用于产生至少一个通孔的方法及用于实施该方法的装置制造方法
【专利摘要】用于在一个工件（2）的壁中产生至少一个通孔（3，4）的方法，该壁限定了工件（2）的一个空腔（12），该方法使用激光束（7），该激光束从外部对准在壁（9）上。在此在工件（2）的空腔中施加一种浆膏状的保护剂（13）。该保护剂（13）在通过通孔（3）延伸的激光束（7）的延长线（10）上被施加到工件（2）的一个限定空腔（12）的后壁的前面。由此在通孔（3）的激光打孔时保证可靠地保护后壁（11）。
【专利说明】用于产生至少一个通孔的方法及用于实施该方法的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在一个工件的壁中产生至少一个通孔的方法及用于实施该方法的装置。本发明特别涉及尤其用于燃料喷射阀的喷嘴孔的制造领域。
【背景技术】
[0002]由W02004/087364公知了一个用于在具有空腔的工件中借助激光制造通孔的方法。该公知的方法基于一个问题，即激光束在打穿工件壁后进入空腔内并射到工件的对立壁上。由此激光在壁被打孔后激光也将损伤该打出的孔对面的壁。因此在该公知方法中在空腔中设置一个保护部件，以使得在由激光器产生的激光束打出孔后该激光束通过工件壁照射到保护部件上及在工件内壁与保护部件之间具有一个给定的最小距离。这里该最小距离大于或等于0.1_。为了避免激光束照射在该喷射孔对面的壁上，例如可在盲孔中松弛地置入一个滚珠形式的保护部件。当现在激光束穿透喷嘴的壁射入时，它将照射在滚珠上，该滚珠被设置在空腔中带有通孔的壁与对面的壁之间。由此在滚珠中形成了一个缺口。通过滚珠与空腔内壁之间的距离可避免:通过照射在滚珠上的激光束从滚珠溶出的材料直接地回喷到通孔中并沉积在那里。
[0003]该由W02004/087364公知的方法具有其缺点，即该保护部件-它例如被构成滚珠-通过激光束逐渐不断地被打孔。由此导致保护部件愈来愈强的损坏，以致必需定期地更换它。在一定情况下保护部件的一部分也可打离，以致保护部件的区段被分开及作为不希望的残余物留在被加工工件的空腔内。在制造时则必需注意这种残余物的可靠排除。此外存在一个问题，即在打孔时回喷出的保护部件的材料沉积在通孔附近的不利位置上，例如在阀座面上，或统计地看尽管有距离但偶尔仍可沉积在通孔旁或通孔中。因此导致一定量的废品，它们仅可通过逐个的检验才能可靠地识别出。
【发明内容】
[0004]相比之下根据具有权利要求1的特征的方法及具有权利要求9的特征的装置具有其优点，即工件壁中通孔的制造得到改进。尤其能以保持不变的质量及在多个工序上不间断的节奏来实施该方法。此外可改善该方法的实施质量。
[0005]通过从属权利要求中所述的措施可得到在权利要求1中给出的方法及在权利要求9中给出的装置的有利的进一步构型。
[0006]有利的是，工件的空腔至少沿通过通孔延伸的激光束的延长线被填入浆膏状的保护剂。此外有利的是，在借助激光束进行通孔的激光打孔期间向空腔中补充输入浆膏状的保护剂。该浆膏状的保护剂与液态的保护剂不同地不能通过激光打孔的通孔流出。这就允许在工件上形成多个通孔。在一定情况下通过已打孔的通孔逸出的保护剂由于单位时间小的逸出量可相对简单地补充输入。此外在一定情况下通过激光束加热的保护剂可蒸发，其中可形成蒸汽泡。蒸发的保护剂也可被使用，其中气泡和。或蒸汽泡又被挤压掉。在此情况下有利的还在于，浆膏状的保护剂借助一个输送压力被输送到工件的空腔中，该压力足够地大，以便使由激光在浆膏状的保护剂中产生的气泡和/或蒸汽泡再被挤压掉。
[0007]此外有利的是，浆膏状的保护剂具有金属颗粒。由此可有针对性地影响激光的散射。另外有利的是，浆膏状的保护剂具有玻璃纤维段。这同样能作到对散射的影响。尤其是玻璃纤维的长度及直径可被调整到激光的波长上。
