DE19519725C2

DE19519725C2 - Device for welding and / or treating workpieces using laser light in water

Info

Publication number: DE19519725C2
Application number: DE19519725A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Franz; Peter Dr Szelagowski; Ingo Habenicht
Original assignee: Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH; GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Current assignee: Bremer Institut fuer Angewandte Strahltechnik BIAS GmbH; GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2015-05-31
Also published as: WO1996038258A1; DE19519725A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen und/oder Behandeln von Werkstücken mittels Laserlicht im Wasser, umfassend eine für den Schweißvorgang vor dem Schweißort im Wasser zu positionierende Laserstrahlaus trittseinrichtung (Laserkopf) sowie eine mit dieser verbindbaren Düseneinrichtung, die mehrere Öffnungen zum Austritt von Gas in den Raum zwischen Düseneinrichtung und Werkstück aufweist.The invention relates to a device for welding and / or treatment of workpieces by means of laser light in the Water, including one for the welding process before Laser location to be welded in the water step device (laser head) and one with this connectable nozzle device which has several openings for Leakage of gas in the space between the nozzle device and has workpiece.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist das Schweißen mittels Laserlicht eine höchstwillkommene Methode, um bestimmte Nachteile herkömmlicher elektrischer oder autogener Gasschweißverfahren zu beseitigen. Bisher war es nicht möglich, in nasser Umgebung, d. h. im Wasser, das Schwei ßen mittels Laserlicht zu praktizieren. Allgemein gilt, daß das Medium Wasser das aus einer Laserstrahlaus trittseinrichtung austretende Laserlicht sehr stark dämpft, so daß hohe Laserenergien vorgesehen werden müßten, wenn man mittels des Laserlichts unmittelbar im Wasser schweißen wollen würde. Derartige Schwierigkei ten, die einhergehen mit einer Abnahme der Schweißqua lität, würden sich erhöhen, je höher der Umgebungsdruck des Wassers ist, d. h. mit zunehmender Tiefe im Wasser. Eine wesentliche Ursache für die schlechte Schweißqua lität mittels Laserlichts im Wasser liegt in der Beein flussung des verdampfenden Wassers und der dissoziie renden Bestandteile des Wassers auf die Schweißnaht. Derartige Nachteile sind beispielsweise bei der Anwen dung des Schweißens mittels Laserlicht im Unterwasser bereich von Offshore-Anlagen sowie im Reaktorbau oder sonstigen in hohem Maße sicherheitsrelevanten Unterwas serstrukturen völlig unakzeptabel, so daß bisher auf die Vorteile, die mittels des Laserlichtschweißens in gasförmiger Umgebung wie Luft erreicht würden, für die Anwendung im Wasserbereich verzichtet werden mußte.For certain applications, welding is by means of Laser light is a most welcome method to certain Disadvantages of conventional electrical or autogenous Eliminate gas welding processes. So far it has not been possible in wet surroundings, d. H. in the water, the sweat practice using laser light. In general, that the medium water that from a laser beam laser light emerging very strongly dampens so that high laser energies are provided would have to, if one directly by means of the laser light in Would want to weld water. Such difficulty associated with a decrease in sweat quality lity, would increase the higher the ambient pressure of water, d. H. with increasing depth in the water. A major cause of the poor sweat quality Liability by means of laser light in the water lies in the leg flow of evaporating water and dissociation components of the water on the weld. Such disadvantages are, for example, for users laser welding in underwater area of offshore plants as well as in reactor construction or other highly security-relevant underwater completely unacceptable, so far so far Advantages of using laser light welding in gaseous environment such as air for which Application in the water area had to be dispensed with.

