專利名稱：用于材料表面處理的具有耦合激光器的連續(xù)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
地板磚以及其它工業(yè)和技術(shù)、傳統(tǒng)和高性能陶瓷的生產(chǎn)，其中 的 一些采用現(xiàn)有^支術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
耐火材并牛的加工。
建筑和纟支術(shù)3皮璃的加工。
生產(chǎn)涂料。
改變材沖牛的表面。
背景技術(shù)：
自乂人幾十年前商業(yè)化激光沖殳入4吏用以來(lái)，實(shí)際上就已經(jīng)采用激 光進(jìn)行材料的處理。使用激光對(duì)各種各樣的材料進(jìn)行的切割、標(biāo)記 和焊接操作，如今在許多工業(yè)部門是常見的事，并且有高性能的商
業(yè)4b系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中。激光對(duì)于高產(chǎn)工藝(highly productive process )的可靠性、靈活性和適應(yīng)性，連同激光l是供的其他益處(尤 其是殘余物減少和更健康的工作環(huán)境)，以及它們的逐漸小型化和 提高的效率，預(yù)示著其對(duì)于一般材料工業(yè)中的新型轉(zhuǎn)化工藝 (transformation process )的適應(yīng)寸生顯著4是高。
對(duì)本發(fā)明涉及的，通過背景技術(shù)而描述的科學(xué)和技術(shù)背景概括 如下陶瓷材料的生產(chǎn) 一般與高溫有關(guān)，而高溫是與各種所需的組
分、樣丈結(jié)構(gòu)及其性能有關(guān)的特定燒結(jié)工藝的特征[Introduction to Ceramics, W.D. Kingery, H.K. Bowen， D.R. Uhlmann, Wiley, New York (1976)， 2nd Edition]。例如，在瓷石t工業(yè)中，用于鋪地和覆面 (cladding)的大多數(shù)產(chǎn)品通常具有1100 1300。C的燒結(jié)溫度。為了 生產(chǎn)工業(yè)數(shù)量的這些產(chǎn)品，最近幾十年已經(jīng)開發(fā)出了非常長(zhǎng)的連續(xù) 爐(連續(xù)式力口熱爐或前進(jìn)式干燥爐，continuous furlace ),其中基于 陶瓷輥的使用來(lái)支撐和傳送部件。
這段時(shí)期獲得的最大進(jìn)步大概是一次燒結(jié)法(single-firing)的
使用多次燒結(jié)(multiple firing )以及允許部件在單一工序中進(jìn)行裝 飾(生色，decorate )和壓實(shí)(consolidate )才是供了可能性。[Materias Primas y Aditivos Cerdmicos， L. Sdnchez-Mufioz and J.B. Carda Castel16， Enciclopedia Cer&mica, tome II. 1. Faenza Editrice Ibdrica, S丄.，Castell6n (2002)]。盡管結(jié)果已經(jīng)是令人滿意的并且在許多情況 下是激動(dòng)人心的，然而這種技術(shù)水平看起來(lái)已經(jīng)到了要革新的程 度，只有質(zhì)量改變才能使改善陶瓷材料的特性成為可能，從而使它 們與近年來(lái)已得到相當(dāng)革新的其他選擇(例如，化合物)相比仍然 具有竟?fàn)幜Esmaltes y Pigmentos Cerdmicos, P. Escribano L6pez, J. B. Carda Castel16, E. Cordoncillo Cordoncillo, Enciclopedia Cerdmica， tome 1, Faenza Editrice Ib6rica， S丄.，Castell6n (2001)]。
