LASAL. Gase für die Lasertechnologie

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1 LASAL Gase für die Lasertechnologie

2 Beim Laserschneiden werden Schnitte mit höchster Präzision und Wirtschaftlichkeit erzeugt. Die Wahl des Gases und des Gasversorgungssystems ist von entscheidender Bedeutung.

3 Die Lasertechnologie kommt in der heutigen Industrie weit verbreitet zur Anwendung. In der Metallbearbeitung hat sich das Laserschneiden als präzises, wirtschaftliches Standardverfahren etabliert und bildet heute die am weitesten verbreitete Laseranwendung. Das Laserschweissen wird in der heutigen Fertigung schon vielfach eingesetzt und erschliesst sich laufend neue Anwendungsgebiete. Verschiedene Lasertypen kommen in der heutigen Fertigung zum Einsatz. CO 2-Laser benötigen für ihren Einsatz so genannte Lasergase, was bei den an- deren Lasertypen nicht der Fall ist. Carbagas bietet Ihnen mit der Produktlinie LASAL TM Gase und Gasgemische an, die den Qualitätsanforderungen der Laserhersteller entsprechen und speziell für den Bereich Laser hergestellt und eingesetzt werden. Zum Laserschneiden und Laserschweissen werden je nach Anwendung und zu verarbeitendem Werkstoff verschiedene Prozessgase eingesetzt. Von den Armaturen bis zum gesamten Gasversorgungssystem bieten wir Ihnen auch individuelle, effiziente und sichere Lösungen, welche die geforderte Reinheit der Gase bis zur Verbrauchsstelle sicherstellen. Mit unseren Dienstleistungen profitieren Sie von einem kompletten Angebot, das für die optimale Wirtschaftlichkeit Ihrer Investition in die Laseranwendung sorgt. Prinzip-Schema: Gase in den Laseranwendungen Laserquelle Teilreflektierender Spiegel Umlenkspiegel Total reflektierender Spiegel Lasergas (CO 2, N 2, He) Spülgas (N 2) Prozessgas (N 2, O 2, He, Ar...) Vorschub Fokussierlinse

4 Lasergase Lasergase (Resonatorgase) für CO 2 -Laser Auch kleine Mengen an Verunreinigungen im Lasergas beeinträchtigen die Wirkung des Lasers. Bei CO 2-Lasern wird im Resonator, in dem sich das Laserlicht bildet, ein Gasgemisch eingesetzt. Untersuchungen in Forschungs- und Entwicklungszentren von Air Liquide haben gezeigt, dass Feuchtigkeit, Kohlenwasserstoffe und Partikel im Lasergas besonders negative Wirkungen auf die Leistung des Lasers haben. Die LASAL TM -Lasergase werden deshalb mit kontrollierter Reinheit geliefert, um eine hohe und stabile Laserleistung und lange Lebensdauer der optischen Teile sicherzustellen. Auswahl und Qualität der Lasergase stabilisieren und optimieren die zur Verfügung stehende Leistung und bestimmen somit die Zuverlässigkeit der Laserquelle. Die Lasergase werden für alle gängigen CO 2-Laser als Einzelgase für Laser mit integrierten Mischanlagen sowie als fertige Gasgemische angeboten. Mit der Entwicklung der Laserquellen wurde auch die LASAL TM -Produktlinie kontinuierlich erweitert und verbessert. Für höchste Qualitätsansprüche weisen die LASAL TM -Gase ge ringste Verunreinigungen wie Feuchtigkeit, Kohlenwasserstoffe und Festpartikel auf. Die LASAL TM -Qualität 100% Homogenität Kohlenwasserstoffe < 1 ppm H 2O < 3 ppm Daraus lassen sich in der Praxis folgende Vorteile ableiten: Hohe Leistung und Stabilität des Laserstrahls durch niedrige H 2O- und Kohlenwasserstoff-Werte. Vermeidung gasbedingter Störungen wie: Beschädigung der Laseroptik Unnötige Wartungen und Ausfallzeiten Leistungsschwankungen Unsere Lasergase Resonator Typ Zusammensetzung in Vol. % CO 2 He N 2 O 2 CO Xe Lasal Lasal Lasal Lasal 41 Bystronic ByVention Lasal P51 Trumpf Lasal 53 Rofin Sinar / Coherent Lasal 83 Amada, Fancu, LVD Lasal 201 Rofin DC-0XX

5 LASAL TM -Gase und -Gasgemische sind der Garant für die Zuverlässigkeit der Laserquelle, sie erhöhen die Lebensdauer von Optik, Spiegeln und Linsen.

