[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2011124627A9 - Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit - Google Patents

Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2011124627A9
WO2011124627A9 PCT/EP2011/055384 EP2011055384W WO2011124627A9 WO 2011124627 A9 WO2011124627 A9 WO 2011124627A9 EP 2011055384 W EP2011055384 W EP 2011055384W WO 2011124627 A9 WO2011124627 A9 WO 2011124627A9
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
notch
workpiece
feed rate
feed
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/055384
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011124627A1 (de
Inventor
Siegfried Gruhler
Horst SCHÖLLHAMMER
Willi Breithaupt
Joachim Klein
Original Assignee
Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44314124&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2011124627(A9) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority to MX2012011690A priority Critical patent/MX2012011690A/es
Priority to KR1020127029079A priority patent/KR101609654B1/ko
Priority to BR112012025493A priority patent/BR112012025493A2/pt
Priority to EP11719776A priority patent/EP2555904A1/de
Priority to CN201180023093.4A priority patent/CN102939182B/zh
Application filed by Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh filed Critical Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh
Publication of WO2011124627A1 publication Critical patent/WO2011124627A1/de
Publication of WO2011124627A9 publication Critical patent/WO2011124627A9/de
Priority to KR1020137029344A priority patent/KR101609657B1/ko
Priority to BR112013025805A priority patent/BR112013025805A2/pt
Priority to CN201280017478.4A priority patent/CN103648707B/zh
Priority to US14/110,023 priority patent/US20140090515A1/en
Priority to JP2014503178A priority patent/JP6071996B2/ja
Priority to EP12714675.1A priority patent/EP2694242A1/de
Priority to PCT/EP2012/056480 priority patent/WO2012136858A1/de
Priority to MX2013011618A priority patent/MX2013011618A/es

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D31/00—Shearing machines or shearing devices covered by none or more than one of the groups B23D15/00 - B23D29/00; Combinations of shearing machines
    • B23D31/002—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking
    • B23D31/003—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking for rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/022—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with a pair of essentially semicircular bearing sleeves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F16C9/045—Connecting-rod bearings; Attachments thereof the bearing cap of the connecting rod being split by fracturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned

