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CN101543939A - 用于制孔的方法 - Google Patents

用于制孔的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制孔的方法。在用于在零件(1)中制造具有侧向限制的侧面(3a，3b)的孔(2)的方法中，将激光束(4)对准零件表面，使得零件材料蒸发并且形成所述孔(2)。根据本发明，为了避免由与激光束的相互作用引起的对孔侧面的损坏，通过用激光束(4)磨出所述孔(2)的侧向的侧面(3a，3b)以多个制造步骤分别构造所述孔(2)的部分体积(2a，2b)，其中，所述激光束(4)的定向使得所述激光束(4)与磨出的侧面(3a，3b)形成大于8°的角度。

Description

用于制孔的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在零件中制造具有侧向限制的侧面的孔的方法，其中激光束对准零件表面，使得零件材料蒸发并且形成所述孔。
背景技术
在现有技术中公开了制造具有侧向限制的侧面的孔的方法。比如在US 6,420,677中描述了一种用于在激光的支持下构造涡轮叶片中冷却空气孔的方法。在此，将一系列激光脉冲发射到涡轮叶片的表面上，其中将涡轮材料的一部分蒸发，从而沿着Z轴形成孔。在加工期间，激光束相对于Z轴倾斜+/-10—20°的角度地发射到叶片表面上。
在制造所述冷却空气孔时，会在激光束和孔的侧面之间出现不允许的相互作用。这种不利的相互作用会在以下情况中出现，即当激光束在加工时如此对准叶片表面使得激光束在靠近并且平行于侧向的侧面的区域中延伸时。在这个处于激光束和侧面之间的区域内于是会出现相互作用，其结果是所述激光束的能量的一部分由侧面吸收。这导致损坏所述孔的侧面。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种开头所述类型的方法，其中不会出现由与激光束的相互作用引起的对孔侧面的损坏。
该任务按本发明通过以下方法得到解决，即通过用激光束磨出孔的侧向的侧面以多个制造步骤分别构造所述孔的部分体积，其中如此定向所述激光束，使得其与磨出的侧面形成大于8°的角度。
由此，本发明的基本思想是将有待制造的孔的整个体积分成部分体积并且以单独的制造步骤构造这些部分体积。通过用激光束分别磨出孔的侧向的侧面来去除单独的部分体积的零件材料。在此，如此定向激光束，使得其与磨出的侧面形成大于8°的角度。
因为激光束在制孔时不是靠近并且平行于孔的已经形成的侧面地对准零件表面，所以不会在激光束和侧面之间出现不允许的相互作用。此外，将孔的整个体积分成多个部分体积可以构造复杂的孔几何形状。
按本发明的第一实施方式，激光束如此定向，使得其与磨出的侧面形成大于10°并且小于90°、优选大于15°并且小于80°、特别优选大于20°并且小于60°的角度。尤其优选的是9°的角度。
在本发明的改进方案中，脉冲的激光束对准零件表面。在此，可以使用具有可变的脉冲宽度的激光束。脉冲宽度可以在50到800ns、优选70到600ns、尤其在200到500ns的范围内。特别优选的是400ns的脉冲宽度。用这样脉冲调制的激光束可以特别快地蒸发零件材料。
以有利的方式，也可以将具有20到40kHz、优选25到35kHz、尤其28到32kHz范围内频率的激光束对准零件表面。
本发明的一种优选改进方案提出，在涡轮零件尤其在涡轮叶片中制孔。该孔尤其可以是完整的冷却空气孔，或者是冷却空气孔的扩散口。
附图说明
下面根据实施例参考附图对本发明进行详细解释。
图中示出：
图1是零件的示意性视图，在该零件中要用按本发明的方法制孔，
图2是按图1的零件的在制造孔的第一部分体积时的示意性视图，
图3是按图1的零件的在制造孔的第二部分体积时的示意性视图，
图4是按图1的零件的示意性视图，在该零件中要用按本发明的方法制造具有作为替代方案的形状的孔。
具体实施方式
在图1到3中示意性示出了在零件2中进行制孔1。零件2尤其可以是涡轮叶片，在该涡轮叶片中构造冷却空气孔。
图1示出了在开始该方法前的零件1，其中在右边和左边侧向限制有待制造的孔2的侧面3a和3b用虚线表示。同样用虚线将有待制造的孔2的整个体积分成左边和右边的部分体积2a和2b。在图2中示出了制造左边的部分体积2a，并且图3示出了制造右边的部分体积2b。
为了在第一制造步骤中在零件1中构造孔2的左边的部分体积2a，将激光器5的激光束4发射到零件表面上。在此，如此定向该激光器5，使得激光束4与左边的侧面3a形成大于5°的角度并且首先碰到左边的部分体积2a的直接与左边的侧面3a邻接的区域，激光束4在那里将零件材料的一部分蒸发。
所述激光束4进一步对准零件表面直到该激光束4到达左边的侧面。然后激光器5在图纸中向右运动，使得激光束4碰到还在部分体积2a中存在的零件材料，然后再进行蒸发，一直到左边的侧面3a。以这种方式，用激光束3磨出部分体积2a的整个侧面3a。
在以这种方式制造孔2的整个部分体积2a后，将激光器5逆时针旋转并且如此定向，使得激光束4与右边的侧面3b形成大于8°的角度并且首先碰到右边的部分体积2b的直接与右边的侧面3b邻接的区域，激光束在那里将零件材料的一部分蒸发。然后，以已经描述的方式用激光束4磨出右边的侧面3b，从而也制造右边的部分体积2b。
在制孔2期间没有出现激光束4和两个侧面3a、3b之一之间的不允许的相互作用。从而不会对孔的侧面带来损坏。
图4示出了图1的零件1的示意性视图，其中这里说明了作为替代方案的孔几何形状，该孔几何形状通过侧向限制的侧面3a和3b确定。在作为替代方案的孔几何形状中，重叠地布置部分体积2a和2b，其中部分体积2b优选以顶点与零件1的外部表面邻接，其中部分体积2b优选以顶点与零件1的外部表面邻接。
所述作为替代方案的孔2以已经描述的方式进行制造。

Claims (9)

1.用于在零件(1)中制造具有侧向限制的侧面(3a，3b)的孔(2)的方法，其中，将激光束(4)对准零件表面，使得零件材料蒸发并且形成所述孔(2)，
其特征在于，
通过用激光束(4)磨出所述孔(2)的侧向的侧面(3a，3b)以多个制造步骤分别构造所述孔(2)的部分体积(2a，2b)，其中，所述激光束(4)的定向使得所述激光束(4)与磨出的侧面(3a，3b)形成大于8°的角度。
2.按权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述激光束(4)的定向使得所述激光束(4)与磨出的侧面(3a，3b)形成大于10°且小于90°、优选大于15°且小于80°、特别优选大于20°且小于60°的角度。
3.按上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
将脉冲调制的激光束(4)对准所述零件表面。
4.按权利要求3所述的方法，
其特征在于，
将具有可变的脉冲宽度的激光束(4)对准所述零件表面。
5.按权利要求3或4所述的方法，
其特征在于，
将具有在50到800ns、优选70到600ns、尤其200到500ns范围内的脉冲宽度的激光束(4)对准所述零件表面。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
将具有在20到40kHz、优选25到35kHz、尤其28到32kHz范围内的频率的激光束(4)对准所述零件表面。
7.按上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在涡轮零件中构造孔(2)。
8.按权利要求7所述的方法，
其特征在于，
在涡轮叶片中构造冷却空气孔。
9.按权利要求7所述的方法，
其特征在于，
在涡轮叶片中构造冷却空气孔的扩散口。
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