要獲得具有顯著改善的特性和性能的產(chǎn)品，引人注目的方法是 提高表面上的燒結(jié)溫度。然而，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，需要不對(duì)陶瓷 材泮+的本體造成過熱的非傳統(tǒng)處理方式，其中陶瓷材料的整體穩(wěn)定 性建立在先前提及的溫度范圍內(nèi)。任何對(duì)表面處理溫度的提高必然 意p未著供熱中的4支術(shù)改變，因?yàn)閭鹘y(tǒng)爐(conventional kiln )對(duì)部件 均勻加熱，是為了避免張力和由此發(fā)生的變形和/或開裂，這通常會(huì) 通過各種叾皮石f而退變?yōu)椴牧系姆纸?。激光是用于結(jié)合至自動(dòng)化工業(yè)過程的最可行的技術(shù)之一，另
夕卜，其容"i午選擇寸生;l也力口^i才才沖牛表面[Laser Applications in Surface Science and Technology, H.-G. Rubahn， Wiley， Chichester (1999)]。 在 i午多不同的工業(yè)部門，包4舌冶金[J. de Damborenea， Swr/ace wot/折c加.o" q/" weto/s /z(g"/ power /"sera, Surface & Coatings Technol. 100-101 (1998) 377-382]、聚合物[C.-M. Chan, T.-M. Ko, H. Hiraoka， 尸o/;vwer sw^/hce mot/i/ c加'ow / /aswas —oforn1, Surface Science Reports 24 (1996) 1-54]、木材[B. H. Zhou, S. M. Mahdavian, 五x/ e"'W"iewto/ awcf Aeoredca/ cwa/jv^es o/" c威/"g wcw-wef"〃/c w"&由/s /ow power C(92-/o5^ J. Materials Processing Technol. 146 (2004) 188-192]、電子陶資[W. Pierre, A. Rushton, M. Gill, P. Fox, W. O'Neill, Few加eccwt/ /oser w/cmstrw"w/wg a/訓(xùn),77a ceraw/c, Appl. Surf. Sci. 248 (2005) 213-217]等部門中使用 激光。激光基本上用于標(biāo)記、切割、表面處理和焊接[K. Sugioka et al, /Uvarwcet/附a er/a/s / race肌'wg 6ayec/ /wtera"/ow o/ /awer 6eaw a wWww， J. Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 158 (2003) 171-178; UV laser marking in III-Vs Review 17 (2004) 30; J. Qi, K. L Wang, Y. M. Zhu, A study on the laser marking process of stainless steel， J. Mater. Processing Technol. 139 (2003) 273-276]。
從本發(fā)明的觀點(diǎn)來(lái)看，最接近的現(xiàn)有技術(shù)(nearest approximation )包括由作者發(fā)表并在其實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的有關(guān)共晶陶瓷 [A. Larrea， G. F. de la Fuente, R. I. Merino, V. M. Orera， Zr<92-」/2C^ GrawA ￡We"/c / /ato / r。(iwcet/ /oser prac^s^/wg, J. Eur. Ceram. Soc. 22 (2002) 191-198]和有關(guān)超導(dǎo)體[M. Mora, J. C. Diez, C. I. L6pez-Gasc6n, E. Martinez, G. de la Fuente, IEEE Trans. Appl. Supercon. 13(2003)3188-3191]的研究。盡管如此，與本文中所描述 的內(nèi)容相比，在這些情況下所使用的方法和i殳備以及光學(xué)系統(tǒng)(光 學(xué)器件，optics)方面，仍然存在著本質(zhì)上的不同。實(shí)際上，除了光學(xué)裝置和部件的加熱之外，掃描激光系統(tǒng)，代表著它們之間的關(guān)鍵 性差異。