Eine Vorrichtung ähnlicher Art, wie eingangs genannt, ist bekannt (JP 7-1171 A). Die bekannte Vorrichtung weist einen Innenraum auf, der durch einen geschlossen doppelringförmig und jeweils einstückig ausgebildeten Körper begrenzt ist, in dessen Ringraum aus einer Einrichtung oberhalb des Wasserspiegels ein flüssiges Medium, das unter Druck gesetzt wird und offensichtlich Wasser ist, über eine weitere Düseneinrichtung in den ringförmigen Raum, der den dortigen Hauptinnenraum ringförmig umgrenzt, eingebracht wird. Die beiden einstückigen, jeweils geschlossenen Ringe enden in spitzförmig aufeinander zu ausgerichteten Enden der umlaufenden Ringe und bilden so eine ringförmig umlau fende Austrittsdüse, aus der das von der Einrichtung kommende Wasser kreisringförmig in Form eines "Wasser vorhanges" ausgestoßen wird, d. h. es findet eine Entleerung des eigentlichen Hohlraumes, durch den das Laserlicht auf das zu bearbeitende Schweißteil fällt, mittels der Zuführung eines gasförmigen Mediums aus der Einrichtung statt und zusätzlich wird ein ringförmig umlaufender Vorhang aus einem flüssigen Medium wie offensichtlich Wasser, das aus der Einrichtung zugeführt wird, um den gasförmigen Raum herum ausgebildet.A device of a similar type, as mentioned at the beginning, is known (JP 7-1171 A). The known device has an interior that is closed by a double ring-shaped and each formed in one piece Body is limited, in whose annulus from a Set up a liquid above the water level Medium that is pressurized and obvious Water is, through another nozzle device in the annular space that the main interior there ring-shaped, is introduced. The two one-piece, closed rings end in pointed ends aligned with each other encircling rings and thus form an annular umlau fende outlet nozzle from which the device coming water in a circular shape in the form of a "water curtain "is ejected, i.e. it finds one Emptying the actual cavity through which the Laser light falls on the welded part to be processed, by supplying a gaseous medium from the Set up instead and in addition a ring-shaped circulating curtain from a liquid medium such as obviously water that is fed from the facility is formed around the gaseous space.

Die spitz aufeinander zulaufenden Schenkel des doppel ringförmigen Körpers haben keinerlei Anlage an das Werkstück selbst. Die bekannte Vorrichtung arbeitet somit "kontaktlos" mit dem zu bearbeitenden Schweißteil.The tapered legs of the double annular body have no attachment to that Workpiece itself. The known device works thus "contactless" with the welded part to be machined.

Im Hinblick darauf, daß die Handhabbarkeit der bekannten Vorrichtung außerordentlich schwierig sein wird, bietet sie somit für viele Fälle des Schweißens mittels Laser licht unter Wasser keine Erleichterung bzw. keine nachahmenswerte Lösung.In view of the fact that the manageability of the known Device will be extremely difficult to offer it for many cases of laser welding light under water no relief or none worth emulating solution.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Schweißen und/oder Behandeln von Werkstücken mittels Laserlicht im Wasser möglich ist und dabei alle bishe rigen Vorteile des Laserlichtschweißens gegenüber anderen herkömmlichen Schweißverfahren beibehalten werden, so daß die Vorrichtung auch uneingeschränkt für den in hohem Maße sicherheitsrelevanten Unterwasser strukturenbereich eingesetzt werden kann, wobei die Handhabbarkeit der Vorrichtung gegenüber dem Schweißen mittels Laserlicht in gasförmiger Umgebung nur unwesent lich erschwert werden soll und die Vorrichtung einfach und kostengünstig bereitstellbar sein soll.It is therefore an object of the present invention to To create device of the type mentioned with the welding and / or treatment of workpieces by means of Laser light in water is possible and all so far advantages compared to laser light welding other conventional welding processes be, so that the device also for the highly safety-relevant underwater structure area can be used, the Manageability of the device compared to welding only insignificantly by means of laser light in a gaseous environment Lich should be difficult and the device simple and should be inexpensive to provide.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Laserstrahlaustrittseinrichtung von der im wesentlichen scheibenförmigen Düseneinrichtung begrenzt wird, wobei die Düseneinrichtung eine umlaufende elastische Dichtung zum Andruck an das Werkstück aufweist und die Dichtung aus mehreren kegelstumpfoberflächenförmig strukturierten Ringelementen besteht.The object is achieved according to the invention in that the laser beam exit device from the essentially disc-shaped nozzle device is limited, wherein the nozzle device has a circumferential elastic seal for pressing against the workpiece and the seal made of several frustoconically structured Ring elements exist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht im wesentlichen darin, daß dadurch auch im Wasser eine ungehinderte Führung des Laserstrahles auf die eigent liche Schweißstelle oder eine Behandlungsstelle auf dem Werkstück möglich ist, da das Wasser aus dem Raum durch das unter höherem Druck als das Umgebungswasser stehende verdrängt wird und somit das Laserlicht vom Wasser ungedämpft an die vorbestimmte Stelle auf dem Werkstück gelangen kann. Durch den höheren Druck des in den Raum eingeführten Gases gegenüber dem Druck des im Raum zunächst befindlichen Wassers, der dem Umgebungsdruck im Wasser entspricht, kann das Wasser zwischen elastischer Dichtung und dem Werkstück aus dem Raum entfernt werden, wobei durch geeignet gewählten Andruck der Dichtung an das Werkstück über die mit der Düseneinrichtung verbun denen Laseraustrittseinrichtung erreicht werden kann, daß das umgebende Wasser nicht in den Raum zurückfließen kann.The advantage of the solution according to the invention is essential in that thereby also in the water unimpeded guidance of the laser beam to the actual welding spot or a treatment site on the Workpiece is possible because the water comes out of the room that is under higher pressure than the surrounding water is displaced and thus the laser light from the water undamped to the predetermined position on the workpiece can reach. Due to the higher pressure of the in the room introduced gas versus the pressure of the in the room initially located water, the ambient pressure in the Equivalent to water, the water can be between elastic Gasket and the workpiece are removed from the room whereby by suitably chosen pressure of the seal the workpiece is connected to the nozzle device which laser exit device can be reached that the surrounding water does not flow back into the room can.

