以 此方式，通過射線中心的熔液的低溫和高粘滯度，防止熔液流動或滴下來。因為只需激光射線的最小侵入深度來實現連續的焊縫，因此減少了熔池中的渦 流。這一點通過熔液的大寬度和隨之而來的、進入基材中的最小導熱損失得到支持。


在附圖中示出其它的有利構型。附圖示出圖Ia根據本發明的用于激光焊接的裝置的實施例的示意圖，圖Ib根據圖IA的根據本發明用于激光焊接的裝置帶有聚焦光具的的實施例示意 圖，圖2a_b根據本發明實施例的轉換后的激光射線的三維視圖以及用于解釋環寬度 的確定的曲線圖，圖3在根據本發明的用于深焊方法的實施例中焊接過程的視圖，圖4在根據本發明的用于有縫隙的深焊方法的實施例中焊接過程的視圖，圖5在根據本發明的用于搭接焊接方法的實施例中焊接過程的視圖。
具體實施例方式在圖Ia中示出根據本發明的用于激光加工的裝置的實施例示意圖。激光器10具 有發射高斯形斷面的激光射線100。該激光射線100通過旋渦鏡30傳導并通過該旋渦鏡 轉換成激光射線100'。轉換后的激光射線100'具有符合旋渦結構的強度分布，即，改型 后的激光射線100'在垂直于傳播方向的平面中在傳播方向的整個區域上具有環形強度分 布。改型后的激光射線100'在虛線ST的高度上具有沿著改型后的激光射線(100')的 傳播方向的最小射線直徑，即所謂射線腰。在這個區域中適用根據本發明的、環寬度與射線 直徑或射線半徑之間的比例。根據圖Ia的布置還不包括聚焦光具。在圖Ib中示出增補了聚焦光具60的圖Ia所示示意圖。該改型后的激光射線 100'現在通過聚焦光具60傳導到工件20上。這個聚焦的、改型后的激光射線100'通過激光加工噴嘴50對準或聚焦到工件20上。在工件20內部在改型后的激光射線100'的焦 點中，該改型后的激光射線100'同樣具有環形強度分布。因此該環形強度分布在焦點前面 存在，并且在穿過焦點后也在焦點后面存在。在焦點區域內實現根據本發明的、環半徑與射 線半徑之間的比例。現在通過激光加工噴嘴優選也可以在朝向工件20的方向上施加支持 加工過程的保護氣體或工作氣體。現在，在運行中可以通過激光器10發射激光射線100，其中這個激光射線在其能 量上保持恒定，或者根據使用情況可以變化。通過選擇旋渦鏡30或者使用多個旋渦鏡30 可以預選改型后的激光射線100'的光程或環焦點直徑。由此能夠在不同的加工應用之間 或者在運行所使用的加工方法的過程中改變改型后的激光射線100'的焦點中的環焦點直 徑以及其強度。圖2a是根據本發明實施例的、轉換后的激光射線的三維視圖，圖2b示出用于解釋 環寬度的確定的曲線圖。在圖2a中示出根據本發明實施例的轉換的激光射線三維視圖，其中以在垂直于 激光射線傳播方 向的平面中在焦點中具有環形焦點的強度分布示出改型后的激光射線 100'的環形強度分布。該強度分布示出圓形的最大強度，該強度向著中心點減小并且在那 里具有零位。該強度從中心點向外同樣減小。在圖2b中以垂直剖面示出圖2a的改型后的激光射線100'的強度分布。中心點 位于X軸的零點上。在X軸上標出長度單位，該長度單位直接與徑向上到中心點的距離成 比例。在y軸上標出相應徑向點上的強度。在X軸上的值2的高度上圍繞最大值得到高斯 形強度分布。未示出在χ軸負方向上的第二強度分布，在那里在χ值_2處是相應的強度最 大值。所示的強度分布可以理解為是圍繞y軸旋轉對稱的。與χ軸平行地示出三個強度水平并且以10%、50%和100%= Imax表示。這里 涉及這些水平，在這些水平上強度已經達到最大強度的相應分數。現在，10%水平和50% 水平的交點給出χ值ri和ra，它們被作為內半徑或外半徑用于確定環寬度RB。10%處 的值得出10%環寬度RB10%，50%處的值則得出50%環寬度RB50%。因此RB50% = ra(50% )-ri(50% )0對于50%環寬度讀出約0· 8[長度單位]的值。優選按照二階矩法確定射線半徑并且在這里未示出。在這種非常對稱的情況下可 以簡化地引用強度最大值作為射線半徑，由此得到約2[長度單位]的射線半徑。因此結果得到50%環寬度與射線半徑的商約0. 8/2 = 0. 4。在此對于旋渦鏡通過旋渦斜度確定環寬度與射線半徑的比例，而通過旋渦斜度和 聚焦光具焦距和透鏡的照明(Ausleuchtimg)確定射線直徑。對于旋渦鏡，焦點在焦點區域 中具有只少量變化的直徑和寬度。