6 Laserschweissen Das Laserschweissen erlaubt eine gezieltere Wärmeeinbringung, einen geringe ren Verzug sowie eine höhere Schweissgeschwindigkeit als konventionelle Schweissverfahren. Das Laserschweissen ist in der heutigen Fertigung schon weit verbreitet und wird in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Beim Laserschweissen wird ein fokussierter Laserstrahl auf die zu bearbeitende Fügstelle gerichtet. Gegenüber konventionellen Schweissverfahren kann damit vor allem eine geringere und gezieltere Wärmeeinbringung, ein geringerer Verzug und eine höhere Schweiss geschwindigkeit erzielt werden. Beim Laserschweissen werden Schutzgase als Prozessgase eingesetzt. Schweissverfahren Wärmeleitungsschweissen Beim Wärmeleitungsschweissen wird der Werkstoff nur an der Oberfläche aufgeschmolzen. Die Intensität beim Wärmeleitungsschweissen genügt zum Aufschmelzen, jedoch nicht zum Verdampfen der Werkstoffe. Die Schweisstiefe beim Wärmeleitungsschweissen ist auf einige Zehntelmillimeter beschränkt. Einsatzgebiete: Hauptsächlich mit gepulsten Nd:YAG-Lasern zur Fertigung von Bauteilen in der Elektronik-Industrie. Tiefschweissen Bei ausreichender Energiedichte erhitzt der Laserstrahl das Material so stark, dass dieses an der Oberfläche des Werkstückes verdampft. Durch das Verdampfen des Materials entsteht ein Dampfkanal «key-hole». Der Dampfkanal ist von einer flüssigen Phase umgeben. Durch die Vorwärtsbewegung des Schweisskopfs erstarrt die Schmelze an dessen Rückseite.

7 Die gezielte Anpassung der Prozessgase an den Werkstoff und die jeweilige Laserquelle sichert die Qualität und eine wirtschaftliche Verarbeitung. Schutzgase zum Laserschweissen Die Schutzgase beeinflussen mit ihren unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften entscheidend den Prozessverlauf beim Laserschweissen. Beim Schweissen mit CO 2-Lasern werden gewöhnlich Helium oder Mischgase von Helium und Argon eingesetzt. Helium verhindert die Bildung von Plasma oberhalb des Schmelzbades. Bei anderen Lasertypen entsteht keine derartige Plasmabildung. Die Wahl des Schutzgases ist somit nicht eingeschränkt. Neben Helium und Argon können auch spezielle Gasgemische von Vorteil sein. Air Liquide hat eine grosse Vielfalt dieser auf die jeweilige Anwendung zugeschnittenen Gemische unter der Produktlinie LASAL TM entwickelt. Die Schutzgase dienen zum Schutz der Schmelze gegen die Einwirkung von Luft zum Schutz der optischen Teile der Ausgangsdüse gegenüber Rauch und Spritzern zur Minimierung der Plasmabildung beim CO 2-Laser zur Beeinflussung von Form und Eigenschaften der Schweissnaht Ihre Vorteile Bessere Energieeinkopplung Konzentriertes, stabiles Plasma Intensiver Einbrand Günstige Einbrandform Glatte Nahtoberflächen Geringe Poren- und Rissbildung Kaum Spritzer Technische Unterstützung Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Schutzgase verfolgt konsequent das Ziel, einen Beitrag zur Qualitäts- und Wirtschaftlichkeitserhöhung zu leisten. Nur durch die Abstimmung der Schweissschutzgase auf die eingesetzten Schweiss parameter können optimale Ergebnisse erzielt werden. Nutzen Sie unsere Erfahrungen. Vor Ort analysieren wir Ihre Prozesse und beraten Sie gern, wie Sie Ihre Ergebnisse beim Laserfügen verbessern können.