盡管我們認(rèn)為它們不會(huì)影響本發(fā)明的新穎性，然而這里我們?nèi)?br> 將提及兩個(gè)專利文獻(xiàn)EP 0836405 (德國(guó)優(yōu)先權(quán)DE 4316829) "Method and arrangement for surface treatment with temperature control, particularly for superficial hardening with laser radiation"(用 于使用溫度控制進(jìn)行表面處理，特別是用于使用激光輻射進(jìn)行表面 石更4匕的方法和裝置)和西班牙ES 2170525 (來(lái)自標(biāo)明西班牙的歐洲 專利并且其又基于US 944428的優(yōu)先斥又)"Method for connecting surface mount components to a substrate"(用于"I尋表面裝酉己吾M牛連才妻 于襯底的方法)。前者提出的問題與本發(fā)明所考慮的問題相似，但 4又在激光束的應(yīng)用方面與本發(fā)明一致；后者4吏用激光束以4是高由爐 所4是供的用于處理部件的能量，然而由于尋求的目的不同，4喿作方 式與本發(fā)明完全不同。

發(fā)明內(nèi)容
在諸如陶瓷工業(yè)的工業(yè)部門中(其中供熱(熱源)基本的)， 激光技術(shù)能夠提供大規(guī)模的表面處理，從傳統(tǒng)技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看這在 先前是無(wú)法想象的。本發(fā)明通過將激光器引入傳統(tǒng)的處理系統(tǒng)中，
在能量消耗和C02排放方面提供益處，這使過去不能獨(dú)立發(fā)展的工
藝在經(jīng)濟(jì)上具有吸引力并且有利可圖，并且同時(shí)完成采用現(xiàn)有4支術(shù) 而不可能完成的新工藝。
本發(fā)明的系統(tǒng)目標(biāo)是由通過傳統(tǒng)的光學(xué)裝置(光學(xué)手段，叩tical means)連接有激光器的連續(xù)爐構(gòu)成，其容許在各種光學(xué)-機(jī)械構(gòu)造 中用激光束掃描對(duì)部件進(jìn)行表面處理，光學(xué)4幾械構(gòu)造除了其他之 外，只于應(yīng)于以下中的4壬一項(xiàng)
采用固定焦3巨透4竟的才全流計(jì)系統(tǒng)。 采用平面透4竟的枱r流計(jì)系統(tǒng)。
圓柱形透4竟系統(tǒng)。
4旭物線-凸4竟系統(tǒng)。
用于在上表面和下表面上平行地、連續(xù)地以及對(duì)稱地進(jìn)行處 理的光束分裂系統(tǒng)。
具有平面4竟的上述系統(tǒng)的組合。
本發(fā)明應(yīng)用聚焦在部件上的激光輻射，同時(shí)通過傳統(tǒng)加熱維持 部件本體處于^f氐溫下，能夠在表面上達(dá)到非常高的溫度(高達(dá)3000 。C)。這使得能夠獲得具有高機(jī)械或功能性能(電子、光學(xué)等)的 涂層，例如具有目前所不能達(dá)到的高熔點(diǎn)的特殊釉料(special glaze )。這樣，通過降低部件本體的溫度，除了可以減小處理系統(tǒng) 的大小之外，能夠?qū)崿F(xiàn)工序中的能量耗損和co2排放中的高節(jié)省。


圖1.本發(fā)明的爐對(duì)象(爐體)的示意圖。 圖2.陶瓷部4牛的掃描系統(tǒng)的圖示。 圖3.激光發(fā)射系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖4.當(dāng)激光束產(chǎn)生虛線時(shí)掃描區(qū)域的寬度的特寫。
具體實(shí)施例方式
