CN101448613B - 固体或者说工件中的能量加入的探测 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于通过能量源将削弱部位(2)加入到固体或者说工件(1)中优选加入到陶瓷或玻璃中的方法，所述能量源通过有针对性的局部作用的能量加入在能量加入的位置上削弱所述固体或者说工件(1)。按本发明提出，在能量加入之前和/或同时向能量加入的位置加载载色材料，从而在能量加入的位置上实现所述固体或者说工件(1)的物理的、化学的或生物的可见的变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过能量源将削弱部位加入到固体或者说工件中优选加入到陶瓷或玻璃中的方法，所述能量源通过有针对性的局部作用的能量加入在能量加入的位置上削弱所述固体或者说工件，并且本发明涉及一种经过如此处理的固体或者说工件。
背景技术
为了在固体的材料的表面上或者表面下设置标记，有不同的方法如用硬而尖的物品进行刻划或者THERMARK-方法（DE 195 41 453 A1），在THERMARK-方法中用激光将比如来自胶带的彩色微粒转移并且固定到工件的表面上。
该方法要求认真协调胶带材料、色素、胶带离平坦的工件表面的间距。
作为替代方案，也可以在着色的物质（玻璃、微粒）固化在工件表面上之前印上或者喷上所述着色的物质。
所述方法使色素至少暂时固化在所述工件的表面上，从而无法避免尤其因材料的喷涂（Verspritzen）而出现某种局部不清晰。在此又必须去除多余的材料。
这些方法没有提供所需要的深度效应（载色体渗入裂缝中）。
同样，用激光在材料剥蚀的情况下将划痕或者刻痕结构加入到工件中也属于现有技术，所述划痕或者刻痕结构通常能够用眼睛清楚地看出或者说对图像识别系统来说可以清楚地识别并且因此简化了分开。
发明内容
此外，本发明说明一种用于由陶瓷、玻璃、金属或者这些材料的组合制成的任意成形的工件的标记方法。有针对性地连续地用聚焦的能量源或者通过暂时的掩模借助于沿x、y以及也可选沿z方向合适地散射的能量源来加入结构。
标记本身可以是不可逆转的、可以逆转的或者仅仅是暂时的（临时的）。
在此，要么可以直接在所期望的位置上加入标记要么可以在对工件进行完全加工之后用减除方式来加工出标记，方法是在非规定的位置上又有针对性地去除底片结构（Negativstruktur）。
通过材料与工件的化学反应、通过材料在所述工件中的材料衬入、通过组织变化或者所述工件的特定的化学、物理或生物性能的局部变化来产生标记。
所述能量源可以是烧嘴、紫外-、可见-或者红外-辐射器，但也可以是机械的能量源如局部的拉伸。
所加入的结构的探测比如可以在可见的范围内有颜色变化时用眼睛进行或者也可以借助于物理-化学探测器来进行。
因此，本发明在一种设计方案中涉及一种用于用能量源在固体或者说工件中优选在陶瓷或玻璃中加入削弱部位的方法，所述能量源通过有针对性的局部作用的能量加入在能量加入的位置上削弱所述固体。
按本发明在能量加入之前和/或同时向所述能量加入的位置加载载色材料，从而在能量加入的位置上实现所述固体或者说工件的物理的、化学的或生物的可见的变化。
在另一种设计方案中，本发明涉及一种具有局部加入的削弱部位的固体或者说工件，优选是陶瓷或玻璃，所述削弱部位从所述工件（1）的表面朝其里面延伸。
按本发明，所述削弱部位能够通过加入的或者说渗入的载色材料探测到和/或作上颜色标记。
实施例：
A）如果使用以非烧蚀的方式工作的、比如在无材料剥蚀的情况下仅仅产生二维的破裂线的激光方法，或者减少激光束的能量，从而在组织中不产生分离位置或者不再损伤工件表面，那么利用激光或者其它点状、线状或面状工作的能量源只能用精确匹配的照明才能识别或者说根本无法识别。