Definitions

  • the invention relates to a method for fracture separation of workpieces according to the preamble of patent claim 1, a workpiece produced by such a method and a laser unit.
  • EP 0 808 228 B2 of the Applicant describes a generic fracture separation method in which a notch which predetermines the fracture plane is formed in a connecting rod eye to be fractured by means of laser energy.
  • This notch consists of a plurality of notch sections, the distance of which is essentially based on the pulse rate of the laser and the feed rate of the laser beam with respect to
  • a certain disadvantage of the above-described procedure is that - as explained - the feed rate and the pulse rate must be coordinated so that form the notch behavior improving notch sections. Furthermore, it has been found that, especially in the case of the formation of sinusoidal notches or of connecting rods with a large axial length, the laser beam must be refocused, because the depth of field is not sufficient to perform the notch sections (perforation) with the required precision.
  • the object of the invention is to provide a method which enables the creation of notch sections of a fracture separation notch with little effort.
  • the object of the invention is furthermore to provide a workpiece produced by such a method and a laser unit for carrying out the method.
  • a laser notch is formed by means of laser energy, this notch having a plurality of notch sections.
  • the pulse rate, the workpiece material and the average laser power are coordinated so that the distance of the notch portions is substantially greater than the notch spacing, which results arithmetically from the feed rate, the relative movement and the pulse rate (frequency) of the laser.
  • the coupling of the laser beam is preferably carried out obliquely to the longitudinal axis Kerbl.
  • the feed rate during laser processing is varied so that a notch with different lent deep notch sections is formed.
  • the depth of a continuous region referred to as the notch base in the following, can be varied by the variation of the feed rate
  • Such a notch has a further improved notch effect number and thus improved fracture mechanics.
  • the variation of the feed rate takes place according to a periodic function, for example a sine function or depending on the component geometry.
  • the feed rate during laser processing can vary in the range between 100mm / min and 1500mm / min.
  • the laser beam can be moved relative to the stationary workpiece, in kinematic reversal, however, the workpiece can be moved relative to the stationary laser, mixed forms are advantageous.
  • the laser beam can be radial, d. h., Are coupled perpendicular to the fracture separation notch or obliquely to the fracture separation notch.
  • the notch portions are thus perpendicular to the notch axis, while they are employed at an oblique coupling obliquely to the notch axis.
  • the coupling is preferably carried out at an angle of ⁇ 45 ° (with respect to the plane perpendicular to the longitudinal axis Kerbl Kunststoffsachse (in a connecting rod that is the radial plane of the Connecting rod)).
  • the angle would thus be, for example, 30 ° to the horizontal and 60 ° to the vertical (see FIG. 11).
  • the actual kerf spacing which is established on the basis of the choice of the parameters, is more than 1 (times the arithmetic notch spacing, which results from the pulse rate and the feed rate.
  • fiber laser it is preferred if a so-called fiber laser is used as the laser.
  • fiber lasers are known from the prior art, so that detailed descriptions of the structure can be dispensed with.
  • a laser with an average power of less than 50 watts and a pulse rate of substantially more than 1 KHz, preferably more than 10 kHz is used, wherein the feed may be more than 1000 mm / min.
  • the pulse rate in conventional methods is about the same
  • the pulse frequency is significantly longer, for example, 50 to 140Hz.
  • the notch portions extend out of a continuous notch base.
  • the workpiece produced by the method may be, for example, a connecting rod or a crankcase or other workpiece in which a bearing eye or other area to be separated by a fracture separation process.
  • the workpiece produced by the method can have notch portions of varying depth by varying the feed rate of the laser. It is particularly preferred if these variations are repeated periodically along the notch portion.
  • a laser unit for carrying out the method has a laser module, a laser head for focusing the laser beam emitted via the laser module onto a workpiece to be machined and an feed axis which is effective in the feed direction. This can be controlled by a control unit such that the feed is varied periodically during the laser processing.
  • a highly dynamic feed axis is preferred, with which the feed rate changes with an acceleration of more than 0.5 g, preferably in the range of 1 to 2g can be carried out. That is, the feed rate profiles can be sinusoidally performed with high precision, in the limit, even almost rectangular.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a laser unit for producing a fracture separation notch in a large connecting rod
  • FIG. 2 shows a greatly enlarged illustration of a fracture separation notch produced by the method according to the invention
  • FIG. 3 a corresponding representation with modified laser power and / or pulse rate
  • FIG. 4 shows fracture separation notches depending on the feed
  • FIG. 5 shows fracture separation notches as a function of the mean laser power
  • Figure 6 is a diagram illustrating the dependence of a notch depth of a feed of the laser beam
  • FIG. 7 shows a diagram for illustrating feed rate modulation as a function of time
  • FIG. 8 shows a diagram and an illustration to illustrate the resulting notch depth as a function of the average feed rate in feed rate modulation
  • FIG. 9 shows fracture separation notches under comparable conditions with and without feed rate modulation
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of a laser unit that can be used in a feed rate modulation laser method
  • 1 1 is a schematic diagram of a laser head of the laser unit according to FIG. 10.
  • Figure 1 shows a sectional view of a large connecting rod 1, which is to be separated by fracture separation in a bearing shell and a connecting rod side part.
  • the course of this fracture separation plane 2 is predetermined by two diametrical fracture separation notches 4 (only one shown in FIG. 1), which is preferably formed in the form of a perforation with a multiplicity of notch sections 6.
  • two diametrical fracture separation notches 4 (only one shown in FIG. 1), which is preferably formed in the form of a perforation with a multiplicity of notch sections 6.
  • a fiber laser according to the invention is used, whose laser head 8 is shown schematically in FIG.
  • Such fiber lasers may in principle be diode-pumped solid-state lasers, with a core of a glass fiber forming the active medium.
  • the radiation of the solid-state laser is introduced via a coupling into the fiber, in which then takes place the actual laser gain.
  • the beam properties and beam quality of the laser can be adjusted via the geometry of the fiber (glass fiber), so that the laser remains largely independent of external influences and shows a very simple structure.
  • the laser beam After emerging from said active fiber, the laser beam is introduced into a glass fiber, via which the radiation is then directed to the laser head 8 shown in FIG. 1 and directed onto the workpiece 1 to be machined via its focusing optics 10.
  • a laser beam 12 impinges in the radial direction, ie, perpendicular to the notch axis (vertical in FIG. 1).
  • This arrangement may have the disadvantage that the focusing optics 10 are damaged by the melting material. is dirty, because due to the 90 ° coupling reflections and possibly residual melt directly go back the beam path. If coupling takes place at an angle, for example at 30 ° or 45 °, any reflections and residual melt that occur are reduced below the angle of failure (see Figure 1: 12 "") so that no contamination occurs.
  • a laser unit with oblique coupling is described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • the notch geometry can additionally be influenced by the trailing (upwards in FIG. 11) or piercing (downward in FIG. 11) beam guidance.
  • the notch geometry can additionally be influenced by the air flow acting through the nozzle through the melt.
  • fiber lasers are characterized by very good electrical-optical efficiencies and outstanding beam quality with great depth of field in a very compact structure, so that less costly solutions can be created with a small space than with conventional lasers. Due to the high peak power and the good focusability of fiber lasers, the power density is relatively high, so that vaporized material content outweighs. However, as part of the energy is converted into heat, there is still melting and heat influence of the environment. In this case, the residual heat can accumulate, so that one obtains pronounced melting phenomena that could lead to the arithmetic notch spacing being significantly smaller than the notch spacing actually occurring and this notching distance is also comparatively stable with variation of the other parameters.
  • the workpiece ie, the connecting rod is firmly clamped and the laser head 8 is at a feed rate V in Axialrich- tion or axis-parallel moves
  • the laser power at about 50 W and the pulse frequency of the laser in the illustrated embodiment is approximately 20KHz.
  • the spot diameter is about 30 ⁇
  • the feed V is about 1500mm / min.
  • a notch spacing of approximately 0.00125 mm would be calculated.
  • the notch spacing K (here at 45 ° obliquely coupled laser beam) is about 0.1 mm.
  • FIG. 2 shows a greatly enlarged view of a concretely processed by the method according to the invention with the above parameters Pleuelauges, in this embodiment, the laser beam obliquely (45 °) is coupled.
  • the average laser power is about 50 W and the pulse power at about 8 kW.
  • the distance between the perforation (notch spacing) K is about 0.1 mm, resulting in a continuous notch base (G), out of which the individual, the perforation forming notch portions 6 extend out.
  • the depth of the notch root G in the embodiment according to FIG. 2 is about 0.51 mm, while the depth P (seen in the radial direction) of the notch sections 6 is about 0.78 mm (measured from the circumferential wall 14 of the connecting-end eye 1).
  • Figure 3 shows a similar embodiment with reduced laser power (40 W) and steeper coupling (30 °) of the laser beam 12 - it can be seen that the notch K results in no significant change, the depth G of the notch base and the depth P of the notch sections are at the steeper coupling and reduced laser power (40 W) slightly larger. With the somewhat steeper coupling, a notch improving the fracture behavior can thus be formed with even less power than in the previously described embodiment.
  • FIG. 4 shows the dependence of the fracture separation notch on the set feed rate V (see FIG. 1) with which the laser beam is moved in the kerf longitudinal direction.
  • the notch distance remains almost unchanged. It is clear, however, that at lower feed speeds on the one hand, the depth G of the notch base is larger and also the axial length of the notch portions (PG) behaves inversely proportional to the feed, the differences between the
  • 500mm / min and 1000mm / min are comparatively low.
  • FIG. 5 shows the dependence of the fracture separation notch on the laser power.
  • an average laser power of 50 W was set.
  • the fracture separation notch shown below results from an average laser power of 100 W, the other parameters being unchanged. It can be seen clearly that with reduced laser power a somewhat finer notch structure with longer notch sections is formed, the notch spacing, however, remaining approximately unchanged, as already indicated above. With the reduced laser power, as expected, a continuous notch bottom with a slightly smaller depth G is formed than at a higher laser power.
  • the use of a laser with comparatively low laser power (50 W and less) at an average feed rate in the range between 500 and 1500 mm / min should therefore be optimal.
  • the beam quality can be improved by a so-called Q-switch.
  • a Q-switch is an optical device which, in a pulsed laser, delays the pulse, reduces the pulse duration, and increases the pulse height (peak power) to give a very sharp laser pulse which increases rapidly and after reaching a sharp maximum quickly drops again. Without such a Q-switch, the pulse is significantly wider and flatter.
  • FIG. 6 shows the dependence of the occurring notch depth on the feed, which is varied between 100 and 3000 mm / min.
  • the dimension S2 corresponds to the above-described dimension G (depth of the notch base) and the dimension S1 of the total depth P (see FIGS. 2 and 3) of the notch, so that the length of the notch portions corresponds to the difference (GP).
  • the upper curve shows the course of the total depth S1 of the notch, while the lower curve shows the course of the depth of the notch base S2. It can be clearly seen that at comparatively low feed rates in the range of up to about 800 mm / min, there is a comparatively strong dependence of the notch depth (S1, S2) on the feed rate.
  • FIG. 7 shows examples of a feed rate modulation, which takes place according to a sine function.
  • the speed modulation can also be carried out according to other, preferably periodic functions. Shown is the course of the feed rates within a certain feed range, which does not correspond to the entire length of the traction fracture notch to be formed as a function of time. Specifically shown here is the feed range between 67.5 and 69.5mm, that is, there are only 2mm of the entire fracture separation notch shown, the velocity modulation in the non-illustrated areas of the fracture separation notch, however, takes place accordingly.
  • the slightly wavy from top left to bottom right shown Curves top dashed curve / bottom continuous curve) show the actual feed toward the fracture separation notch as a function of time t.
  • the feed rate is varied according to the sine functions drawn, the sine function being associated with a larger amplitude of the dashed laser path, while the sine function having a smaller amplitude is assigned to the solid laser motion path. It can be seen that the feed rate is changed relatively high frequency, so that the laser head 8 has to be greatly accelerated and decelerated within a short time in order to adjust the motion profile along the traction fracture notch to be formed.
  • FIG. 8 shows a diagram in which the self-adjusting notch depth depending on the average feed V m , that is, the average value of the above-described speed modulation adjusts.
  • FIG. 8 it can be seen that, for example, at a mean feed rate of 800 mm / min (in fact, the feed rate varies according to the sine function according to FIG.
  • a fracture separation notch adjusts with the progression shown in FIG. It can be seen clearly that different notch sections are formed from a notch base with the dimension S2 (G) corresponding to the sine period.
  • the portions indicated by S3 are formed in the regions in which the feed rate is comparatively low.
  • the notch portions marked S1 are formed in the regions in which the laser speed moves at a comparatively high speed.
  • the course of the characteristic quantities S1 (P), S2 (G), S3 (P) as a function of the average feed is shown in the diagram according to FIG.
  • the curve above shows the course of the total notch depth (S3) at low feed rate, the curve S1 the course of the notch depth at a comparatively high feed rate (always during the speed modulation) and the curve S2 the course of the depth of the notch base again. It can be seen that the notch depth increases with
  • ISA / EP reduced the average feed rate. It is clearly visible, however, that notch sections with varying notch depths can be formed with appropriate speed modulation. It was found that such a notch has a significantly improved fracture mechanics compared to the aforementioned notches. In other words, the feed rate modulation makes it possible to form comparatively deep, and sharp starting notches which significantly improve the initiation fracture toughness and the arrest fracture toughness against continuous perforation score scores without the feed rate modulation.
  • the modulation of the feed rate can also be done in dependence on the component geometry. That is, for very complex components, such as breakthroughs in the fracture separation notch, the feed rate can be adapted to the geometry of the component, so that in unproblematic areas with a comparatively high feed rate or amplitude of the feed rate modulation is driven, while in more critical areas, the speed modulation accordingly is withdrawn, so that sets a lower average feed rate or a constant feed rate.
  • the laser unit has a laser module 16 which contains, for example, a fiber laser and the control of this fiber laser.
  • the control of the laser unit 16 is designed so that the feed rate of the laser beam can be modulated in the manner described above.
  • the laser beam 12 generated by the laser module 16 is guided via optical fibers 18 to a recollimator 20, which is merely indicated in FIG.
  • the laser beam is converted into a parallel beam, with the beam diameter in the range of about 6mm.
  • This parallel beam is then guided via the light guide 18 to the laser head 8, via which a laser beam is then directed onto the workpiece to be machined, in the present case a connecting rod eye 1 of a connecting rod.
  • the focused laser beam is coupled at an angle of 30 ° to the horizontal in FIG.
  • the laser head 8 is designed with a Z-feed axis 22, via which the feed takes place in the longitudinal groove axis.
  • This feed axis is designed as a highly dynamic axis, with the extremely high accelerations at a high loop gain and a large jerk are feasible, so that an extremely precise control of the modulation is required.
  • the accelerations may be, for example, in the range between 1 to 2 g, the loop gain in the range of 10 n / min / mm (166.71 / s) and the jerk greater than 400 m / s 3 .
  • Swivel axis 24 executed, via which the laser head 8 about the Z-feed axis 22 is pivotable.
  • the laser unit further has an X-adjusting axis 26, via which the entire laser head 8 can be moved in the X-direction (radially to the connecting-rod eye 1). With such a device can also form sinusoidal fracture separation notches.
  • FIG. 11 shows the basic structure of the beam guidance in the laser head 8.
  • the optical fiber 18 coupled to the fiber laser (laser module 16) is shown.
  • the laser beam is converted in the recollimator 20 into a parallel beam with a diameter of approximately 6 mm. converted and then deflected by a deflecting mirror 28 by 90 ° in the direction of the Pleuelaugenachse.
  • the deflected laser beam 12 is then focused on the Pleuelaugenwandung via an optical system with a focal length of, for example, 100mm, wherein an alignment to Pleuelcommunswandung via a further deflection mirror 32, which is employed in the illustrated embodiment at an angle of 60 ° to the horizontal, so that the Laser beam resulting in a coupling angle of 30 ° to the horizontal or in an angle of attack of 60 ° to the incident on the deflection mirror 32 vertical part of the laser beam 12 (deflection 60 °) impinges on the Pleuelindividuswandung.
  • the laser beam exits via a nozzle 34 and is focused so that the laser spot is located approximately 3 mm in front of the exit plane of the nozzle 34.
  • a protective glass 34 is provided in the beam path between the nozzle 34 and deflecting mirror 32.
  • the pivot axis 24 can also be seen; in this case, the laser head 8 is rotatably mounted via a rotary bearing 38 and can be pivoted about the Z-feed axis 22 via a motor, not shown, so that practically every peripheral wall area of the connecting rod is pivoted is reachable.
  • a fracture separation notch 4 can be formed, in which the notch sections 6 are spaced in 1/1 Omm range, preferably in the range of 0.1 to Have 0.3mm. It was found that even when using a laser with a power of only 30 watts, a highly effective perforated fracture separation notch 4 can be formed.
  • the laser type, the pulse rate, the pulse duration, the workpiece material and / or the laser power selected so that the distance between the notched portions is substantially greater than the notch spacing, which is calculated from the feed rate of the laser beam and / or the workpiece and the pulse rate of the laser would result.
  • the feed modulation described also allows the formation of oblique laser notches for runways, as they occur for example in ball or roller guides.
  • the feed rate during laser processing in response to the workpiece geometry and / or periodically modulated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