[0008]有利的还在于，浆膏状的保护剂基于水溶液中或非水的弥散剂中的一种陶瓷粉未来构成，在其中添入了金属颗粒或玻璃纤维段。此外这里陶瓷粉未的粒度分布可相对激光的波长以有利的方式来调整。在此情况下粒度或粒度分布的范围可在激光波长的数量级上，以改善散射。在一定情况下陶瓷粉未也可被预给定至少部分地具有在激光波长的十倍至二十倍的数量级中的粒度分布。由此一方面可有针对性地影响散射特性及另一方面影响浆膏状的保护剂的粘性。
[0009]有利地还在于，输送浆膏状的保护剂的输送装置部分地导入工件的空腔中；空腔的工作部分通过输送装置限定；及空腔的工作部分通过输送装置填充浆膏状的保护剂。由此在加工期间可有利地补充已消耗的保护剂。因此可在消耗小的情况下实现保护剂的最佳利用。
[0010]在打出一个通孔或多个通孔后可冲洗掉残余的浆膏状的保护剂。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]在以下的说明中将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。附图表示:
[0012]图1以扼要的、概示的截面图表示一个工件及根据本发明的一个实施例的用于实施在该工件的壁中产生至少一个通孔的方法的装置。
[0013]具体实施形式
[0014]图1以扼要的、概示的截面图表示根据本发明的一个实施例的装置I及一个工件
2。这里该装置I用于实施在工件2中产生通孔的方法。该方法特别适合于设置用作燃料喷射阀的喷嘴体的喷嘴孔的通孔。装置I尤其适合于实施这种方法。但根据本发明的装置I及根据本发明的方法也适用于其它的应用场合。
[0015]工件2例如可被配备为喷嘴体2。这里示范地表示出工件2中的通孔3，4。
[0016]装置I具有一个概要表示的激光装置5及一个概要表示的输送装置6。这里输送装置6示范地表示为螺旋式输送机，但并不限制在该构型上。
[0017]激光装置5产生一个激光束7，该激光束以方向8照射在工件2上。这里激光束7聚焦在通孔3的位置上或该激光束为了在工件2的壁9中产生通孔3而聚焦。在方向8上得到一个通过通孔3延伸的激光束7的延长线10。该激光束7的延长线10遇在工件2的后壁11上。在此情况下得到一个涉及壁9及激光束7的方向8的后壁11的概念。这里激光束7仅应该在壁9中产生通孔3，而后壁11应保持未受伤害。
[0018]在壁9与后壁11之间具有工件2的一个空腔12。产生出的通孔3，4通入空腔12，以致例如当工件2用作燃料喷射阀的喷嘴体时，燃料可通过通孔3，4喷射到一个内燃机的燃烧室中或类似地喷射。
[0019]输送装置6将一种浆膏状的保护剂13输送到空腔12中。这里该浆膏状的保护剂13基于水溶液中的一种陶瓷粉未。在此情况下该陶瓷粉未的粒度分布被调整在激光束7的波长上。例如陶瓷粉未的至少一部分可具有在激光束7的波长数量级中的粒度分布，以便实现高的散射。陶瓷粉未的另一部分也可具有在激光束7的波长的十倍至二十倍的数量级中的粒度分布。由此可有利地影响浆膏状的保护剂13的稠度。
[0020]浆膏状的保护剂13 —方面保证对后壁11的保护，因为照射的激光束7不能通过浆膏状的保护剂13达到后壁11。此外保护剂13由于其稠度将尽量保持在空腔12以内及不会以小速率例如通过通孔4由空腔12中逸出。由此该方法也适合在单个工件2中产生出多个通孔3，4。这例如在液体、尤其水的情况下是不可能的，因为水将以高速率通过通孔4流出。此外在水中将产生出大量的蒸汽泡。如果在浆膏状的保护剂13中形成气泡和/或蒸汽泡，则它们可通过输送到工件2的空腔12中的浆膏状的保护剂13的输送压力被挤压掉。因此保证了对后壁11的可靠保护。此外保证了该方法的经济实施。为了进一步改善浆膏状的保护剂13的保护作用，这例如涉及到激光束7的高能量密度，可对浆膏状的保护剂13添加其它的组分。例如该浆膏状的保护剂13可具有金属的颗粒。附加地或变换地该浆膏状的保护剂13也可具有玻璃纤维段。在此情况下这种玻璃纤维段的长度及直径可调整在激光束7的波长上。