<吏用才企;充計(jì)4竟(galvanometric mirror) 乂人而用5敫光束掃4笛具體 的材料表面的設(shè)備(裝置)是眾所周知的。這能使表面達(dá)到幾千攝 氏度的溫度，并由此實(shí)現(xiàn)多種目標(biāo)。然而，令人驚訝的是，人們已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)釆用該技術(shù)用于陶瓷和其他相似類型的部件時(shí)，盡管能夠達(dá)到所需的溫度，然而結(jié)果卻完全不令人滿意，這是因?yàn)?，由?在表面上產(chǎn)生機(jī)械張力和粗糙導(dǎo)致表面開裂。
同樣，用作加熱、處理和轉(zhuǎn)化材料的系統(tǒng)的爐多年來(lái)也已經(jīng)為 人所知。引入合適類型的儀器能夠4吏爐更為有效地纟皮使用和控制。 然而，在某些爐中進(jìn)行的工藝中，可發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，其導(dǎo)致產(chǎn)生不 需要的材料性能。在其他情況下，極大的物理差異，如材料的熔點(diǎn)， 使得不可能僅使用傳統(tǒng)爐來(lái)實(shí)施某些工藝。
由本發(fā)明發(fā)明人所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知，如果從開始就采用
以下參數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些問題將不存在
1. 在用激光束處理部件的表面之前和之后，在傳統(tǒng)爐中以^f氐 于其熔點(diǎn)達(dá)幾百度的溫度加熱部件。這可防止開裂。
2. 激光束應(yīng)4又在部件的一條線的上方以擺動(dòng)方式移動(dòng)。掃描 表面應(yīng)通過部件垂直于掃描線的機(jī)械行進(jìn)而實(shí)現(xiàn)。這將防止粗糙。
3. 掃描必須超過如圖2的B-B，截面中所示的部件邊多彖(部4牛 側(cè)邊)。這將防止微-開裂和較小粗糙。
4. 激光束發(fā)生器的類型必須根據(jù)材料進(jìn)行選擇，從而防止由 激光束提供的能量由于"顏色" 一致而^皮表面吸收。
圖1和圖2示出了本發(fā)明的設(shè)備對(duì)象的非常簡(jiǎn)略的圖示。基本 上，其由護(hù)道(拉撥機(jī)或工作臺(tái)，bench) l組成，其包括用于傳送 待處理陶瓷部件6的傳統(tǒng)系統(tǒng)(在圖中描繪為滾柱式輸送裝置
(roller conveyer )， 3 ),陶資部<牛6通過開口 2引入4專纟克爐4中。 爐在其頂部具有專用功能部件(特定特征，special feature)進(jìn)口 5
(稍微水平傾斜)，從而允許激光束通過它并落到待處理的陶瓷部件6上(在圖2的立面圖中更清楚地顯示)。進(jìn)口 5的傾斜i殳計(jì)是 為了使?fàn)t的輻射(在約50(TC的溫度下)，尤其是部件6的輻射(甚 至比爐更熱)，被大多數(shù)提取出來(lái)。
圖2示出了本發(fā)明的主要組件，包4舌一個(gè)平面圖和兩個(gè)截面圖 (A-A，和B-B'),示出了如刊1吏用激光束發(fā)生系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)器 (deflector)生成一個(gè)扇面，其越過陶瓷部〗牛6的表面邊纟彖，在陶
瓷對(duì)象的表面上產(chǎn)生一條"熱"線，當(dāng)由滾柱3或其等同傳送系統(tǒng)
所傳送的部件向前4于進(jìn)時(shí)該"熱"線向后移動(dòng)。
夕卜殼(爐封，enclosure) 4通過電阻或氣體或燃料燃燒進(jìn)行加 熱，并且是絕熱的以便提高能量效率。外殼分為具有獨(dú)立溫度控制 的不同區(qū)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)于加熱和冷卻溫度所需要的值。
如所^是及的，所述外殼具有用于引入激光束的合適開口 ，以及 運(yùn)送〗寺處理部件的傳送系統(tǒng)。傳送速度可變化，并才艮據(jù)處理材:扦和 所執(zhí)行的工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)。
激光發(fā)生系統(tǒng)及其偏轉(zhuǎn)器
盡管單獨(dú)來(lái)看該系統(tǒng)是基于工業(yè)設(shè)備(commercial unit)的， 然而由于其形成了本發(fā)明的組件(assembly)的重要部分，因而有 必要對(duì)其進(jìn)行描述并針對(duì)本發(fā)明的組件對(duì)其進(jìn)行改裝。該系統(tǒng)包 括