Offenbart sind ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken (1) und ein nach einem derartigen Verfahren hergestelltes Werkstück. Erfindungsgemäss werden beispielsweise der Lasertyp, die Impulsrate, die Impulsdauer, das Werkstückmaterial und/oder die Laserleistung so gewählt, dass der Abstand der Kerbabschnitte (6) wesentlich grösser ist als derjenige Kerbabstand (K), der sich rechnerisch aus der Vorschubgeschwindigkeit (V) des Laserstrahls (12) und/oder des Werkstücks (1) und der Impulsrate des Lasers ergeben würde. Die beschriebene Vorschubmodulation ermöglicht auch das Ausbilden von schrägen Laserkerben für Rollbahnen, wie sie beispielsweise bei Kugel- oder Rollenführungen vorkommen. Erfindungsgemäss ist des Weitern offenbart, dass die Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung in Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie und / oder periodisch moduliert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken, Werkstück und Lasereinheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , ein nach einem derartigen Verfahren hergestelltes Werkstück sowie eine Lasereinheit.
In der EP 0 808 228 B2 der Anmelderin ist ein gattungsgemäßes Bruchtrennverfahren beschrieben, bei dem in einem bruchzutrennenden Pleuelauge mittels Laserenergie eine die Bruchebene vorgebende Kerbe ausgebildet wird. Diese Kerbe besteht aus einer Vielzahl von Kerbabschnitten, deren Abstand sich im Wesentlichen aus der Impulsrate des Lasers und der Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls mit Bezug zum
Pleuelauge ergibt. Es zeigte sich, dass durch diese Kerbabschnitte die Kerbwirkungszahl gegenüber durchgehenden Kerben ganz erheblich erhöht werden kann, so dass eine Ausbildung einer Kerbe mit vergleichsweise geringer Laserleistung ermöglicht ist. Durch diese geringe Laserleistung und die damit einhergehende geringe eingebrachte Wärmeenergie wird eine unerwünschte, tiefgehende Gefügeänderung im Kerbbereich vermieden, wobei lediglich gewisse Randzonen der Kerbe eine Gefügeumwandlung erfahren und somit das Bruchtrennverhalten verbessern.
In der DE 2005 031 335 A1 der Anmelderin wird ein verbessertes Verfahren beschrieben, bei dem die Kerbe nicht gerade sondern sinusförmig mit gerade verlaufenden Endabschnitten ausgebildet ist. Es zeigte sich überraschender weise, dass durch eine derartige Kerbgestaltung das Bruchtrennverhalten nochmals verbessert werden kann.
Ein gewisser Nachteil der vorbeschriebenen Vorgehensweise ist, dass - wie erläutert - die Vorschubgeschwindigkeit und die Impulsrate so aufeinander abgestimmt sein müssen, dass sich die das Kerbverhalten verbessernden Kerbabschnitte ausbilden. Des Weiteren zeigte es sich, dass insbesondere bei der Ausbildung von sinusförmigen Kerben oder von Pleuelaugen mit großer Axiallänge der Laserstrahl nachfokussiert werden muss, da die Tiefenschärfe nicht ausreicht, um die Kerbabschnitte (Perforation) mit der erforderlichen Präzision auszuführen.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das mit geringem Aufwand eine Erstellung von Kerbabschnitten einer Bruchtrennkerbe ermöglicht. Aufgabe der Erfindung ist es des Weiteren, ein nach einem derartigen Verfahren hergestelltes Werkstück und eine Lasereinheit zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 , durch ein Werkstück mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 12 und eine Lasereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird - ähnlich wie bei herkömmlichen Vorgehensweisen - eine Laserkerbe mittels Laserenergie ausgebildet, wobei diese Kerbe eine Vielzahl von Kerbabschnitten aufweist. Erfindungsgemäß werden der Lasertyp, die Impulsrate, das Werkstückmaterial und die mittlere Laserleistung so aufeinander abgestimmt, dass der Abstand der Kerbabschnitte wesentlich größer ist als derjenige Kerbabstand, der sich rechnerisch aus der Vorschubgeschwindigkeit, der Relativbewegung und der Impulsrate (Frequenz) des Lasers ergibt.
Die Einkoppelung des Laserstrahls erfolgt vorzugsweise schräg zur Kerblängsachse.
Es zeigte sich überraschender Weise, dass durch geeignete Auswahl der oben genannten Kriterien auch bei sehr hoher Impulsrate und schnellem Vorschub noch eine mit einer Perforation versehene Kerbe herstellen lässt, wobei dieser Kerbabstand dann wesentlich größer als der rechnerische Kerbabstand ist. Diese Verfahrensweise birgt den Vorteil in sich, dass ein hochfrequenter Laser mit sehr hoher Vorschubgeschwindigkeit verwendet werden kann, so dass die Ausbildung der Laserkerbe wesentlich schneller und mit geringerem Wärmeeintrag als bei herkömmlichen Lösungen erfolgen kann.
Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung variiert, so dass eine Kerbe mit unterschied- lieh tiefen Kerbabschnitten ausgebildet wird. Unter„Tiefe" des Kerbabschnitts wird dabei die Eindringtiefe in Laserstrahlrichtung verstanden. Darüber hinaus kann durch die Variation der Vorschubgeschwindigkeit die Tiefe eines durchgehenden Bereichs, im Folgenden Kerbbasis genannt, variiert werden. Eine derartige Kerbe hat eine nochmals verbesserte Kerbwirkungszahl und somit eine verbesserte Bruchmechanik.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die Variation der Vorschubgeschwindigkeit nach einer periodischen Funktion, beispielsweise einer Sinusfunktion oder in Abhängigkeit von der Bauteilgeometrie erfolgt.
Die Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung kann im Bereich zwischen 100mm/min und 1500mm/min variieren.
Im geltenden Patentanspruch 1 ist beansprucht, dass die Bearbeitungsparameter und der Lasertyp derart gewählt sind, dass sich ein größerer Kerbabstand als der rechnerische Kerbabstand einstellt. Die Anmelderin behält sich vor, einen unabhängigen Patentanspruch, beispielsweise im Rahmen einer Teilanmeldung weiter zu verfolgen, mit dem unabhängig von der Wahl der Bearbeitungsparameter und des Lasertyps die Variation der Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung beansprucht wird. Das heißt, ein derartiger unabhängiger Patentanspruch wäre dann auf die Laserbearbeitung einer Bruchtrennkerbe mit variierender Vorschubgeschwindigkeit (Merkmale des Patentanspruchs 3 ohne Rückbezug auf Patentanspruch 1 ) gerichtet.
Dabei kann der Laserstrahl gegenüber dem stillstehenden Werkstück bewegt werden, in kinematischer Umkehr kann jedoch auch das Werkstück gegenüber dem stillstehenden Laser bewegt werden, auch Mischformen sind vorteilhaft. Der Laserstrahl kann radial, d. h., senkrecht zur Bruchtrennkerbe oder schräg zur Bruchtrennkerbe eingekoppelt werden.
Bei einer radialen Einkoppelung stehen die Kerbabschnitte somit senkrecht zur Kerbachse, während sie bei einer schrägen Einkoppelung schräg zur Kerbachse angestellt sind. Die Einkoppelung erfolgt vorzugsweise mit einem Winkel von < 45° (mit Bezug zur Ebene senkrecht zur Kerblängsachse (bei einem Pleuel ist das die Radialebene des Pleuelauges)). Bei einem horizontal aufliegenden Pleuel und senkrecht dazu verlaufender Vorschubrichtung (Kerbachse) wäre der Winkel somit beispielsweise 30° zur Horizontalen und 60° zur Senkrechten (siehe Figur 1 1 ).
Bei einer Variante der Erfindung beträgt der tatsächliche, sich aufgrund der Wahl der Parameter einstellende Kerbabstand mehr als das 1 (Mache des rechnerischen Kerbabstandes, der sich aus der Impulsrate und der Vorschubgeschwindigkeit ergibt.
Bei geeigneter Wahl lässt sich sogar ein um das 50-fache größerer Kerbabstand erzielen.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn als Laser ein sogenannter Faserlaser verwendet wird. Derartige Faserlaser sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auf detaillierte Beschreibungen des Aufbaus verzichtet werden kann.
Bei einer Variante der Erfindung wird ein Laser mit einer mittleren Leistung von weniger als 50 Watt und einer Impulsrate von wesentlich mehr als 1 KHz, vorzugsweise mehr als 10KHz verwendet, wobei der Vorschub bei mehr als 1000mm/min betragen kann. Dem gegenüber liegt die Impulsrate bei herkömmlichen Verfahren in etwa der gleichen
Größenordnung, wobei die Impulsfrequenz deutlich länger, beispielsweise 50 bis 140Hz beträgt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erstrecken sich die Kerbabschnitte aus einer durchgehenden Kerbbasis heraus.