[0021]因此为了借助激光装置5打出通孔3，4也可使用具有波长在266nm与1.5 μ m之间的固体激光器。由此尤其可打出具有直径在0.05_至约0.3_范围中的构成微孔3，4的通孔3，4。由此为了打孔可利用其更好的辐射质量的优点。此外该激光装置5可产生非常短的，大强度的激光脉冲，该脉冲可实现工件2的有利的加工。这里对后壁11的保护可通过浆膏状的保护剂13来可靠地保证。
[0022]浆膏状的保护剂13例如也可借助一种压延机，可能的话在使用一个吹管的情况下被压入工件2的空腔12。通过可用添加金属颗粒达到的可能高粘性的稠度，可将吸收作用提升到一个水平上，该水平在液体、尤其水以上。这里浆膏状的保护剂13的蒸发可通过连续的再挤压来补偿。同样地也可补偿经过已打出的孔4逸出等出现的损耗。
[0023]通过添加金属颗粒，玻璃纤维段等可使所提供的吸收横截面适配于所产生的激光束7。因此即使在到后壁11距离小的情况下也可保证对后壁11的保护。
[0024]在工件2中成型出通孔3，4后可通过水洗或气吹除去残留的浆膏状的保护剂13。
[0025]本发明并不被限制在所述的实施例上。
【权利要求】
1.用于在一个工件(2)的壁(9)中产生至少一个通孔(3)的方法，该壁限定了工件(2)的一个空腔(12)，其中一个激光束(7)从外部对准在壁(9)上，其特征在于:在工件(2)的空腔(12)中施加一种浆膏状的保护剂(13);及该保护剂(13)在空腔(12)中至少部分地在通过通孔(3)延伸的激光束(7)的延长线(10)上被施加到工件(2)的一个限定空腔(12)的后壁(11)的前面。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于:工件(2)的空腔(12)至少沿通过通孔(3)延伸的激光束(7 )的延长线(10 )被填入浆膏状的保护剂(13 )。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于:至少在借助激光束(7)进行通孔(3)的激光打孔期间向空腔(12)中补充输入浆膏状的保护剂(13)。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于:在所述壁(9)中和/或在工件(2)的另一壁(9)中借助激光束(7)通过激光打孔产生多个通孔(3，4)。
5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于:浆膏状的保护剂(13)具有金属颗粒。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其特征在于:浆膏状的保护剂(13)具有玻璃纤维段。
7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于:浆膏状的保护剂(13)基于水溶液中或非水的弥散剂中的一种陶瓷粉未来构成，在其中添入了金属颗粒或玻璃纤维段。
8.根据权利要求3至7中任一项的方法，其特征在于:浆膏状的保护剂(13)借助一个输送压力被输送到工件(2)的空腔(12)中，该输送压力将由激光束(7)在浆膏状的保护剂(13)中产生的气泡和/或蒸汽泡挤压掉。
9.用于实施具有根据权利要求1至8中任一项的特征的方法的装置，其中，设有一个输送装置(6)，它用于将浆膏状的保护剂(13)输送到工件(2)的空腔(12)中。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于:输送浆膏状的保护剂(13)的输送装置部分地导入空腔(12)中；空腔(12)的工作部分通过输送装置(6)限定；及空腔(12)的工作部分通过输送装置填充浆膏状的保护剂(13)。
【文档编号】F02M61/16GK103635281SQ201280033074
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月18日 优先权日:2011年7月5日
【发明者】T·鲍尔, J·柯尼希 申请人:罗伯特·博世有限公司