專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在零件中制造具有側(cè)向限制的側(cè)面的孔的方 法，其中激光束對(duì)準(zhǔn)零件表面，使得零件材料蒸發(fā)并且形成所述孔。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了制造具有側(cè)向限制的側(cè)面的孔的方法。比如
在US 6,420,677中描述了 一種用于在激光的支持下構(gòu)造渦輪葉片中冷 卻空氣孔的方法。在此，將一系列激光脈沖發(fā)射到渦輪葉片的表面上， 其中將渦輪材料的一部分蒸發(fā)，從而沿著Z軸形成孔。在加工期間， 激光束相對(duì)于Z軸傾斜+ Z- 10—20°的角度地發(fā)射到葉片表面上。
在制造所述冷卻空氣孔時(shí)，會(huì)在激光束和孔的側(cè)面之間出現(xiàn)不允 許的相互作用。這種不利的相互作用會(huì)在以下情況中出現(xiàn)，即當(dāng)激光 束在加工時(shí)如此對(duì)準(zhǔn)葉片表面使得激光束在靠近并且平行于側(cè)向的側(cè) 面的區(qū)域中延伸時(shí)。在這個(gè)處于激光束和側(cè)面之間的區(qū)域內(nèi)于是會(huì)出 現(xiàn)相互作用，其結(jié)果是所述激光束的能量的一部分由側(cè)面吸收。這導(dǎo) 致?lián)p壞所述孔的側(cè)面。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種開(kāi)頭所述類(lèi)型的方法，其中不會(huì) 出現(xiàn)由與激光束的相互作用引起的對(duì)孔側(cè)面的損壞。
該任務(wù)按本發(fā)明通過(guò)以下方法得到解決，即通過(guò)用激光束磨出孔 的側(cè)向的側(cè)面以多個(gè)制造步驟分別構(gòu)造所述孔的部分體積，其中如此 定向所述激光束，使得其與磨出的側(cè)面形成大于8°的角度。
由此，本發(fā)明的基本思想是將有待制造的孔的整個(gè)體積分成部分 體積并且以單獨(dú)的制造步驟構(gòu)造這些部分體積。通過(guò)用激光束分別磨 出孔的側(cè)向的側(cè)面來(lái)去除單獨(dú)的部分體積的零件材料。在此，如此定 向激光束，使得其與磨出的側(cè)面形成大于8°的角度。
因?yàn)榧す馐谥瓶讜r(shí)不是靠近并且平行于孔的已經(jīng)形成的側(cè)面地 對(duì)準(zhǔn)零件表面，所以不會(huì)在激光束和側(cè)面之間出現(xiàn)不允許的相互作用。 此外，將孔的整個(gè)體積分成多個(gè)部分體積可以構(gòu)造復(fù)雜的孔幾何形狀。
按本發(fā)明的第一實(shí)施方式，激光束如此定向，使得其與磨出的側(cè)面形成大于IO。并且小于90。、優(yōu)選大于15。并且小于80。、特別優(yōu) 選大于20°并且小于60。的角度。尤其優(yōu)選的是9。的角度。
在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，脈沖的激光束對(duì)準(zhǔn)零件表面。在此，可 以使用具有可變的脈沖寬度的激光束。脈沖寬度可以在50到800ns、 優(yōu)選70到600ns、尤其在200到500ns的范圍內(nèi)。特別優(yōu)選的是400ns 的脈沖寬度。用這樣脈沖調(diào)制的激光束可以特別快地蒸發(fā)零件材料。
以有利的方式，也可以將具有20到40kHz、優(yōu)選25到35kHz、尤 其28到32kHz范圍內(nèi)頻率的激光束對(duì)準(zhǔn)零件表面。
本發(fā)明的一種優(yōu)選改進(jìn)方案提出，在渦輪零件尤其在渦輪葉片中 制孔。該孔尤其可以是完整的冷卻空氣孔，或者是冷卻空氣孔的擴(kuò)散。


下面根據(jù)實(shí)施例參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。
圖中示出
圖l是零件的示意性視圖，在該零件中要用按本發(fā)明的方法制孔， 圖2是按圖1的零件的在制造孔的第一部分體積時(shí)的示意性視圖， 圖3是按圖1的零件的在制造孔的第二部分體積時(shí)的示意性視圖， 圖4是按圖1的零件的示意性視圖，在該零件中要用按本發(fā)明的 方法制造具有作為替代方案的形狀的孔。
具體實(shí)施例方式
在圖1到3中示意性示出了在零件2中進(jìn)行制孔1。零件2尤其可 以是渦輪葉片，在該渦輪葉片中構(gòu)造冷卻空氣孔。
圖1示出了在開(kāi)始該方法前的零件l,其中在右邊和左邊側(cè)向限制 有待制造的孔2的側(cè)面3a和3b用虛線(xiàn)表示。同樣用虛線(xiàn)將有待制造 的孔2的整個(gè)體積分成左邊和右邊的部分體積2a和2b。在圖2中示出 了制造左邊的部分體積2a，并且圖3示出了制造右邊的部分體積2b。
為了在第一制造步驟中在零件1中構(gòu)造孔2的左邊的部分體積2a， 將激光器5的激光束4發(fā)射到零件表面上。在此，如此定向該激光器5， 使得激光束4與左邊的側(cè)面3a形成大于5°的角度并且首先碰到左邊 的部分體積2a的直接與左邊的側(cè)面3a鄰接的區(qū)域，激光束4在那里 將零件材料的一部分蒸發(fā)。