對于在旋渦鏡的斜度增加時由此產生的射線，環寬度與 射線半徑的比例隨著旋渦鏡斜度的增加而減小。以這種方式能夠預調整環寬度與射線半徑 的比例。在圖3中示出根據本發明的用于深焊方法的實施例的焊接過程的視圖。改型后 的、具有環形強度分布的激光射線100'對準兩個在對接地定向的工件20. 1和20. 2之間的 區域。在此，該改型后的激光射線100'以其環形焦點在兩側對稱地覆蓋對接區域。在此示 出在焊縫區域中起作用的改型后的激光射線100'的橫截面。通過該激光射線100'通過 熔化工件20. 1的邊緣區域和工件20. 2的邊緣區域產生熔池，該熔池在其幾何大小上用虛線表示。這樣產生的小孔在上部區域中并且很大程度地在下部區域中具有相同的直徑。與 常見的深焊方法不同，小孔的直徑不隨著侵入深度減小，因為通過形成的環焦點使小孔的 邊緣區域熔化并由此可以直到小孔的下部區域保持該環形焦點寬度。以此方式直到深處也 以相應的寬度實現該熔化區域，這提高了焊縫的品質。此外，通過在熔化的區域中均勻分布 的熔液減少熔池中的動態并由此也提高了焊縫質量。由于較低的動態，在凝固時在熔液表 面上形成更少裂紋。以此方式通過根據本發明的方法，在使用具有環形焦點的激光射線的 條件下在深焊時即使在深處也能夠形成最佳的焊縫。在圖4中與圖3類似地示出在根據本發明的、用于有縫隙的深焊方法的實施例中 的焊接過程視圖。在此，在工件20. 1與20. 2之間構成具有寬度S的縫隙。改型后的具有 環形強度分布的激光射線100'具有外徑da，該外徑比縫隙S更寬。在焊接過程中環焦點 現在作用在工件20. 1和20. 2的邊緣區域上并且熔化這些邊緣區域，同時形成熔池，該溶池 以虛線示出。以此方式即使對于工件20. 1與20. 2之間的有縫隙的焊縫，熔池也在縫隙上 上流到一起，而不會產生缺口。在使用改型后的環形激光射線100'時輸入耦合效率還是非 常高的，因為邊緣區域通過環焦點原始地熔化并在熔池中流到一起。以此方式有利地也能 夠以深焊方法焊接有縫隙的結構。在根據圖4的深焊方法中如根據圖3 —樣，轉換后的激 光射線100'的略微失調無損于工件20. 1與20. 2之間的拼接縫隙，因為即使在改型后的 激光射線100'略微向左或向右錯置時，由于寬度da，相鄰工件20. 1或20. 2的邊緣區域總 還在寬的部分上被環形焦點觸及并由此熔化。在常規的聚焦激光射線中這種失調快速地導 致僅一個工件熔化并由此不再能形成焊縫。
在圖5中示出在根據本發明的用于搭頭焊接方法的實施例中焊接區域的視圖。改 型后的激光射線100'對準兩個搭接地安置的工件20. 1和20. 2。因為激光射線具有相對 大的寬度da，所以輸入能量可以在寬的面積上或寬的縫上引入到工件20. 1和20. 2的材料 中。以此方式能夠減小熔化區域中的動態并且由此與常規的方法相比改進所形成的焊縫的 上部焊道。通過在更寬的面積上輸入能量也能夠避免可能的穿透，通過聚焦的高斯射線可 能產生穿透。附圖標記清單10 激光器尤其是CO2激光器11 諧振器20 工件30 光學元件35 商調整裝置50 激光加工噴嘴60 聚焦光具100 激光射線100'轉換的激光射線
權利要求
一種用于激光加工的裝置，包括具有諧振器(11)的激光器(10)，該諧振器被裝備用于產生具有預定的焦散面的激光射線(100)，該裝置還包括光學元件(30)，該光學元件用于將所述激光射線(100)轉換成射線(100′)，該射線(100′)具有沿著該激光射線(100′)的焦散面區域的環形強度分布，其中，該環形強度分布在沿著該射線(100′)傳播方向的焦散面最小直徑區域中在與該射線(100′)的傳播方向垂直的平面中具有按照二階矩法確定的射線半徑(SR)和在徑向上在強度為50％最大強度時確定的環寬度(RB)，其特征在于，環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)小于0.6，優選小于0.5。
2.如權利要求1所述的用于激光加工的裝置，其中，徑向環寬度(RB)與射線半徑(SR) 的商(Q)在沿著該射線(100')傳播方向的焦散面最小直徑區域的前面和后面在至少n倍 于瑞利長度(zR)的區域上在偏差小于10%的情況下繼續保持，其中n等于5，優選等于10， 尤其優選等于50。
3.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述沿著傳播方向的 焦散面最小直徑區域是通過聚焦光具(60)產生的焦點。