Das nach dem Verfahren hergestellte Werkstück kann beispielsweise ein Pleuel oder ein Kurbelwellengehäuse oder ein sonstiges Werkstück sein, bei dem ein Lagerauge oder ein sonstiger Bereich mittels eines Bruchtrennverfahrens getrennt werden soll.
Das nach den Verfahren hergestellte Werkstück kann durch Variation der Vorschubgeschwindigkeit des Lasers Kerbabschnitte mit unterschiedlicher Tiefe aufweisen. Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn diese Variationen sich periodisch entlang des Kerbabschnittes wiederholen. Eine Lasereinheit zur Durchführung des Verfahrens hat ein Lasermodul, einen Laserkopf zum Fokussieren des über das Lasermodul abgegebenen Laserstrahls auf ein zu bearbeitendes Werkstück und eine in Vorschubrichtung wirksame Vorschubachse. Diese ist über eine Steuereinheit derart ansteuerbar, dass der Vorschub während der Laserbearbeitung periodisch variiert ist.
Dabei wird eine hochdynamische Vorschubachse bevorzugt, mit der die Vorschubgeschwindigkeitsänderungen mit einer Beschleunigung mit mehr als 0,5g vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2g durchführbar sind. Das heißt, die Vorschubgeschwindigkeitsprofile können sinusartig mit hoher Präzision, im Grenzfall sogar nahezu rechteckförmig durchgeführt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Lasereinheit zur Herstellung einer Bruchtrennkerbe in einem großen Pleuelauge;
Figur 2 eine stark vergrößerte Darstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bruchtrennkerbe;
Figur 3 eine entsprechende Darstellung mit veränderter Laserleistung und/oder Impulsrate;
Figur 4 Darstellung von Bruchtrennkerben in Abhängigkeit vom Vorschub;
Figur 5 Darstellungen von Bruchtrennkerben in Abhängigkeit von der mittleren Laserleistung;
Figur 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Abhängigkeit einer Kerbtiefe von einem Vorschub des Laserstrahls;
Figur 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Vorschubgeschwindigkeitsmodulation in Abhängigkeit von der Zeit;
Figur 8 ein Diagramm und eine Abbildung zur Verdeutlichung der sich einstellenden Kerbtiefe in Abhängigkeit von der mittleren Vorschubgeschwindigkeit bei einer Vorschubgeschwindigkeitsmodulation; Figur 9 Abbildungen von Bruchtrennkerben bei vergleichbaren Bedingungen mit und ohne Vorschubgeschwindigkeitsmodulation;
Figur 10 eine schematische Darstellung einer Lasereinheit, die bei einem Laserverfahren mit Vorschubgeschwindigkeitsmodulation verwendbar ist und
Figur 1 1 eine Prinzipdarstellung eines Laserkopfs der Lasereinheit gemäß Figur 10.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines großen Pleuelauges 1 , das durch Bruchtrennen in eine Lagerschale und einem pleuelstangenseitigen Teil getrennt werden soll. Der Verlauf dieser Bruchtrennebene 2 wird durch zwei diametrale Bruchtrennkerben 4 vorgegeben (nur eine gezeigt in Figur 1 ), die vorzugsweise in Form einer Perforation mit einer Vielzahl von Kerbabschnitten 6 ausgebildet ist. Wie im eingangs beschriebenen Stand der Technik erläutert, wird nach Ausbilden der Bruchtrennkerben 4 in der Figur 1 linken und rechten Wandung des Pleuelauges 1 ein Spreizdorn in das Pleuelauge eingesetzt und dann durch geeignetes Spreizen des Spreizdorns und Abstützen des Pleuelauges die Lagerschale von dem stangenseitigen Teil des Pleuels getrennt, wobei die entstehende Bruchtrennebenengeometrie aufgrund der Gefügestruktur das passgenaue Zusammensetzen der beiden Teile vereinfacht.
Zur Ausgestaltung der Bruchtrennkerbe 4 wird erfindungsgemäß ein Faserlaser verwendet, dessen Laserkopf 8 in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Derartige Faserlaser können im Prinzip diodengepumpte Festkörperlaser sein, wobei ein Kern einer Glasfaser das aktive Medium ausbildet. Dabei wird die Strahlung des Festkörperlasers über eine Koppelung in die Faser eingeleitet, in der dann die eigentliche Laserverstärkung stattfindet. Die Strahleigenschaften und die Strahlqualität des Lasers kann über die Geometrie der Faser (Glasfaser) eingestellt werden, so dass der Laser weitestgehend unabhängig von äußeren Einflüssen bleibt und einen sehr einfachen Aufbau zeigt.
Nach dem Austritt aus der genannten aktiven Faser wird der Laserstrahl in eine Glasfaser eingeleitet, über die die Strahlung dann zu dem in Figur 1 abgebildeten Laserkopf 8 geleitet und über dessen Fokussieroptik 10 auf das zu bearbeitende Werkstück 1 gerichtet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel trifft ein Laserstrahl 12 in Radialrichtung, d. h., senkrecht zur Kerbachse (Vertikale in Figur 1 ) auf. Diese Anordnung kann den Nachteil haben, dass die Fokussieroptik 10 durch das aufschmelzende Material ver- schmutzt wird, da aufgrund der 90° Einkoppelung Reflexionen und gegebenenfalls Restschmelze direkt den Strahlengang zurückgehen. Wenn die Einkoppelung schräg, z.B. mit 30° oder 45° erfolgt, gehen eventuell auftretende Reflexionen und Restschmelze unter dem Ausfallwinkel (siehe Figur 1 : 12"") ab, so dass keine Verschmutzung erfolgt. Eine Lasereinheit mit Schrägeinkoppelung wird anhand Figuren 10 und 1 1 beschrieben.
Ein weiterer Nachteil der 90°-Einkoppelung besteht darin, dass keine schleppende oder stechende Strahlführung möglich ist. Bei einer Schrägstellung kann die Kerbgeometrie zusätzlich noch durch die schleppende (nach oben in Figur 1 1 ) oder stechende (nach unten in Figur 1 1 ) Strahlführung beeinflusst werden. Die Kerbgeometrie kann zusätzlich durch den die Schmelze beaufschlagenden Luftstrom durch die Düse beeinflusst werden. Auch auf die beiden vorgenannten Aspekte kann ein Unteranspruch gerichtet werden.
Diese Faserlaser zeichnen sich durch sehr gute elektrisch-optische Wirkungsgrade und eine herausragende Strahlqualität mit großer Tiefenschärfe bei einem sehr kompakten Aufbau aus, so dass bei geringem Bauraum kostengünstigere Lösungen als mit herkömmlichen Lasern geschaffen werden können. Aufgrund der hohen Spitzenleistung und der guten Fokussierbarkeit von Faserlasern ist die Leistungsdichte relativ hoch, so dass verdampfter Materialanteil überwiegt. Da ein Teil der Energie aber in Wärme umgewandelt wird, gibt es trotzdem noch Schmelze und Wärmebeeinflussung der Umgebung. Dabei kann die Restwärme kumulieren, sodass man ausgeprägte Schmelzphänomene erhält, die dazu führen könnten, dass der rechnerische Kerbabstand deutlich geringer als der sich tatsächlich einstellende Kerbabstand ist und dieser Kerbabstand auch vergleichsweise stabil bei Variation der sonstigen Parameter ist.
Nach der Bearbeitung der in Figur 1 links liegenden Pleuelwandung wird der Laserkopf um 180° gedreht und die rechte Pleuelwandung bearbeitet. Prinzipiell können jedoch auch Kreuzköpfe verwendet werden, bei denen beide Wandungsabschnitte gleichzeitig bearbeitet werden.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Werkstück, d. h., das Pleuel fest eingespannt und der Laserkopf 8 wird mit einer Vorschubgeschwindigkeit V in Axialrich- tung oder Achsparallel bewegt, wobei die Laserleistung bei etwa 50 W und die Impulsfrequenz des Lasers beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa bei 20KHz liegt. Der Spotdurchmesser liegt bei etwa 30 μιτι, der Vorschub V beträgt dabei etwa 1500mm/min. Bei diesen Parametern würde sich rechnerisch ein Kerbabstand von etwa 0,00125mm ergeben. Tatsächlich liegt der Kerbabstand K (hier bei mit 45° schräg eingekoppeltem Laserstrahl) bei etwa 0,1 mm.
Figur 2 zeigt eine stark vergrößerte Darstellung eines konkret nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den oben genannten Parametern bearbeiteten Pleuelauges, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel der Laserstrahl schräg (45°) eingekoppelt ist. Die mittlere Laserleistung beträgt etwa 50 W und die Pulsleistung bei etwa 8 kW. Der Abstand der Perforation (Kerbabstand) K beträgt dabei etwa 0,1 mm, wobei sich ein durchgehender Kerbgrund (G) ergibt, aus dem heraus sich die einzelnen, die Perforation ausbildenden Kerbabschnitte 6 heraus erstrecken. Die Tiefe des Kerbgrunds G beträgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 etwa 0,51 mm, während die Tiefe P (in Radialrichtung gesehen) der Kerbabschnitte 6 etwa 0,78mm (gemessen von der Umfangswandung 14 des Pleuelauges 1 ) beträgt.
