[发明专利]在部件中激光加工孔的保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述类型的、用于利用激光束在至少一个部件中激光加工孔的保护装置，其中所述保护装置定位在待加工孔的光束射出侧的端部上以便保护所述部件的相邻背部空间防止受到激光束的照射。本发明还涉及一种在使用根据本发明保护装置的情形下用于制造部件（例如喷嘴，尤其是喷射器）的方法，以及涉及一种在使用根据本发明保护装置的情形下制造喷射器的方法。

背景技术

在材料的工业加工中，尤其是在部件或工件中常常使用大功率脉冲激光器钻孔（例如通孔或盲孔）时，与常规机械切削技术相反，通过使用高功率脉冲激光器允许以更高的加工精度和更短的加工时间完成钻孔。在激光钻孔时遇到的问题是在完成激光钻孔时在钻孔背面射出的激光必须被屏蔽或阻挡，以阻止激光束不希望地损害与钻孔背面相对的部件壁。如果使用激光束加工的部件例如是在汽车技术中使用的喷嘴或柴油喷嘴等，尤其可能存在这个问题。这种喷嘴具有基本上空心圆柱形的喷嘴体，所述喷嘴体具有喷嘴凸起，在喷嘴凸起壁中设置或钻出多个喷射孔，以便在后来按照目的使用喷嘴时通过所述喷射孔将所述燃料分散或喷洒到发动机燃烧室中。因为这种喷嘴关于它的纵轴旋转对称地构造，在现有技术中常常在激光钻孔加工期间在所述喷嘴体的空腔内部的喷嘴凸起中插入用金属或陶瓷材料制成的保护装置，所述保护装置也称作所谓衬底材料，用于阻挡或吸收从在喷嘴凸起的壁中激光钻出的钻孔射出在钻孔背面上的激光束，以便阻止所述喷嘴凸起的相对置壁受到损害。

这种根据现有技术的保护装置的缺点是在利用具有超短激光脉冲的高功率激光器对所使用的金属或陶瓷材料进行激光加工时，这种根据现有技术的保护装置不能承受从钻孔背面射出且投射到保护装置上的激光束并且它的保护功能因而不能令人满意。另外，图2示出一种常规的保护装置1。在符合目的的使用情形下，保护装置1在柴油喷嘴2的空腔6中具有从钻孔背面射出的激光束所造成的穿孔7，并因而不再具有保护背部空间的功能。图3典型地示出在常规保护装置1失效后的柴油喷嘴2，其中所述喷嘴体的左侧壁具有用激光束钻出的喷射孔3，而与喷射孔的背面相对置的右侧壁具有缺陷13，虽然在激光加工过程中使用了图2的保护装置1，但因为保护装置1失效，激光束在右侧壁上造成了穿透形式的缺陷13。

发明内容

具有权利要求1的特征的保护装置所具有的优点是，因为在符合目的的使用情形下沿激光束方向布置在钻孔射出侧后面的保护装置的、根据本发明的复合结构的缘故，在待加工部件或工件的钻孔射出侧射出的激光束被吸收，从而所述部件的与钻孔射出侧相对置的壁受到保护，防止因其它无需检查的已经传播的另外激光束造成缺陷。其方式是所述根据本发明的保护装置的复合结构是由在塑料基体中镶嵌纤维构成的，进入到所述保护装置中的激光束通过分布在塑料基体中的纤维进行分束，其中所述激光束的能量密度减弱或减小，甚至被吸收，但是，与此不同，在由金属或陶瓷构成的传统保护装置情形中，进入的激光束不像上述那样被分束，因而这种常规的保护装置可被穿透。

根据本发明的保护装置以有利的方式尤其适用于旋转对称的部件，所述部件具有构造在其内的空腔，即根据本发明的保护装置例如用于喷嘴、柴油喷嘴、节流阀、阀块和过滤块。

本发明的其它有利的改进方案和构型通过从属权利要求中所提及的措施得到。特别地，如果塑料基体使用由热塑性聚醚酮（PEEK）和镶嵌在其中的玻璃纤维构成的，则根据本发明的保护装置可获得特别高的耐穿透性，其中这样构造的保护装置因为制造简单而可通过压铸来低成本地制造。因为根据本发明的保护装置的高耐穿透性，根据本发明的保护装置在激光加工过程中比现有技术具有更高的过程可靠性，因而获得更低的废品率（废品率是因缺陷部件引起的）。

附图说明

在下面的说明和附图中更详细地阐述本发明的实施例，其中：

图1示出了柴油喷嘴的纵向剖面图，其中所述柴油喷嘴具有定位在柴油喷嘴的凸起中的根据本发明的保护装置，所述保护装置是由聚醚酮和镶嵌在其中的玻璃纤维构成的复合件制成的；

图2以俯视图示出了常规保护装置的截面图，其中所述保护装置是由金属制成的，在符合目的的使用情形下在待加工部件中用于屏蔽激光束并且具有通过激光束形成的多个相互叠置的穿透，所述激光束具有在纳秒范围内的超短激光脉冲；

图3以纵剖图示出了柴油喷嘴的头部侧局部图，其中在其左侧利用来自激光源的超短激光脉冲钻孔，而且因为图2的常规保护装置失效，在激光加工过程中，所述柴油喷嘴的与喷射孔的相对侧因激光束造成了缺陷。

具体实施方式