Um ein Höchstmaß an Elastizität bzw. Flexibilität der Dichtung zu erreichen und auch, um sich gut auch an nicht plane Werkstücke anpassen zu können, besteht die Dichtung zudem aus einer Mehrzahl kegelstumpfoberflä chenförmig strukturierter Ringelemente, die im wesentli chen dichtend aneinanderliegen, die sich aber, jedes für sich, ungehindert vom jeweils benachbarten Ringelement verformen können, dabei aber dennoch gegenseitig dich tend aneinanderliegen, was ebenfalls sehr vorteilhaft ist. To a maximum of elasticity or flexibility of the To achieve seal and also to look good too To be able to adapt non-flat workpieces Seal also from a plurality of truncated cone surfaces Chen-shaped structured ring elements, which are essentially They lie tightly together, but they are, each for yourself, unhindered by the adjacent ring element can deform, but still each other tend to be close together, which is also very beneficial is.

Es ist aber auch vorteilhafterweise möglich, zusätzlich kontinuierlich weiterhin Gas in den Raum zu führen, um ein Zurückfließen des Wassers von außen in den Raum zu vermeiden.But it is also advantageously possible, in addition continuously continue to lead gas into the room the water flows back into the room from the outside avoid.

Das Gas kann dabei vorteilhafterweise ein Inertgas sein oder allgemein ein Schutzgas, das zumindest eine nach teilige chemische Reaktion mit dem metallenen Werkstoff bei der Ausführung des Schweißvorganges nicht eingeht.The gas can advantageously be an inert gas or generally a protective gas that is at least one after partial chemical reaction with the metal material not received during the execution of the welding process.

Bei größer werdender Arbeitstiefe im Wasser mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt der fortwährenden Dichtigkeit des Raums zunehmend Bedeutung zu, anderer seits muß aber auch in dieser großen Wassertiefe si chergestellt sein, daß das Gas das Wasser aus dem Hohlraum verdrängen kann und somit eine Abfluß bzw. Abströmmöglichkeit geschaffen werden muß, ohne daß der Andruckbereich der elastischen Dichtung am Werkstück davon beeinträchtigt wird bzw. dieser auch nur partiell unterbrochen wird. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, daß die Ringelemente mit einer Mehrzahl im wesentlichen rechtwinklig zur Kegelbasis verlaufenden Einschnitten versehen sind, wobei die einzelnen Lagen von Ring elementen in bezug auf die Einschnitte verdreht zuein ander angeordnet sind, so daß vom Raum zum Wasser ein im Querschnitt der Ringelemente gesehen ringartiger Abfluß bzw. Abströmkanal geschaffen wird.As the working depth in the water increases with the device according to the invention comes the continuous Tightness of space increasingly important to others on the other hand, it must also be in this great water depth be made sure that the gas removes the water from the Can displace cavity and thus a drain or The possibility of an outflow must be created without the Pressure range of the elastic seal on the workpiece is affected by it or only partially is interrupted. For this purpose, it is advantageous that the ring elements with a plurality essentially notches running at right angles to the base of the cone are provided, the individual layers of ring elements twisted with respect to the incisions are arranged so that from the room to the water in Cross section of the ring elements seen ring-like drain or discharge channel is created.