輻射發(fā)生和發(fā)射腔。這可以具有發(fā)射從紫外線到紅外線不同 輻射的不同類型。最常見的是那些對(duì)應(yīng)于約10.6 pm的C02激光器， 以及包括0.8 |dm l.l pm波長(zhǎng)的不同形式的二極管激光器和Nd激 光器。
發(fā)射光束的操控。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的基本原理，即部件的 纟戈寸生才34苗，戶斤述43對(duì)苗通過沖企;庇i十系纟充(galvanometer system)或通過一 系列使光束成形并使其變得適合于工藝類型、處理材料和所用 激光的透鏡組合來(lái)實(shí)施。
圖3示出了可適用于本發(fā)明目的的一種方式的簡(jiǎn)圖。為了清楚 的目的，我們應(yīng)該指出，該圖未遵循4壬4可比例。
激光源7發(fā)射所選類型的輻射(標(biāo)記為鋸齒形線)，其落在組 件的第一4竟8上；該4竟可以通過4企流計(jì)系統(tǒng)4呆持固定或關(guān)于軸AB 擺動(dòng)從而將光束傳送至與前一個(gè)相似的第二4竟9,第二鏡9 ^f吏激光 落在透4竟10上，透4竟10又—尋光束引至部件6上方(在部件6上方 實(shí)施該工藝)。當(dāng)4竟9關(guān)于其CD軸擺動(dòng)時(shí)，其4吏光束的焦點(diǎn)在點(diǎn)線 11的EF部分上移動(dòng)，該部分寬于部4牛6的寬度。通過光束掃描而 產(chǎn)生的加熱可以在部件6的表面上形成熔化材一+的帶12(或者如果 這是目標(biāo)，則進(jìn)行熱處理)。這種方式，通過將光束掃描與部件6 的移動(dòng)相結(jié)合， -使整個(gè)表面都進(jìn)^f于所期望的熱處理。
如所提及的，可選地，鏡8還可以關(guān)于其軸AB通過兩種擺動(dòng) 的組合來(lái)進(jìn)行擺動(dòng)，以這種方式激光束的掃描產(chǎn)生4居齒形線13 (如 在圖4的下圖中所示)，而不是產(chǎn)生圖3 (和圖4的上圖)的直線 11，其導(dǎo)致熱處理區(qū)12的寬度的增加。
當(dāng)對(duì)巴本發(fā)明應(yīng)用于大尺寸的部件時(shí)，到達(dá)部件邊端的光束由于 離光學(xué)中心較遠(yuǎn)而傳送較少的能量，而通過安裝平面鏡可解決該問 題。
4空制系統(tǒng)
整個(gè)系統(tǒng)包括如下所述用于控制所需強(qiáng)度、發(fā)射時(shí)間、輻射的 停留和移動(dòng)的計(jì)算機(jī)軟件一旦系統(tǒng)已安裝，操作的第一步涉及對(duì)一般參數(shù)(general parameter)的設(shè)置。這些一般參數(shù)包括
工4乍面禾口、，引入二維值，以及
焦3巨，即透4竟和才喿作部件(work piece )之間的3巨離。
接著，選擇光束移動(dòng)的類型。
軟件(商業(yè)化)提供了不同的可能性；例如，可以使用其中光 束沿連續(xù)線4亍進(jìn)的向量才莫式(vector mode )。
最后，設(shè)置功率參數(shù)。
在該階,殳，i殳定以下參lt的值
占空比(duty cycle)的值，該值是每脈沖光束的發(fā)射-停留 時(shí)間(次凄t， times)的百分比。
工作頻率，該值代表光束每秒發(fā)射-關(guān)閉的次數(shù)。
光束速度，是光束的速度的值，以m/min計(jì)。
輸入這些參數(shù)之后，將其儲(chǔ)存在文件中，并給出初始循環(huán)次序 (cycle order )。
實(shí)施例
接下來(lái)，我們描述在激光爐中對(duì)工業(yè)感興趣的陶瓷材料進(jìn)行的 典型處理。由具有泥釉(slip )和絹印(serigraphy )的紅色粘土支 撐(red paste support )組成的部件引入激光爐的預(yù)熱區(qū)。部件的載 體由移動(dòng)的滾柱構(gòu)成，其為部件通過爐的不同區(qū)域i殳置小于8m/h 的速度。該爐是傳統(tǒng)類型的，其中部件進(jìn)行線形移動(dòng)，并且通過電元件