Figur 3 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel mit verringerter Laserleistung (40 W) und steilerer Einkoppelung (30°) des Laserstrahls 12 - man erkennt, dass sich am Kerbabstand K keine wesentliche Änderung ergibt, die Tiefe G des Kerbgrundes und die Tiefe P der Kerbabschnitte sind bei der steileren Einkoppelung und verringerten Laserleistung (40 W) geringfügig größer. Bei der etwas steileren Einkoppelung lässt sich somit mit noch weniger Leistung als beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eine das Bruchverhalten verbessernde Kerbe ausbilden.
Figur 4 zeigt die Abhängigkeit der Bruchtrennkerbe von der eingestellten Vorschubgeschwindigkeit V (siehe Figur 1 ) mit der der Laserstrahl in Kerblängsrichtung bewegt wird.
Man erkennt deutlich, dass bei unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten
(500mm/min; 1000m m/m in, 1500mm/min) der Kerbabstand nahezu unverändert bleibt. Deutlich ist jedoch, dass bei geringeren Vorschubgeschwindigkeiten zum Einen die Tiefe G des Kerbgrundes größer ist und auch die Axiallänge der Kerbabschnitte (P-G) sich umgekehrt proportional zum Vorschub verhält, wobei die Unterschiede zwischen den
500mm/min und 1000mm/min vergleichsweise gering sind.
Figur 5 zeigt die Abhängigkeit der Bruchtrennkerbe von der Laserleistung. In der in Figur 5 oben liegenden Abbildung wurde eine mittlere Laserleistung von 50 W eingestellt. Die darunter abgebildete Bruchtrennkerbe resultiert aus einer mittleren Laserleistung von 100 W, wobei die sonstigen Parameter unverändert sind. Man erkennt deutlich, dass sich bei verringerter Laserleistung eine etwas feinere Kerbstruktur mit längeren Kerbabschnitten ausbildet, wobei der Kerbabstand jedoch - wie bereits oben angedeutet - in etwa unverändert bleibt. Mit der verringerten Laserleistung bildet sich darüber hinaus - erwartungsgemäß - ein durchgehender Kerbgrund mit einer etwas geringeren Tiefe G als bei einer höheren Laserleistung aus. Im Hinblick auf die Bruchmechanik dürfte somit die Verwendung eines Lasers mit vergleichsweise geringer Laserleistung (50 W und weniger) bei einer mittleren Vorschubgeschwindigkeit im Bereich zwischen 500 und 1500mm/min optimal sein.
Die Strahlqualität kann dabei durch einen sogenannten Q-Switch verbessert werden. Ein derartiger Q-Switch ist ein optisches Bauelement, mit dem bei einem gepulsten Laser der Impuls verzögert, die Impulsdauer verringert und die Impulshöhe (Spitzenleistung) vergrößert wird, so dass ein sehr scharfer Laserimpuls erhalten wird, der rasch ansteigt und nach Erreichen eines scharfen Maximums rasch wieder abfällt. Ohne einen derartigen Q-Switch ist der Impuls deutlich breiter und flacher ausgebildet.
Figur 6 zeigt die Abhängigkeit der sich einstellenden Kerbtiefe von dem Vorschub, der zwischen 100 und 3000mm/min variiert ist. Dabei entspricht das Maß S2 dem vorbeschriebenen Maß G (Tiefe der Kerbbasis) und das Maß S1 der Gesamttiefe P (siehe Figuren 2 und 3) der Kerbe, so dass die Länge der Kerbabschnitte der Differenz (G-P) entspricht. Die obere Kurve zeigt den Verlauf der Gesamttiefe S1 der Kerbe, während die untere Kurve den Verlauf der Tiefe der Kerbbasis S2 wiedergibt. Man erkennt deutlich, dass bei vergleichsweise niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten im Bereich bis zu etwa 800mm/min eine vergleichsweise starke Abhängigkeit der Kerbtiefe (S1 , S2) von der Vorschubgeschwindigkeit vorliegt. Bei höheren Vorschubgeschwindigkeiten (etwa 800 - 3000mm/nnin) ist die Abhängigkeit deutlich weniger ausgeprägt. Diese Versuche wurden bei einer Impulsfrequenz von 50kHz und einer mittleren Impulsleistung von 50 W durchgeführt. Die anhand der vorbeschriebenen Figuren erläuterte Abhängigkeit der Kerbgeometrie von der Vorschubgeschwindigkeit wurde somit durch die in Figur 6 wiedergegebenen Versuche bestätigt.
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, konnte man bei sehr niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten (kleiner als 200mm/min) feststellen, dass die Kerbqualität aufgrund von thermischen Überhitzungen im Bereich des Kerbgrundes unzureichend war. Es entstanden verkohlte Bereiche, die das laserbearbeitete Werkstück praktisch unbrauchbar machten. Diese verkohlten Bereiche sind beispielsweise in der Figur 9 oben dargestellt, auf die später näher eingegangen wird.
Bei der Laserbearbeitung sollte daher darauf geachtet werden, dass die Vorschubgeschwindigkeit so gesteuert wird, dass derartige Qualitätseinbußen bei der Ausbildung der Bruchtrennkerbe vermieden werden.
Es zeigte sich, dass sich derartige Erscheinungen durch eine Variation der Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung vermeiden lassen, wobei dann eine Bruchtrennkerbe hergestellt wird, die zum Einen eine hinreichende Kerbtiefe aufweist, und zum Anderen mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten und somit in kurzer Zeit ausgebildet werden kann, wobei keinerlei Qualitätseinbußen zu erwarten sind, die in einer Verschlechterung der Bruchmechanik resultieren.
Figur 7 zeigt Beispiele für eine Vorschubgeschwindigkeitsmodulation, wobei diese nach einer Sinusfunktion erfolgt. Selbstverständlich kann die Geschwindigkeitsmodulation auch nach anderen, vorzugsweise periodischen Funktionen erfolgen. Gezeigt ist der Verlauf der Vorschubgeschwindigkeiten innerhalb eines bestimmten Vorschubbereichs, der nicht der gesamten Länge der auszubildenden Bruchtrennkerbe entspricht in Abhängigkeit von der Zeit. Konkret gezeigt ist hier der Vorschubbereich zwischen 67.5 und 69.5mm, das heißt, es sind lediglich 2mm der gesamten Bruchtrennkerbe dargestellt, die Geschwindigkeitsmodulation in den nicht dargestellten Bereichen der Bruchtrennkerbe erfolgt jedoch entsprechend. Die sich leicht wellenförmig von links oben nach rechts unten dargestellten Kurven (oben liegende gestrichelte Kurve / unten liegende durchgezogene Kurve) zeigen den eigentlichen Vorschub in Richtung der Bruchtrennkerbe in Abhängigkeit von der Zeit t. Während dieses leicht wellenförmigen Vorschubs wird die Vorschubgeschwindigkeit nach den eingezeichneten Sinusfunktionen variiert, wobei die Sinusfunktion mit einer größeren Amplitude der gestrichelten Laserbahn zugeordnet ist, während die Sinusfunktion mit kleinerer Amplitude der durchgezogenen Laserbewegungsbahn zugeordnet ist. Man erkennt, dass die Vorschubgeschwindigkeit relativ hochfrequent geändert wird, so dass der Laserkopf 8 innerhalb kurzer Zeit stark beschleunigt und abgebremst werden muss, um das Bewegungsprofil entlang der auszubildenden Bruchtrennkerbe einzustellen.
In der Grafik gemäß Figur 7 sind rechts die jeweils eingestellten Vorschubgeschwin- digkeits-lst-Werte dargestellt. Dementsprechend wurde bei der oben liegenden Geschwid- nigkeitsmodulation die Geschwindigkeit im Bereich zwischen 117 und 1157mm/min variiert. Bei der Ausbildung der Bruchtrennkerbe mit einer derartigen Geschwindigkeitsmodulation ergibt sich eine Bruchtrennkerbengeometrie, wie sie beispielhaft in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Figur 8 zeigt ein Diagramm, bei dem die sich einstellende Kerbtiefe in Abhängigkeit von dem mittleren Vorschub Vm, das heißt dem Mittelwert der vorbeschriebenen Geschwindigkeitsmodulation einstellt. In Figur 8 erkennt man, dass beispielsweise bei einer mittleren Vorschubgeschwindigkeit von 800mm/min (tatsächlich variiert die Vorschubgeschwindigkeit nach der Sinusfunktion gemäß Figur 7) sich eine Bruchtrennkerbe mit dem in Figur 8 eingeblendeten Verlauf einstellt. Man sieht deutlich, dass sich aus einer Kerbbasis mit dem Maß S2 (G) entsprechend der Sinusperiode unterschiedliche Kerbabschnitte ausbilden. Die mit S3 gekennzeichneten Abschnitte werden dabei in den Bereichen ausgebildet, in denen die Vorschubgeschwindigkeit vergleichsweise gering ist Die mit S1 gekennzeichneten Kerbabschnitte bilden sich in den Bereichen aus, in denen sich der Lasergeschwindigkeit mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit bewegt.
Der Verlauf der kennzeichnenden Größen S1 (P), S2 (G), S3 (P) in Abhängigkeit vom mittleren Vorschub ist im Diagramm gemäß Figur 8 dargestellt. Die oben liegende Kurve gibt dabei den Verlauf der gesamten Kerbtiefe (S3) bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit, die Kurve S1 den Verlauf der Kerbtiefe bei vergleichsweise hoher Vorschubgeschwindigkeit (immer während der Geschwindigkeitsmodulation) und die Kurve S2 den Verlauf der Tiefe der Kerbbasis wieder. Man erkennt, dass sich die Kerbtiefe mit Erhöhung
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91)