Vorteilhafterweise weist das äußerste Ringelement gegenüber den übrigen Ringelementen eine geringere Elastizität auf, so daß das äußere Ringelement quasi einen Stützring, der auch keine Einschnitte im vorange hend beschriebenen Sinne aufzuweisen braucht, bildet und der ggf. auch nur eine geringere Breite als die übrigen Ringelemente aufzuweisen braucht, beispielsweise die Hälfte der Breite. Mit diesem äußeren Ringelement kann somit vorteilhafterweise ein zu starkes Aufbiegen der vier Ringelemente beim Andrücken der gesamten Dichtung an das Werkstück verhindert werden.The outermost ring element advantageously has a lower one compared to the other ring elements Elasticity so that the outer ring element quasi a support ring that also has no incisions in advance needs to show, form and which may also be a smaller width than the rest Ring elements need to have, for example Half the width. With this outer ring element can thus advantageously an excessive bending of the four ring elements when pressing the entire seal to the workpiece can be prevented.

Die Öffnungen sind vorteilhafterweise über einen Gaszu führungskanal miteinander verbunden und sind über die scheibenförmige Oberfläche der Düseneinrichtung ver teilt, so daß vorzugsweise ein möglichst gleichmäßiges Verdrängen des Wassers aus dem Raum im Zuge des Ein satzes der Vorrichtung erreicht werden kann.The openings are advantageously via a gas supply guide channel and are connected via the disk-shaped surface of the nozzle device ver divides, so that preferably as uniform as possible Displacing the water from the room in the course of the on rate of the device can be achieved.

Prinzipiell ist es möglich, bei der im wesentlichen scheibenförmig ausgebildeten Düseneinrichtung das Loch für den Durchtritt des Laserstrahls an einer beliebigen geeigneten Stelle und mit beliebiger Form auszubilden, beispielsweise rechteckig, quadratisch oder rund, je nach Abhängigkeit des Laserstrahls oder der Mehrzahl gesonderter Laserstrahlbündel , die durch das Loch hindurch treten sollen.In principle, it is possible in the main disk-shaped nozzle device the hole for the passage of the laser beam at any suitable place and with any shape, for example rectangular, square or round, each depending on the laser beam or the majority separate laser beam passing through the hole to step through.

Vorteilhafterweise wird die Düseneinrichtung ein im wesentlichen zentrales Loch zum Durchtritt des Laser lichts aufweisen, wobei durch dieses Loch dann ein Strahlenbündel des Laserlichts oder mehrere parallel zueinander angeordnete Strahlenbündel hindurchtreten können, um beispielsweise auch das Werkstück flächig mit dem Laserlicht behandeln zu können, beispielsweise zur gezielten thermischen Nachbehandlung bzw. zur Nachver dichtung thermisch aufgebrachter Verschleißschutzschic hten oder dergleichen.Advantageously, the nozzle device is an essential central hole for the passage of the laser have light, then through this hole Beams of laser light or several in parallel pass through each other arranged beams can, for example, also with the workpiece to be able to treat the laser light, for example for targeted thermal post-treatment or post-processing seal thermally applied wear protection or the like.

Die Düseneinrichtung besteht vorteilhafterweise aus Metall oder einer Metallegierung und weist darüber hinaus vorteilhafterweise Befestigungseinrichtungen bzw. Elemente auf, um über diese mit der eigentlichen Laser austrittseinrichtung (Laserkopf) lösbar verbunden werden zu können.The nozzle device advantageously consists of Metal or a metal alloy and points over it advantageously also fastening devices or Elements on to about this using the actual laser exit device (laser head) are detachably connected to be able to.