8 Laserschneiden Das Laserschneiden ist die am weitesten verbreitete Laser anwendung. Beim Laserschneiden unterscheidet man folgende drei Schneidverfahren. Laser-Brennschneiden Laser-Schmelzschneiden Laser-Sublimierschneiden Laser-Brennschneiden mit Sauerstoff Sauerstoff wird vorwiegend zum Brennschneiden von un- und niedriglegierten Stählen eingesetzt. Beim Laserstrahl-Brennschneiden bringt der Laserstrahl den Werkstoff auf Zündtemperatur. Der in die Schnittfuge eingeblasene Sauerstoff verbrennt diesen und treibt die entstehende Schlacke aus. Der Verbrennungsprozess liefert zusätzliche Energie und beschleunigt den Schneidprozess. Für ein gutes Schneidergebnis ohne Nacharbeit der geschnittenen Teile ist neben der richtigen Fokussierung und Fokuslage auch die Schneidgasqualität entscheidend. Beim Laserstrahl-Brennschneiden liegt der Fokus im oberen Drittel der Blechdicke. Laser-Schmelzschneiden mit Stickstoff oder Argon Stickstoff kommt zur Anwendung beim Schneiden von hochlegierten Stählen, Aluminium und Nichteisenmetallen. Beim Laserstrahl-Schmelzschneiden wird der Werkstoff durch den Laserstrahl im Brennfleck aufgeschmolzen. Das flüssige Material wird mit dem Schneidgas unter hohem Druck aus der Schnittfuge ausgetrieben. Beim Laserstrahl-Schmelzschneiden von hochlegierten Stählen und Aluminium liegt der Fokus im unteren Drittel der Blechdicke. Wenn der zu schneidende Werkstoff hinsichtlich der Einwirkung von Stickstoff empfindlich reagiert, kann Argon als Schneidgas verwendet werden, beispielsweise beim Schneiden von Titan und Titanlegierungen. Laser-Sublimierschneiden mit Stickstoff, Argon und Helium Beim Laser-Sublimierschneiden wird das Material verdampft. Um die Schnittflächen vor Oxidation zu schützen, werden Stickstoff, Argon oder Helium eingesetzt. Dieses Verfahren wird zum Schneiden von Papier, Kunststoffen, Textilien, Holz etc. eingesetzt. In der Blechbearbeitung wird das Laser-Sublimierschneiden kaum angewendet.

9 Auf ein gutes Schneidergebnis ohne Nacharbeit der geschnittenen Teile hat die Gasqualität einen entscheidenden Einfluss. Vorteile des Laserschneidens Hohe Schneidleistung Hohe Präzision Rechtwinkligkeit der Schnittflächen Mit richtigem «Schneidgas» minimale metallurgische Beeinflussung des Werkstoffs Sehr geringe Wärmeeinbringung und minimaler Verzug Gute Reproduzierbarkeit Beim Schneiden dient das Prozessgas zum Schutz der optischen Teile der Ausgangsdüse gegen Rauch und Spritzer zum Wegblasen von geschmolzenem und verdampftem Material zur Reaktion mit dem Material, um höhere Schnittgeschwindigkeiten zu erreichen (betrifft Sauerstoff) zum Kühlen der Schnittflächen und zur Begrenzung der Wärmeeinwirkung Anwendung Schneidbare Werkstoffe Schneidgas Anwendung Laser-Brenn schneiden Un- und niedrig legierte Stähle Sauerstoff Laser-Schmelz schneiden CrNi-Stähle NE-Metalle (A, Ti) Glas, Kunststoffe Stickstoff Argon Laser-Sublimier schneiden Kunststoffe, Papier, Holz, Keramik Stickstoff Argon Helium