進(jìn)行力o熱；針對(duì)本實(shí)驗(yàn)專門使用了 Nanetti⑧品牌的電爐，型號(hào) ER-20。線形移動(dòng)是通過一系列的滾柱(由適合于爐的工作溫度的 材料制成)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其通過傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)-減速器-小齒輪-鏈機(jī)械系 統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。爐分成四個(gè)區(qū)，其中從室溫到所需的最大值(其可以 是1300。C)，對(duì)溫度進(jìn)行控制，目的是保證爐對(duì)各個(gè)處理正確的值。 這種控制是采用熱電偶和可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其指示和確立每 個(gè)區(qū)中的力o熱和冷卻工藝的溫度j直。
爐外殼在其頂部具有進(jìn)口 (稍微水平傾斜)，其能夠使激光束 穿過它而落到4寺處理的部件上。
單獨(dú)控制加熱區(qū)和冷卻區(qū)的溫度，以;漠?dāng)M工業(yè)爐中的循環(huán)。如 所才是及的，通過在爐頂部的水平進(jìn)口將激光束引入加熱區(qū)。當(dāng)部件 穿過所述區(qū)域時(shí)，該激光束通過在部件上方進(jìn)4亍掃描來(lái)發(fā)揮作用。 部件遵照由該爐建立的循環(huán)，以恒定速度移動(dòng)，其中加熱和冷卻曲 線通過施加于不同爐區(qū)的溫度和其中部件的傳送速度來(lái)確定。在該 實(shí)施例中用于部件的熱區(qū)的溫度大約為600°C,而工藝結(jié)果與通過 工業(yè)設(shè)備的傳統(tǒng)方法所獲得的結(jié)果沒有區(qū)別，在傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備中如 果不使用激光，則必須達(dá)到130(TC的溫度。在該具體情況下，本方 法的優(yōu)點(diǎn)在于以下事實(shí)爐溫度比工業(yè)過程中的溫度^f氐幾百度，結(jié) 果節(jié)省了能量，并大量減少了燃燒工藝(用于加熱所述爐)所產(chǎn)生 的二氧化石灰排;故。部件的尺寸大約為10cm寬x20cm長(zhǎng)，8mm厚。
所用系統(tǒng)為通過無(wú)線電頻率激發(fā)的功率為3 00W的C02激光發(fā) 生器。該激光器以其RTC 3 PC 4妄口卡(interface card )裝有Scanlab
檢流計(jì)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)部件進(jìn)行表面處理的通過傳統(tǒng)的光學(xué)裝置連接有激光器的連續(xù)爐，其中表面溫度可以達(dá)到3000℃，同時(shí)所述部件的其余部分保持在較低的溫度下，其特征在于通過激光束發(fā)生器，垂直于所述部件移動(dòng)的方向進(jìn)行線性掃描，所述部件在其通過所述爐的路徑上，在越過所述激光束的掃描線之前，依次進(jìn)行程序化加熱，當(dāng)所述部件越過所述掃描線時(shí)，產(chǎn)生其中達(dá)到峰值溫度的區(qū)域(12)，這是由于所述部件的行進(jìn)從前至后穿過所述整個(gè)表面，當(dāng)所述整個(gè)部件經(jīng)過所述掃描線時(shí)，它進(jìn)入所述爐的一個(gè)區(qū)，其中所述程序化溫度逐漸降低，使得當(dāng)所述部件出爐時(shí)不會(huì)經(jīng)歷驟冷，表征所述爐工作的工作條件如下1)在對(duì)所述部件進(jìn)行處理之前和之后，通過所述激光束的掃描在處于比將在待處理的所述表面上實(shí)現(xiàn)的溫度低幾百度且始終低于所述部件的熔點(diǎn)的溫度下的所述爐中加熱所述部件，2)所述激光束必須僅在一條固定線上以擺動(dòng)方式移動(dòng)，并且所述整個(gè)表面的掃描是通過所述部件的機(jī)械行進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的；3)所述掃描必須超過所述部件的邊緣。