4.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述光學元件(30)具 有商調整裝置(35)，用于調整徑向環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)。
5.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述光學元件(30)設 置在諧振器(11)外部。
6.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述射線半徑(SR)的 值是可調整的。
7.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述光學元件(30)是 反射光具并且該反射光具具有用于修正成像誤差的幾何特征。
8.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述光學元件包括金 屬鏡、尤其是銅鏡。
9.如上述權利要求中任一項所述的用于激光加工的裝置，其中，所述光學元件具有旋 渦結構。
10.一種用于借助激光射線(100')加工工件(20)的方法，包括以下步驟產生激光射線(100')，該激光射線具有沿著該激光射線(100')焦散面區域的環形強度分布，其中，該環形強度分布在沿著該射線(100')傳播方向的焦散面最小直徑區域 中在與該射線(100')的傳播方向垂直的平面中具有按照二階矩法確定的射線半徑(SR) 和在徑向上在強度為50%最大強度時確定的環寬度(RB)，其中，環寬度(RB)與射線半徑 (SR)的商(Q)小于0.6，優選小于0.5。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述徑向環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q) 在沿著該射線(100')傳播方向的焦散面最小直徑區域的前面和后面在至少n倍于瑞利長 度(zR)的區域上在偏差小于10%的情況下繼續保持，其中n等于5，優選等于10，尤其優選 等于50。
12.如權利要求10或11所述的方法，其中，所述借助激光射線(100)的工件(20)加工 包括焊接、切割、熔化、加熱、去除、標記、熱拼接或者它們的組合。
13.如權利要求10至12中任一項所述的方法，其中，第一工件(20.1)和第二工件 (20.2)以深焊方法相互焊接并且所述激光射線(100')具有小于0.6、優選小于0.5、特別優選小于0.4的商。
14.如權利要求10至12中任一項所述的方法，其中，第一工件(20.1)和/或第二工 件(20.2)具有由高蒸發率的材料制成的覆層表面，其中，所述激光射線(100')具有小于 0. 6、優選小于0. 5、特別優選小于0. 4的商。
15.如權利要求10至12中任一項所述的方法，其中，第一工件(20.1)和/或第二工件 (20.2)由鋁或鋁合金制成，其中，所述激光射線(100')具有小于0.6、優選小于0.5、特別 優選小于0.4的商。
16.如權利要求10至15中任一項所述的方法，其中，使用氬氣、N2,C02或它們的組合 作為保護氣體。
全文摘要
一種用于激光加工的裝置，包括具有諧振器(11)的激光器(10)，該諧振器被裝備用于產生具有預定的焦散面的激光射線(100)，該裝置還包括光學元件(30)，該光學元件用于將所述激光射線(100)轉換成射線(100′)，該射線具有沿著該激光射線(100′)的焦散面區域的環形強度分布，其中，該環形強度分布在沿著該射線(100′)傳播方向的焦散面最小直徑區域中在與該射線(100′)的傳播方向垂直的平面中具有按照二階矩法確定的射線半徑(SR)和在徑向上在強度為50％最大強度時確定的環寬度(RB)，其中，環寬度(RB)與射線半徑(SR)的商(Q)小于0.6，優選小于0.5。
文檔編號B23K26/06GK101868321SQ200880117561
公開日2010年10月20日 申請日期2008年9月24日 優先權日2007年9月24日
發明者H·澤費里, J·舒爾茨, M·貝亞 申請人:通快激光與系統工程有限公司