Die Ringelemente selbst bestehen vorzugsweise aus beliebigen geeigneten elastomeren Werkstoffen, bei spielsweise Gummi.The ring elements themselves preferably consist of any suitable elastomeric materials, at for example rubber.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach folgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Aus führungsbeispieles im einzelnen beschrieben. Darin zeigen:The invention will now be described with reference to the following schematic drawings using an off management example described in detail. In this demonstrate:

Fig. 1 im Schnitt eine Laseraustrittseinrichtung und eine damit verbundene Düseneinrichtung in einer an ein im Wasser befindliches Werkstück über eine elastische Dichtung angedrückten Stellung, Fig. 1 in section, a laser emitting means and associated nozzle means in a pressed against an in-water workpiece via an elastic sealing position,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung und im Schnitt die Düseneinrichtung mit einer Mehrzahl im Randbereich der Düseneinrichtung angeordneter kegelstumpfoberflächenförmig strukturierter Ringelemente und Fig. 2 in perspective and in section, the nozzle device with a plurality of frustoconical surface-shaped ring elements and arranged in the edge region of the nozzle device

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung unter teilwei ser Weglassung bestimmter Abschnitte von Ringelementen die elastische Dichtung in Form einer Mehrzahl kegelstumpfoberflächenförmig strukturierter Ringelemente. Fig. 3 in perspective with partial omission of certain sections of ring elements, the elastic seal in the form of a plurality of frustoconically structured ring elements.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einer Laserstrahlaustrittseinrichtung (Laserkopf) 12, vergleiche Fig. 1, und einer damit über hier nicht dargestellte Schraubverbindungen verbundene, im wesentlichen schei benförmig ausgebildete Düseneinrichtung 13. Die Laserstrahlaustrittseinrichtung 12 ist von an sich konventio neller, allgemein bekannter Bauart und wird deshalb hier im einzelnen nicht weiter beschrieben, was ebenfalls für die Lasererzeugungseinrichtung, die hier überhaupt nicht dargestellt ist, gilt.The device 10 consists essentially of a laser beam exit device (laser head) 12 , see FIG. 1, and a substantially disk-shaped nozzle device 13 connected therewith via screw connections not shown here. The laser beam exit device 12 is of a conventional, generally known type and is therefore not described in further detail here, which also applies to the laser generating device, which is not shown here at all.

Die Düseneinrichtung 13 weist eine im wesentlichen kegelstumpfoberflächenförmig strukturierte Form auf, vergleiche auch Fig. 3, die die eigentliche elastische Dichtung 15 bildet. Die aus den einzelnen kegelstumpf oberflächenförmig strukturierten Ringelementen 20 gebildete elastische Dichtung 15 wird über einen im wesentlichen ringförmig ausgebildeten umlaufenden Rand 14 der Düseneinrichtung 13 mittels geeigneter Befesti gungsmittel, beispielsweise durch Schraubmittel oder durch Klebung, befestigt. Die einzelnen Ringelemente 20, vergleiche insbesondere auch Fig. 2, sind mit einer Mehrzahl im wesentlichen rechtwinklig zur Kegelbasis 21 und von der Kegelbasis 21 ausgehend verlaufenden Ein schnitten 22 versehen, die in etwa als Einschnitttiefe die Hälfte der Breite der Ringelemente aufweisen. Das äußerste Ringelement 20, vergleiche Fig. 3, ist nur halb so breit wie übrigen inneren Ringelemente 20 und weist keine Einschnitte auf. Das äußere Ringelement 20 weist gegenüber dem inneren Ringelement 20 eine geringere Elastizität auf und wirkt somit quasi als äußere Stütz lage. Somit kann das äußere Ringelement 20 ein zu starkes Aufbiegen der übrigen Ringelemente 20, hier im Beispiel vier eingeschnittene Ringelemente 20, verhin dern. Die einzelnen mit Einschnitten 22 versehenen Ringelemente 20 sind in bezug auf ihre Einschnitte 22 verdreht zueinander angeordnet, so daß eine quasi labyrinthartige Struktur geschaffen wird, durch die ein Gas 18, das durch Öffnungen 17 in den Raum 19 zwischen Düseneinrichtung 13 und Werkstück 16 gelangen kann, das Wasser 11 in den die Vorrichtung 10 und das Werkstück umgebenden Raum, der hier im Beispiel mit Wasser 11 gefüllt ist, verdrängen kann. Darauf wird unten noch im einzelnen weiter eingegangen werden.The nozzle device 13 has a substantially frustoconically structured shape, see also FIG. 3, which forms the actual elastic seal 15 . The elastic seal 15 formed from the individual frustoconically structured ring elements 20 is fastened via a substantially annular peripheral edge 14 of the nozzle device 13 by means of suitable fastening means, for example by screw means or by adhesive. The individual ring elements 20 , compare in particular also Fig. 2, are provided with a plurality of substantially at right angles to the cone base 21 and from the cone base 21 extending cuts 22 which have approximately half the width of the ring elements as a cutting depth. The outermost ring element 20 , see FIG. 3, is only half as wide as the other inner ring elements 20 and has no incisions. The outer ring member 20 has a lower elasticity than the inner ring member 20 and thus acts as an outer support layer. Thus, the outer ring member 20 can prevent excessive bending of the other ring members 20 , here in the example four incised ring members 20 . The individual ring elements 20 provided with incisions 22 are rotated with respect to their incisions 22 , so that a quasi-labyrinthine structure is created through which a gas 18 can pass through openings 17 into the space 19 between the nozzle device 13 and the workpiece 16 , The water 11 in the space surrounding the device 10 and the workpiece, which in this example is filled with water 11 , can displace. This will be discussed in more detail below.