4)所述激光束發(fā)生器的類型必須為與所述部件表面的不同顏色相適合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接有激光器的連續(xù)爐，特征在于，通過電元件或氣體或燃料燃燒進(jìn)行加熱的爐外殼(4)是絕熱 的以使j是高能量效率，并^皮分成具有獨(dú)立溫度控制的不同區(qū)以 1更實(shí)現(xiàn)對(duì)于加熱和冷卻所需的4直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的連接有激光器的連續(xù)爐，特征在 于，所述外殼(4)在它的頂部具有作為專用功能部件的進(jìn)口(5)(稍微水平傾斜)，以使所述激光束可以通過其并落到待 處理的所述部件(6)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的連接有激光器的連續(xù)爐，特征在 于，用于產(chǎn)生激光輻射的所述系統(tǒng)及其偏轉(zhuǎn)器包括輻射發(fā)生和發(fā)射腔，其可以為發(fā)射從紫外線到紅外線不 同輻射的不同類型，最常見的類型是那些對(duì)應(yīng)于約10.6 pm的 C02激光器、以及涵蓋0.8 fam 1.1 )iim波長(zhǎng)的不同形式的二極 管激光器和Nd激光器，所述發(fā)射光束的操控，以便實(shí)現(xiàn)所述部件的線性掃描， 其是本發(fā)明的基本原理，且其可通過不同的光學(xué)-機(jī)械構(gòu)造， 優(yōu)選通過4企流計(jì)系統(tǒng)或通過一 系列4吏所述光束成形并^f吏其變得適合于工藝的類型、處理的材^h和所用的激光的透#;組合來(lái) 實(shí)施。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的連接有激光器的連續(xù)爐，特征在 于，所述組件包括用于控制所述輻射的所需強(qiáng)度、發(fā)射時(shí)間、 4亭止和移動(dòng)的計(jì)算才幾系統(tǒng)，包4舌a) —般參數(shù)的設(shè)置工作面積(待處理的所述部件的尺 寸)和焦距(所述透鏡和所述工作部件之間的距離)，b) 光束移動(dòng)的類型商業(yè)設(shè)備的程序使得可以選擇其中 所述光束沿著連續(xù)的直線行進(jìn)的向量模式，或者產(chǎn)生連續(xù)鋸齒 線的另一種模式，c) 功率參凄史占空比的值，即，每個(gè)月永沖所述光束的發(fā) 射-停止時(shí)間的百分比；工作頻率(所述光束開/關(guān)的次數(shù))； 以及光束速度(以m/min計(jì)的掃描速度)。
全文摘要
本文披露了一種通過傳統(tǒng)的光學(xué)裝置連接有激光器的連續(xù)爐(4)，其可以對(duì)部件進(jìn)行表面處理，利用其可以在所述表面上實(shí)現(xiàn)達(dá)到3000℃的溫度，同時(shí)該部件的其余部分處于顯著較低的溫度。對(duì)爐中的部件加熱至達(dá)500℃級(jí)別的溫度，經(jīng)由開口(5)，對(duì)該部件施加激光束，垂直于部件的移動(dòng)方向掃描出一條線，以便通過部件的機(jī)械行進(jìn)使整個(gè)表面都被掃描。這種掃描應(yīng)該延伸超出部件的側(cè)邊。這種類型的激光束發(fā)生器必須制成為與部件表面裝飾的各種顏色相適合。所述爐分成不同的區(qū)，具有獨(dú)立的溫度控制，用于成功地獲得用于加熱和冷卻而所需的值。產(chǎn)生激光輻射的系統(tǒng)及其偏轉(zhuǎn)器包括輻射發(fā)生/發(fā)射腔(CO₂激光器，約10.6mm，或其不同種類的二極管或Nd激光器)和發(fā)射光束處理系統(tǒng)，其可以由多個(gè)檢流計(jì)或一系列透鏡組合的系統(tǒng)構(gòu)成，用于成功地使光束成形并以適合于工藝類型、材料處理以及激光使用的方式施加該光束。
文檔編號(hào)B23K26/42GK101410220SQ200780011481
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者格爾曼·弗朗西斯科·富恩特萊斯, 路易斯·卡洛斯·埃斯特帕米蘭 申請(qǐng)人:西班牙高等科研理事會(huì)