10 Gasversorgung Gasversorgungssysteme Aufwendige Innenvorbehandlung der Gasflaschen, Homogenisierung und ständige Produktkontrollen sorgen dafür, dass Lasal TM -Gase die Qualitätsanforderungen der Laserhersteller übertreffen. Diese hohen Anforderungen gelten auch für die Gasversorgungssysteme. Die Armaturen, die im Laserbereich eingesetzt werden, bieten eine an die individuellen Bedürfnisse angepasste kontinuierliche Versorgung mit Resonator- und Prozessgasen: vom zweistufigen Druckminderer bis zur Entspannungsstation für Flaschen und Bündel mit automatischer Umschaltstation und elektronischer Fernüberwachung. Prozessgase Lasergase

11 Abhängig von Ihrem Verbrauch an Gasen bietet Carbagas Ihnen die jeweils wirtschaftlichste Gasversorgung an. Lasergase (Resonatorgase) Die Versorgung des Lasers mit Lasergasen erfolgt mit Flaschen oder Flaschenbündeln. Mit den Druckregeleinheiten Modul ML1 oder der Umschaltzentrale CLSA1 ist garantiert, dass die hohe Reinheit der Lasergase über fest installierte Rohrleitungen ohne Qualitätsverlust in den Resonator gelangt. Prozessgase für kleinere bis mittlere Verbrauchsmengen Die Prozessgase Stickstoff und Sauerstoff werden bis zum Erreichen der Verbrauchsmenge, die eine Tankversorgung rechtfertigt, in Flaschenbündeln bereitgestellt. Über das Modul oder die Zentrale von Ecogaz ist sichergestellt, dass die entsprechende Verbrauchsmenge mit dem geforderten Druck und der erforderlichen Qualität am Laserschneidkopf zur Verfügung steht. Prozessgase für grössere Verbrauchsmengen Bei grösserem Verbrauch der Prozessgase Stickstoff und Sauerstoff reicht eine Versorgung mittels Bündel nicht mehr aus. Stattdessen kann beim Kunden ein Tank aufgestellt werden, und das Prozessgas wird in flüssiger Form angeliefert. Das tiefkalt verflüssigte Gas wird über einen Verdampfer in den gasförmigen Zustand umgewandelt. Die Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion sind eine bestimmte Verbrauchsmenge und ein konstanter Verbrauch. Bei Verwendung von Stickstoff als Prozessgas zum Laserstrahl-Schmelzschneiden sind hohe Drücke erforderlich. Dazu wird der flüssige Stickstoff in einem Hochdrucktank gelagert. Mit diesem Tank können Arbeitsdrücke von 30 bar realisiert werden. Die Verdampfergrösse wird anhand der Verbrauchsmenge ausgewählt.

12 Unsere Gasversorgungssysteme wurden entwickelt, um die optimale LASAL TM -Reinheit vom Behälter bis zur Verbrauchsstelle sicherzustellen. Gasversorgung für die Lasertechnik Qualität und Wirtschaftlichkeit der Laser-Prozesse hängen u. a. davon ab, ob das Gas am Prozess in der gewünschten Qualität und Menge ankommt. Dies stellt hohe Anforderungen an die Gasversorgung. So sind beispielsweise beim Laserschnei den mit Sauerstoff öl- und fettfreie Armaturen erforderlich und beim Laserstrahl-Schmelzschneiden mit Stickstoff mit höheren Drücken müssen Leitungen und Armaturen für Betriebsdrücke bis zu 40 bar ausgelegt sein. Eine geeignete Ausführung der Armaturen und Leitungen stellt beim Spülen des Strahlgangs die notwendige Reinheit des Gases sicher. Für Schweissanwendungen ist das LASAL TM -Gasversorgungskonzept verfügbar, das mit Umschaltstationen eine unterbrechungsfreie Versorgung erlaubt und mit einer Gasmangel-Überwachung ausgestattet ist. Oft wird bei speziellen Anforderungen die Versorgung vor Ort über einen Gasmischer in die vorhandene Gasversorgung integriert. Der Laser stellt besondere Anforderungen an das Gasversorgungssystem Damit der Laser einwandfrei funktioniert, muss das Gasversorgungssystem mit all seinen Bauteilen hohe Anforderungen erfüllen. Trotz hoher Gas qualität, gut ausgebildeten Bedienungspersonals und eines hoch entwickelten Lasers kann die gesamte Investition unwirtschaftlich sein, wenn das Versorgungssystem nicht optimal konzipiert und installiert worden ist. Die wichtigste Aufgabe des Gassystems ist die Verteilung des Gases unter Beibehaltung der Reinheit, die auf der gesamten Strecke bis zum Laser erhalten bleiben muss. Im CO 2-Laser wird Lasergas (Resonatorgas) im Resonator verwendet. Hier gelten höchste Anforderungen an die Reinheit. Selbst geringe Mengen an Ver unreinigungen verursachen einen Belag auf den Spiegeln, Linsen und der Optik mit der Folge geringerer Laserleistung und Verschlechterung der Zuverlässigkeit. In einem System mit hohen Anforderungen an die Dichtigkeit und innere Reinheit müssen auch die Prozess gase korrekt verteilt werden, um ein optimales Produkt ionsergebnis zu erzielen. Regler für Lasergase Die Gasregelung muss zweistufig erfolgen, um einen gleichmässigen Druck zu gewährleisten. Die Regler sollten über rostfreie Membranen verfügen und metallmembran abgedichtet sein, um eine hohe Dichtigkeit zu sichern.