Die scheibenförmig ausgebildete Düseneinrichtung 13 weist, wie erwähnt, eine Mehrzahl von Öffnungen 17 auf, die über die Oberfläche 24 der Düseneinrichtung 13 verteilt sind. Alle Öffnungen 17 sind mit einem im wesentlichen im Inneren der Düseneinrichtung 13 verlau fenden Gaszuführungskanal 23 miteinander verbunden, wobei der Gaszuführungskanal 23 über hier nicht geson dert dargestellte Anschlußmitte von außen mit Gas 18 versorgt werden kann, das dann über den Gaszuführungs kanal 23 über die einzelnen Öffnungen 17 in den Raum 19 gelangen kann, um das sich dort befindliche Wasser 11 über die labyrinthartig angeordneten Einschnitte 22 in das die Vorrichtung 10 und das Werkstück 16 insgesamt umgebende Wasser zu fördern.As mentioned, the disk-shaped nozzle device 13 has a plurality of openings 17 which are distributed over the surface 24 of the nozzle device 13 . All the openings 17 are connected to each other with a substantially inside the nozzle device 13 duri fenden gas supply duct 23, wherein the gas supply duct not geson 23 via here changed terminal center shown from the outside with a gas 18 supplied can be, that then via the gas supply channel 23 through the individual Openings 17 can get into the space 19 in order to convey the water 11 located there via the labyrinthine incisions 22 into the water surrounding the device 10 and the workpiece 16 as a whole.

Ist der Raum 19 dann völlig frei von Wasser 11, kann der hier nicht dargestellte Laserstrahl oder die hier nicht dargestellte Mehrzahl von geeignet zueinander angeord neten Laserstrahlenbündeln aus dem Loch 25 austretend auf das Werkstück 16 dämpfungsfrei geführt werden und es kann der Laserschweißvorgang oder aber die thermische Nachbehandlung bzw. Nachverdichtung thermisch aufge brachte Verschleißschutzschichten auf der Oberfläche des Werkstücks 16 ausgeführt werden, und zwar völlig unbe einflußt von Wasser 11, dennoch aber in einer äußeren Wasserumgebung, was bisher für Laserschweißung oder Oberflächenbehandlung mittels Laserlicht nicht möglich war. If the space 19 is then completely free of water 11 , the laser beam (not shown here) or the plurality of laser beams which are not shown here can be guided out of the hole 25 on the workpiece 16 without attenuation and the laser welding process or the thermal process can be performed Aftertreatment or densification thermally brought up wear protection layers are carried out on the surface of the workpiece 16 , and that completely unaffected by water 11 , but still in an external water environment, which was previously not possible for laser welding or surface treatment by means of laser light.