ISA /EP der mittleren Vorschubgeschwindigkeit verringert. Deutlich sichtbar ist jedoch, dass mit entsprechender Geschwindigkeitsmodulation Kerbabschnitte mit variierender Kerbtiefen ausgebildet werden können. Es zeigte sich, dass eine derartige Kerbe eine deutlich verbesserte Bruchmechanik gegenüber dem eingangs genannten Kerben aufweist. Mit anderen Worten gesagt, durch die Vorschubgeschwindigkeitsmodulation lassen sich vergleichsweise tiefe, und scharfe Startkerben ausbilden, die die Initiierungs-Risszähigkeit und die Arrest-Risszähigkeit gegenüber Bruchtrennkerben mit durchgehender Perforation ohne die Vorschubgeschwindigkeitsmodulation deutlich verbessern.
Es wird dadurch möglich, auch komplexe Bauteile zu cracken, wobei die Modulation der Vorschubgeschwindigkeit auch in Abhängigkeit von der Bauteilgeometrie erfolgen kann. Das heißt, bei sehr komplexen Bauteilen, mit beispielsweise Durchbrüchen im Bereich der Bruchtrennkerbe kann die Vorschubgeschwindigkeit an die Geometrie des Bauteils angepasst werden, so dass in unproblematischen Bereichen mit einer vergleichsweisen hohen Vorschubgeschwindigkeit oder Amplitude der Vorschubgeschwindigkeitsmodulation gefahren wird, während in kritischeren Bereichen die Geschwindigkeitsmodulation entsprechend zurückgenommen wird, so dass sich eine geringere mittlere Vorschubgeschwindigkeit oder auch eine konstante Vorschubgeschwindigkeit einstellt.
Der Vorteil der beschriebenen Vorschubgeschwindigkeitsmodulation wird anhand Figur 9 verdeutlicht. Diese zeigt oben eine Bruchtrennkerbe, wie sie sich bei einer vergleichsweise geringen konstanten Vorschubgeschwindigkeit von 200mm/min einstellen würde. Man erkennt deutlich die vergleichsweise große Kerbtiefe und die Verbrennungen/Verkohlungen, die aufgrund des hohen Wärmeeintrags bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit entstehen können. Eine derartige Bruchtrennkerbe ist praktisch unbrauchbar.
In der darunter liegenden Abbildung ist dagegen eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Vorschubgeschwindigkeitsmodulation hergestellte Kerbe dargestellt, wobei die Geschwindigkeitsmodulation des Vorschubs im Bereich zwischen 1 17 und
1 157mm/min erfolgte. Man erkennt deutlich, dass durch diese Modulation Verbrennungen im Bereich der Kerbbasis zuverlässig vermieden werden können. Weiterhin erkennt man die durch entsprechende Geschwindigkeitsmodulation ausgebildeten Kerbabschnitte mit größerer oder geringerer Tiefe, wobei die Tiefe auch vom Anstellwinkel des Lasers abhängt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen lag der Anstellwinkel, das heißt der Einkoppelwinkel, etwa bei 30° mit Bezug zur Horizontalen in Figur 9.
Anhand der Figuren 10 und 1 1 wird eine Lasereinheit beschrieben, die besonders gut zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens mit Vorschubgeschwindigkeitsmodulation geeignet ist. Gemäß Figur 10 hat die Lasereinheit ein Lasermodul 16, das beispielsweise einen Faserlaser und die Steuerung dieses Faserlasers enthält. Die Steuerung der Lasereinheit 16 ist so ausgelegt, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls in der vorbeschriebenen Weise moduliert werden kann.
Der vom Lasermodul 16 erzeugte Laserstrahl 12 wird über Lichtleiter 18 zu einem in Figur 10 lediglich angedeuteten Rekollimator 20 geführt. In diesem wird der Laserstrahl zu einem Parallelstrahl umgewandelt, wobei der Strahldurchmesser im Bereich von etwa 6mm liegt. Dieser Parallelstrahl wird dann über die Lichtleiter 18 zum Laserkopf 8 geführt, über den dann ein Laserstrahl auf das zu bearbeitende Werkstück, im vorliegenden Fall ein Pleuelauge 1 eines Pleuels gerichtet wird. Der fokussierte Laserstrahl wird dabei mit einem Winkel von 30° zur Horizontalen in Figur 10 eingekoppelt. Der Laserkopf 8 ist mit einer Z-Vorschubachse 22 ausgeführt, über die der Vorschub in der Kerblängsachse erfolgt. Diese Vorschubachse ist als hochdynamische Achse ausgeführt, mit der äußerst hohe Beschleunigungen bei einer hohen Kreisverstärkung und einem großen Ruck durchführbar sind, so dass eine äußerst präzise Steuerung der Modulation erforderlich ist. Die Beschleunigungen können beispielsweise im Bereich zwischen 1 bis 2 g, die Kreisverstärkung im Bereich von 10 n/min/mm (166,71/s) und der Ruck größer als 400 m/s3 liegen. Zur beidseitigen Bearbeitung des Pleuelauges 1 ist der Laserkopf 8 noch mit einer
Schwenkachse 24 ausgeführt, über die der Laserkopf 8 um die Z-Vorschubachse 22 verschwenkbar ist. Die Lasereinheit hat des Weiteren noch eine X-Stellachse 26, über die der gesamte Laserkopf 8 in X-Richtung (radial zum Pleuelauge 1 ) verfahrbar ist. Mit einer derartigen Einrichtung lassen sich auch sinusförmige Bruchtrennkerben ausbilden.
Figur 1 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Strahlführung im Laserkopf 8. Dargestellt ist der an den Faserlaser (Lasermodul 16) angekoppelte Lichtleiter 18. Der Laserstrahl wird im Rekollimator 20 in einen Parallelstrahl mit einem Durchmesser von etwa 6mm um- gewandelt und dann über einen Umlenkspiegel 28 um 90° in Richtung der Pleuelaugenachse umgelenkt. Der umgelenkte Laserstrahl 12 wird dann über eine Optik mit einer Brennweite von beispielsweise 100mm auf die Pleuelaugenwandung fokussiert, wobei eine Ausrichtung zur Pleuelumfangswandung über einen weiteren Umlenkspiegel 32 erfolgt, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 60° zur Horizontalen angestellt ist, so dass der Laserstrahl resultierend in einem Einkoppelwinkel von 30° zur Horizontalen oder in einen Anstellwinkel von 60° zu dem auf den Umlenkspiegel 32 auftreffenden senkrechten Teil des Laserstrahls 12 (Umlenkung 60°) auf die Pleuelumfangswandung auftrifft. Der Laserstrahl tritt über eine Düse 34 aus und ist dabei so fokussiert, dass der Laserspot in etwa 3mm vor der Austrittsebene der Düse 34 liegt. Zur Vermeidung einer Verschmutzung der Optik 30 und der Spiegel 28, 32 ist im Strahlengang zwischen Düse 34 und Umlenkspiegel 32 ein Schutzglas 34 vorgesehen. In der Darstellung gemäß Figur 1 1 erkennt man auch die Schwenkachse 24, dabei ist der Laserkopf 8 über ein Drehlager 38 drehbar gelagert und kann über einen nicht dargestellten Motor um die Z-Vorschubachse 22 verschwenkt werden, so dass praktisch jeder Umfangswan- dungsbereich des Pleuels erreichbar ist.
Bei Verwendung eines Faserlasers und durch geeignete Wahl einer Vorschubgeschwindigkeitsmodulation und einer vergleichsweise (gegenüber herkömmlichen Lösungen) hohen Impulsrate kann somit eine Perforation ausgebildet werden, die eine optimale Kerbwirkungszahl hat, jedoch mit wesentlich geringerem Energieeintrag und mit erheblich schnelleren Vorschubgeschwindigkeiten ausgebildet werden kann, als dies bei herkömmlichen Systemen der Fall ist.
Die durchgeführten Versuche zeigen, dass sich beispielsweise bei einem Faserlaser mit einer Leistung von 50 Watt bei einer Impulsfrequenz von 20 kHz eine Bruchtrennkerbe 4 ausbilden lässt, bei der die Kerbabschnitte 6 einen Abstand in 1/I Omm-Bereich, vorzugsweise im Bereich von 0.1 bis 0.3mm haben. Es zeigte sich, dass auch bei Verwendung eines Lasers mit einer Leistung von nur 30 Watt eine hochwirksame perforierte Bruchtrennkerbe 4 ausgebildet werden kann.
Offenbart sind ein Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und ein nach einem derartigen Verfahren hergestelltes Werkstück. Erfindungsgemäß werden beispiels- weise der Lasertyp, die Impulsrate, die Impulsdauer, das Werkstückmaterial und/oder die Laserleistung so gewählt, dass der Abstand der Kerbabschnitte wesentlich größer ist als derjenige Kerbabstand, der sich rechnerisch aus der Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls und/oder des Werkstücks und der Impulsrate des Lasers ergeben würde. Die beschriebene Vorschubmodulation ermöglicht auch das Ausbilden von schrägen Laserkerben für Rollbahnen, wie sie beispielsweise bei Kugel- oder Rollenführungen vorkommen.
Erfindungsgemäß ist des Weitern offenbart, dass die Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung in Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie und / oder periodisch moduliert wird.
Pleuelauge
Bruchebene
Bruchtrennkerbe
Kerbabschnitte
Laserkopf
Fokussieroptik
Laserstrahl
Umfangswandung
Lasermodul
Lichtleiter
Rekollimator
Vorschubachse
Schwenkachse
Stellachse
Umlenkspiegel
Optik
Umlenkspiegel Düse
Schutzglas Drehlager