13 Sicherheit und Qualität stehen bei uns an erster Stelle. Vertrauen Sie unserer grossen Erfahrung im Umgang mit Gas. Regler für Prozessgase Erforderlich sind metallmembran abgedichtete Regler, die bei hohen Drücken einen ausreichend hohen Gasfluss bewältigen. Dies gilt in erster Linie für Stickstoff beim Laserschneiden von rostfreiem Stahl. Spülventile Über Spülventile muss beim Flaschen- oder Bündelwechsel das System gespült werden können, um den Eintritt von Verunreinigungen ins Gassystem zu verhindern. Filter Partikelfilter werden für die Lasergase als zusätzliche Sicherheit empfohlen, um das Eindringen von Partikeln in den Resonator zu verhindern. Rohre Carbagas empfiehlt rostfreie Rohre, öl- und fettfrei. Öl- und fettfreie Kupferrohre können in gewissen Fällen ebenfalls verwendet werden, sie sind jedoch für die höchsten Drücke beim Stickstoffschneiden nicht geeignet. Gasschläuche dürfen nur für kürzere Entfernungen verwendet werden, weil sämtliche Gasschläuche mehr oder weniger gasdurchlässig sind und Verunreinigungen verursachen können. Die Installation von Rohrleitungen Die Installation von rostfreien Rohren erfolgt im Orbital TIG - Schweissverfahren. Die Rohrinnenseite muss mit Formiergas geschützt werden, um eine Oxidation zu verhindern. Dies gilt auch beim Löten von Kupferrohren. Kupplungen mit Klemmringverschraubungen werden in erster Linie für den Anschluss von Armaturen verwendet. Das gesamte System muss vor der Inbetriebnahme auf Dichtheit geprüft werden.

14 Dienstleistungen Tankfernüberwachung durch Carbagas 1 1 Sie können ohne Produktionsunterbruch arbeiten, ohne dass Sie sich um die Bestellung und Lieferung von Gas kümmern müssen Wenn der Flüssigkeitsstand (Gas) im Tank ein bestimmtes Niveau erreicht hat, wird bei Carbagas über das Telefonnetz ein Versorgungsalarm ausgelöst. Die Logistik bei Carbagas bearbeitet den Versorgungsalarm und 3 4 organisiert die Lieferung mit einem Tankwagen um Ihren Tank aufzufüllen. Das Prinzip der Fernüberwachung von Gastanks durch Carbagas ist einfach: Wenn Sie Gas verbrauchen, sinkt das Flüssigkeitsniveau im Tank, der mit unserem Fernüberwachungssystem verbunden und auf ein bestimmtes Mindestniveau eingestellt ist. Beim Erreichen dieses Niveaus wird über das Tele - fonnetz bei Carba gas ein Signal ausgelöst. Unsere Logistik schickt einen Tank wagen um den Gastank aufzufüllen. Zuverlässige und sichere Gasversorgung Die Vorteile der Fernüberwachung und automatischen Lieferung sind einleuchtend. Sie riskieren weder den Ausfall Ihrer Gasversorgung, noch müssen Sie den Füllstand selber kontrollieren. Die Bestellungen und Lieferungen laufen ab, ohne dass Sie sich darum kümmern müssen, so dass Sie sich auf Ihr Kerngeschäft konzentrieren können. Bei Bedarf erhalten Sie über Ihren PC Zugriff auf die Daten Ihrer Tankstation. Sie können Tankdruck, Füllstand, die Verbrauchsentwicklung über einen bestimmten Zeitraum abrufen, Monats- oder Quartalsverbräuche ver - gleichen, Lieferscheine abrufen und vieles mehr. Vorteile der Fernüberwachung Automatische Überwachung der Tankstation durch Carbagas Immer genügend Gas zur Verfügung Möglichkeit für zusätzliche kundenspezifische Datenerfassung Sämtliche Tankdaten abrufbereit und zentral gespeichert