所述激光束4進(jìn)一步對(duì)準(zhǔn)零件表面直到該激光束4到達(dá)左邊的側(cè)面。然后激光器5在圖紙中向右運(yùn)動(dòng)，使得激光束4碰到還在部分體 積2a中存在的零件材料，然后再進(jìn)行蒸發(fā)， 一直到左邊的側(cè)面3a。以 這種方式，用激光束3磨出部分體積2a的整個(gè)側(cè)面3a。
在以這種方式制造孔2的整個(gè)部分體積2a后，將激光器5逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)并且如此定向，使得激光束4與右邊的側(cè)面3b形成大于8°的角 度并且首先碰到右邊的部分體積2b的直接與右邊的側(cè)面3b鄰接的區(qū) 域，激光束在那里將零件材料的一部分蒸發(fā)。然后，以已經(jīng)描述的方 式用激光束4磨出右邊的側(cè)面3b，從而也制造右邊的部分體積2b。
在制孔2期間沒(méi)有出現(xiàn)激光束4和兩個(gè)側(cè)面3a、 3b之一之間的不 允許的相互作用。從而不會(huì)對(duì)孔的側(cè)面帶來(lái)?yè)p壞。
圖4示出了圖1的零件1的示意性視圖，其中這里說(shuō)明了作為替 代方案的孔幾何形狀，該孔幾何形狀通過(guò)側(cè)向限制的側(cè)面3a和3b確 定。在作為替代方案的孔幾何形狀中，重疊地布置部分體積2a和2b， 其中部分體積2b優(yōu)選以頂點(diǎn)與零件1的外部表面鄰接，其中部分體積 2b優(yōu)選以頂點(diǎn)與零件1的外部表面鄰接。
所述作為替代方案的孔2以已經(jīng)描述的方式進(jìn)行制造。
權(quán)利要求
1. 用于在零件(1)中制造具有側(cè)向限制的側(cè)面(3a，3b)的孔(2)的方法，其中，將激光束(4)對(duì)準(zhǔn)零件表面，使得零件材料蒸發(fā)并且形成所述孔(2)，其特征在于，通過(guò)用激光束(4)磨出所述孔(2)的側(cè)向的側(cè)面(3a，3b)以多個(gè)制造步驟分別構(gòu)造所述孔(2)的部分體積(2a，2b)，其中，所述激光束(4)的定向使得所述激光束(4)與磨出的側(cè)面(3a，3b)形成大于8°的角度。
2. 按權(quán)利要求l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)與磨出的側(cè)面(3a， 3b)形成大于10。且小于90° 、優(yōu)選大于15。且小于80° 、特別優(yōu)選 大于20°且小于60°的角度。
3. 按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，將脈沖調(diào)制的激光束(4)對(duì)準(zhǔn)所迷零件表面。
4. 按權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于，將具有可變的脈沖寬度的激光束(4)對(duì)準(zhǔn)所述零件表面。
5. 按權(quán)利要求3或4所述的方法， 其特征在于，將具有在50到800ns、優(yōu)選70到600ns、尤其200到500ns范圍 內(nèi)的脈沖寬度的激光束(4)對(duì)準(zhǔn)所述零件表面。
6. 按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，將具有在20到40kHz、優(yōu)選25到35kHz、尤其28到32kHz范圍 內(nèi)的頻率的激光束(4)對(duì)準(zhǔn)所述零件表面。
7. 按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于，在渦輪零件中構(gòu)造孔(2)。
8. 按權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在渦輪葉片中構(gòu)造冷卻空氣孔。
9.按權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在于，在渦輪葉片中構(gòu)造冷卻空氣孔的擴(kuò)散口 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制孔的方法。在用于在零件(1)中制造具有側(cè)向限制的側(cè)面(3a，3b)的孔(2)的方法中，將激光束(4)對(duì)準(zhǔn)零件表面，使得零件材料蒸發(fā)并且形成所述孔(2)。根據(jù)本發(fā)明，為了避免由與激光束的相互作用引起的對(duì)孔側(cè)面的損壞，通過(guò)用激光束(4)磨出所述孔(2)的側(cè)向的側(cè)面(3a，3b)以多個(gè)制造步驟分別構(gòu)造所述孔(2)的部分體積(2a，2b)，其中，所述激光束(4)的定向使得所述激光束(4)與磨出的側(cè)面(3a，3b)形成大于8°的角度。
文檔編號(hào)B23K26/38GK101543939SQ20091012794
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者H·-T·博爾姆斯, J·芒澤, L·沃爾克斯, T·波德戈斯基 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司