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken (1 ) mittels Laserenergie, wobei durch Relativverschiebung zwischen einem Laserstrahl (12) und dem Werkstück (1 ) eine eine Bruchtrennebene vorgebende Bruchtrennkerbe (4) ausgebildet wird, wobei diese in Form einer Perforation mit Kerbabschnitten (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsparameter, beispielsweise der Lasertyp, die Impulsrate, die Impulsdauer, das Werkstückmaterial und die Laserleistung so gewählt werden, dass der Abstand der Kerbabschnitte (6) wesentlich größer ist als derjenige Kerbabstand (K), der sich rechnerisch aus der Vorschubgeschwindigkeit (V) des Laserstrahls (12) und/oder des Werkstücks (1 ) sowie der Impulsrate des Lasers ergibt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei der Laserstrahl (12) schräg zur Kerblängsachse eingekoppelt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Vorschubgeschwindigkeit (V) während der Bearbeitung variiert wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, wobei die Vorschubgeschwindigkeit (V) nach einer periodischen Funktion, beispielsweise einer Sinusfunktion, variiert wird.
5. Verfahren nach Patentansprüche 3 oder 4, wobei die Vorschubgeschwindigkeit zwischen 100mm/min und 1500mm/min variiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der tatsächliche Kerbabstand (K) um jeweils das 1 (Mache größer ist als der rechnerische Kerbabstand.
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei der Kerbabstand (K) um mehr als das 50-fache größer ist als der rechnerische Kerbabstand.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei als Laser ein Faserlaser verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die mittlere Leistung des Lasers 50 Watt und weniger bei einer Impulsrate von mehr als 1 KHz, vorzugsweise mehr als 10KHz beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Einkoppelwinkel etwa 30° beträgt.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Bruchtrennkerbe (4) eine durchgehende Kerbbasis hat, aus der heraus sich die Kerbabschnitte (6) erstrecken.
12. Werkstück, insbesondere ein Pleuel oder ein Kurbelwellengehäuse, hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bis 1 1 .
13. Werkstück nach Patentanspruch 12, wobei dieses sich etwa periodisch wiederholende Folgen von einem oder mehreren Kerbabschnitten (6) mit geringer Tiefe und einem oder mehreren Kerbabschnitten (6) mit größerer Tiefe oder in Abhängigkeit von der Werkstückgeometrie unterschiedliche Kerbtiefen (P) hat.
14. Lasereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , mit einem Laser, einem Laserkopf (8) zum Fokussieren eines Laserstrahls (12) auf ein zu bearbeitendes Werkstück, mit zumindest einer in Vorschubrichtung wirkenden Vorschubachse (22) und mit einer Steuereinheit (16) zum Variieren der Vorschubgeschwindigkeit während der Laserbearbeitung.
15. Lasereinheit nach Patentanspruch 14, wobei die Vorschubachse (22) derart ausgelegt ist, dass Vorschubgeschwindigkeitsänderungen mit einer Beschleunigung von > 0,5g, vorzugsweise bis zu 2g möglich sind.
PCT/EP2011/055384 2010-04-06 2011-04-06 Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit WO2011124627A1 (de)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MX2012011690A MX2012011690A (es) 2010-04-06 2011-04-06 Metodo para dividir mediante fractura piezas de trabajo, pieza de trabajo y unidad laser.
KR1020127029079A KR101609654B1 (ko) 2010-04-06 2011-04-06 작업물을 파괴 분할하는 방법, 작업물 및 레이저 유닛
BR112012025493A BR112012025493A2 (pt) 2010-04-06 2011-04-06 processo para separação por ruptura de peças de trabalho, peça de trabalho e unidade de laser
EP11719776A EP2555904A1 (de) 2010-04-06 2011-04-06 Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
CN201180023093.4A CN102939182B (zh) 2010-04-06 2011-04-06 用于断离工件的方法和激光装置
MX2013011618A MX2013011618A (es) 2010-04-06 2012-04-10 Metodo para dividir mediante fractura piezas de trabajo, pieza de trabajo y unidad laser.
PCT/EP2012/056480 WO2012136858A1 (de) 2011-04-06 2012-04-10 Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
KR1020137029344A KR101609657B1 (ko) 2011-04-06 2012-04-10 작업물을 파괴 분할하기 위한 방법, 작업물 및 레이저 유닛
EP12714675.1A EP2694242A1 (de) 2011-04-06 2012-04-10 Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
BR112013025805A BR112013025805A2 (pt) 2011-04-06 2012-04-10 processo para separação por ruptura de peças a trabalhar, peça a trabalhar e unidade de laser
CN201280017478.4A CN103648707B (zh) 2011-04-06 2012-04-10 用于断裂分割工件的方法、工件和激光器单元
US14/110,023 US20140090515A1 (en) 2011-04-06 2012-04-10 Method for Fracture Splitting Workpieces, Workpiece, and Laser Unit
JP2014503178A JP6071996B2 (ja) 2011-04-06 2012-04-10 ワークピースを破断分割するための方法、ワークピース及びレーザー装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010014085.6A DE102010014085B4 (de) 2010-04-06 2010-04-06 Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und Werkstück
DE102010014085.6 2010-04-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011124627A1 WO2011124627A1 (de) 2011-10-13
WO2011124627A9 true WO2011124627A9 (de) 2012-03-29