Zur Fokussierung des Laserlichts bzw. der Laserstrahl bündel kann der Abstand zwischen der Düseneinrichtung 13 und der Oberfläche des Werkstücks 16 durch eine hier nicht dargestellte Einrichtung, die nach Art eines Planetengetriebes ausgebildet ist und mit der Düsenein richtung 13 entsprechend zusammenwirkt, gezielt und von außen gesteuert, ggf. ferngesteuert, eingestellt werden.To focus the laser light or the laser beam bundle, the distance between the nozzle device 13 and the surface of the workpiece 16 by a device, not shown here, which is designed in the manner of a planetary gear and cooperates with the Düsenein device 13 accordingly, controlled and controlled from the outside , if necessary remote controlled.

Das auch als Schutzgas fungierende Gas 18 sollte in diesem Zusammenhang ein nicht reaktives Gas sein, - beispielsweise Inertgas. Der Druck des Gases 19 wird natürlich in Abhängigkeit der Wassertiefe, in der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gearbeitet wird, über hier nicht dargestellte Einrichtungen gesteuert, so daß fortwährend ein geringer Überdruck im Raum 19 gegenüber dem des die Vorrichtung 10 umgebenden Wassers 11 erreicht wird.In this context, the gas 18 which also acts as a protective gas should be a non-reactive gas, for example inert gas. The pressure of the gas 19 is of course controlled as a function of the water depth in which the device 10 according to the invention is operated, by means not shown here, so that a constant slight overpressure in the space 19 compared to that of the water 11 surrounding the device 10 is continuously achieved.

Es sei angemerkt, daß unter dem im Zusammenhang mit dieser Anmeldung verwendeten Begriff Schweißen auch Oberflächenbehandeln und/oder thermisches Behandeln von Werkstücken verstanden werden soll und umgekehrt.It should be noted that under the context of This application also uses the term welding Surface treatment and / or thermal treatment of Workpieces should be understood and vice versa.

BezugszeichenlisteReference list

10 Vorrichtung
11 Wasser
12 Laserstrahlaustrittseinrichtung (Laserkopf)
13 Düseneinrichtung
14 Rand
15 Dichtung
16 Werkstück
17 Öffnung
18 Gas
19 Raum
20 Ringelement
21 Kegelbasis
22 Einschnitt
23 Gaszuführungskanal
24 Oberfläche (Düseneinrichtung)
25 Loch 10 device
11 water
12 laser beam exit device (laser head)
13 nozzle device
14 edge
15 seal
16 workpiece
17 opening
18 gas
19 room
20 ring element
21 cone base
22 incision
23 gas supply duct
24 surface (nozzle device)
25 holes

Claims

1.Device for welding and / or treating workpieces by means of laser light in water, comprising a laser beam outlet device (laser head) to be positioned for the welding process in front of the welding site and a nozzle device which can be connected to this and which has several openings for the escape of gas into the having space between nozzle means and the workpiece, characterized in that the Laserstrahlaustrittseinrich processing is limited (12) from the substantially disc-like nozzle means (13), wherein the nozzle means (13) has a peripheral elastic seal (15) for pressing against the workpiece (16 ) and the seal ( 15 ) consists of several ring elements ( 20 ) structured in the shape of a truncated cone surface.

2. Device according to claim 1, characterized in that the ring elements ( 20 ) with a plurality of substantially perpendicular to the cone base ( 21 ) extending cuts ( 22 ) are provided, the individual layers of ring elements ( 20 ) with respect to the incisions ( 22 ) are arranged offset from one another.

3. Device according to claim 2, characterized in that the outermost ring element (20) against the other ring members (20) having a lower elasticity.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings ( 17 ) via a gas supply channel ( 23 ) are interconnected and on the disk-shaped surface ( 24 ) of the nozzle device ( 13 ) are distributed.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle device ( 13 ) has a substantially central hole ( 25 ) for passage of the laser light.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle device ( 13 ) consists of metal or a metal alloy.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ring elements ( 20 ) consist of an elastomeric material.

8. The device according to claim 7, characterized in that that the elastomeric material is rubber.