15 Dank unserer automatischen Belieferung der Gase, haben Sie mehr Zeit zur Verfügung, um sich auf Ihr Kern geschäft zu konzentrieren. Carbagas bietet Ihnen nicht nur die schnelle und sichere Lieferung von Gas in der richtigen Qualität. Profitieren Sie von einem kompletten Angebot an Dienstleistungen, die für die optimale Wirtschaftlichkeit Ihrer Investition in die Laseranwendung sorgen. Beratung zur Lasergasversorgung Damit Ihre Laseranlage wirtschaftlich betrieben werden kann, ist es wichtig, dass die Gasinstallation den Anforderungen bezüglich Drücken, Mengen und Qualitäten entspricht. Unsere Fachspezialisten beraten Sie gerne, damit Sie sich für die optimale Gasversorgung für Ihren Laser entscheiden können. Projektierung und Installation Die Installationen werden durch zertifizierte Fachleute von Carbagas ausgeführt. Dabei finden Materialien und Techniken Verwendung, die perfekt an die vorgegebenen Spezifikationen und Anwendungen der Laserhersteller angepasst sind. Die Reinheiten der Gase, die durch die Laserhersteller gegeben sind, erfordern entsprechende Anforderungen an die Armaturen, Rohrleitungen und die Verarbeitung. Service und Wartung Regelmässige Kontrollen des Gassystems sorgen für Betriebssicherheit und sichere Arbeitsumwelt. Damit die Sicherheit jederzeit gewährleistet ist, werden defekte oder abgenutzte Bauteile ausgetauscht. Carbagas bietet Ihnen ein umfassendes Service-Angebot Dichtheitskontrolle der Gasinstallation Funktionskontrolle der einzelnen Komponenten Analyse der Gasqualitäten Überprüfung nach Sicherheitsaspekten Kundenspezifische Dienstleistungen Ausbildung Carbagas bietet ihren Kunden allgemeine Kurse in Gassicherheit oder spezifische Kurse in Gassicherheit und Gastechnik, die an den jeweiligen Arbeitsplatz angepasst sind.

16 Hauptsitz Carbagas AG Hofgut 3073 Gümligen Tel Fax Regionalzentren Bern Waldeggstrasse Liebefeld-Bern Tel Fax Basel Kohlenstrasse Basel Tel Fax Zürich Klotenerstrasse Rümlang Tel Fax Lausanne Rue du Grand-Pré Lausanne 16 Tel Fax Carbagas ist ein Unternehmen der Air Liquide-Gruppe, dem Weltmarktführer bei Gasen für Industrie, Medizin und Umweltschutz. Air Liquide ist mit Mitarbeitern in 80 Ländern präsent. Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Edelgase stehen im Zentrum der Aktivitäten von Air Liquide seit der Gründung im Jahr Air Liquide nutzt diese Moleküle zur kontinuierlichen Weiterentwicklung seines Geschäfts, um den Herausforderungen heutiger und zukünftiger Märkte vorausschauend zu begegnen. Der Konzern ist innovativ, um Fortschritt, dynamisches Wachstum und kontinuierliche Leistung sicherzustellen.