Family

ID=44314124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/055384 WO2011124627A1 (de) 2010-04-06 2011-04-06 Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2555904A1 (de)
KR (1) KR101609654B1 (de)
CN (1) CN102939182B (de)
BR (1) BR112012025493A2 (de)
DE (2) DE102010014085B4 (de)
MX (2) MX2012011690A (de)
WO (1) WO2011124627A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011118737A1 (de) * 2011-11-17 2013-05-23 Alfing Kessler Sondermaschinen Gmbh Laser-Kerbmaschine
DE102012112539A1 (de) 2012-03-12 2013-09-12 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Werkstücks
DE102015106956A1 (de) 2014-09-29 2016-03-31 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und Werkstückrohling
WO2016124656A1 (de) 2015-02-03 2016-08-11 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Laserbearbeitungseinheit

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE177977T1 (de) * 1995-02-06 1999-04-15 Mauser Werke Oberndorf Maschin Verfahren und einrichtung zum bruchtrennen von werkstücken
DE19751640A1 (de) * 1997-11-21 1999-05-27 Bayerische Motoren Werke Ag Geschmiedetes Pleuel für Hubkolbenmaschinen aus Kohlenstoffstahl mit bruchgetrenntem Lagerdeckel
JP4297341B2 (ja) * 2003-11-12 2009-07-15 株式会社安永 延性金属製部品の破断開始部形成方法及び破断開始部形成装置
DE102005031335B4 (de) * 2004-06-29 2013-02-21 Mauser-Werke Oberndorf Maschinenbau Gmbh Verfahren zum Herstellen von Bruchtrennkerben und Werkstück
DE102007053814A1 (de) * 2007-11-12 2009-05-14 Alfing Kessler Sondermaschinen Gmbh Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Pleuelstangen
US8124911B2 (en) * 2008-03-31 2012-02-28 Electro Scientific Industries, Inc. On-the-fly manipulation of spot size and cutting speed for real-time control of trench depth and width in laser operations

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130055592A (ko) 2013-05-28
BR112012025493A2 (pt) 2016-06-21
DE102010014085B4 (de) 2016-02-18
MX2012011690A (es) 2013-02-21
WO2011124627A1 (de) 2011-10-13
MX2013011618A (es) 2017-02-16
KR101609654B1 (ko) 2016-04-06
DE102023104504A1 (de) 2023-06-01
CN102939182A (zh) 2013-02-20
CN102939182B (zh) 2016-06-29
DE102010014085A1 (de) 2011-10-06
EP2555904A1 (de) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0872303B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchtrennen von flachen Werkstücken aus sprödem Material, insbesondere aus Glas
EP2310163B1 (de) Verfahren zum exzentrischen ausrichten eines laserschneidstrahls zu einer düsenachse und zum schrägschneiden; entsprechende laserbearbeitungskopf und laserbearbeitungsmaschine
DE102009021448B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Umfangsbearbeitung eines Materialstranges mittels Laser
EP4200101A1 (de) Verfahren zur herstellung mindestens eines werkstückteils und eines restwerkstücks aus einem werkstück
EP3914418B1 (de) Prozess zur strahlbearbeitung eines platten- oder rohrförmigen werkstücks
DE102012003202A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Schneiden oder mit Schneiden versehenen Werkstücken, mit einem Nasslaser
DE102007059987B4 (de) Verfahren zum keyhole-freien Laserschmelzschneiden mittels vor- und nachlaufender Laserstrahlen
DE102023104504A1 (de) Verfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken und Werkstück
DE19715537C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchtrennen von flachen Werkstücken aus sprödem Material, insbesondere aus Glas
DE102012217766B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Dampfdruck-Abtragschneiden eines metallischen Werkstücks
EP4238687A1 (de) Verfahren zur bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen werkstücks
WO2012136858A1 (de) Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
DE102009047995B3 (de) Verfahren zur gratfreien trennenden Bearbeitung von Werkstücken
DE102014206358A1 (de) Verfahren und Laserschneidmaschine zum Laserschneiden kleiner Öffnungen
EP2755793A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum struturieren von werkstückoberflächen durch bearbeitung mit zwei energetischen strahlungen
DE19959921C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchtrennen von flachen Werkstücken aus sprödbrüchigem Material
EP2694242A1 (de) Verfahren zum bruchtrennen von werkstücken, werkstück und lasereinheit
DE102015212284A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum pulverbasierten Laser-Auftragsschweißen
EP2468445A1 (de) Laserbearbeitungsmaschine mit einem Diodenlaser, dessen Strahl um seine Strahlachse drehbar ist, und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks
DE102020000518B3 (de) Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen
DE102004041502B4 (de) Überlappschweißverfahren mittels Strahlschweißung, insbesondere mittels Laserstrahlschweißung, an beschichteten Blechen, insbesondere an verzinkten Stahlblechen
EP4422819A1 (de) Verfahren zur herstellung von werkstückteilen mit angefasten schnittkanten
EP4238690A1 (de) Verfahren zur bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen werkstücks
EP4415919A1 (de) Verfahren zum laserschweissen eines werkstücks mit schnellem wechsel zwischen schweisszonen mit unterschiedlichen zu schweissenden materialien
WO2023072567A1 (de) Verfahren zur laserstrahlbearbeitung eines werkstücks mit konstanter streckenenergie des laserstrahls

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201180023093.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11719776

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2012/011690

Country of ref document: MX

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011719776

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127029079

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112012025493

Country of ref document: BR

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112012025493

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20121005