对于这样的标记或者分离方法来说也期望所经过的位置能够容易地再识别，所述位置可以快速、准确且在没有器材开销的情况下形成，而所施加的外来材料没有通过其自身的体积改变工件的几何形状。
如果所述工件的表面紧接在能量加入之后通过冷却液在最简单的情况下通过水状的介质进行骤然冷却，不过其中所加入的能量还用于在所述冷却液或者说溶解在所述冷却液中的（比如载色的）物质与工件（陶瓷、金属-陶瓷、玻璃）的表面之间引起反应，通过所述反应还能够在处理之后跟踪所述能量源的痕迹。
所述载色材料渗入在机械上完整的表面中，并且其在产生裂纹的能量加入过程中跟随这些裂纹并且对这些裂纹的内表面进行润湿并且在能量加入合适时也与表面起反应。在这过程中，这些载色材料被工件所吸收或者说它们与工件起反应而没有发生可测量的体积变化（相对于THERMARK-方法进行划界）。多余的载色体不需要以机械方式或化学方式来去除。
对于由白色的氧化铝制成的工件来说，比如这样的在热影响下形成显著变色的尖晶石的物质如钴盐、铬盐或铁盐或锌盐或者至少两种盐的组合尤其合适。在剂量合适时（大约0.01-50克/升冷却液）时，沿所加入的裂纹得到防水的细微的灰色的线条，所述线条可用裸眼看出并且比如对其它工作步骤来说简化了校准工作或者简化了后来的分离工作
B）用激光在工件中加入细微的组织损伤。冷却剂或其载色的组成部分同样渗入裂纹中并且甚至在冷却剂的挥发性的组成部分蒸发之后还留在那里。
相应地本发明涉及固体，优选陶瓷或玻璃，通过局部起作用的能量源比如激光束或者烧嘴将通常看不见的破裂线加入到所述固体中。通过所述破裂线来实现将固体分开为更小的单元。
按本发明，在加入能量的同时向所述加入能量的位置加载提供颜色的也就是载色材料，从而实现所述破裂线的物理的、化学的或者生物的可见的变化。
由此持久地并且可探测地对所述破裂线进行标记。
如果没有同时或者说紧临能量加入给所述能量加入的位置加载提供颜色的材料，那么所述破裂线会再度闭合并且只能再在固体的表面上作标记。
作为另一种实施例，要提到被生物的营养物质溶液所覆盖的面状的陶瓷的载体。
在制造之后也就是说在烧结之后在所述陶瓷的载体中加入作了标记的破裂线并且随后给其涂上营养物质溶液。而后使用者可以截断单块，其中他通过标记看到所述破裂线的位置。
在能量加入之前或同时向所述能量加入的位置加载载色材料，从而在所述能量加入的位置上实现所述固体或者说工件的物理的、化学的或者生物的可见的变化，由此对所述能量加入的位置进行标记并且所述固体或者说所述工件可以容易地继续加工或继续使用。
可以局部表面地向所述固体或者说所述工件加载载色材料，并且此后才按本发明对其进行处理。
在此，可以以任意次序和频率在所述固体或者说工件上加载载色材料。
所述载色材料可以以被溶解或者悬浮或者弥散或者粉末形式或者这些形式的组合的形式加以使用。
优选所述载色材料是钒或锰或铜或银或钨或镍或钴或铬或铁或锌这些元素或其化合物或者是这些元素中的至少两种元素的组合或者是这些元素中的至少一种元素的化合物或者是化合物和/或元素的组合。
在本发明的一种实施方式中使用载体液体，在所述载体液体中混合了载色材料，并且所述载体液体是载色材料的溶液或悬浮液或者弥散体或者是它们的组合，其中至少一种载色材料的浓度至少为0.01克/升载体液体。在能量加入之前和/或同时在能量加入的位置上加载这种载体液体。
在本发明的另一种实施方式中使用载体物质，在所述载体物质中混合了粉末状的载色材料并且所述载色材料的浓度在所述载体物质中至少占0.001个重量百分点的份额，并且所述载体物质包含至少一种增附着力剂和/或至少一种粘结剂和/或其它附加物或者它们的组合。
对于所述固体或者说工件来说，可以以任意顺序单次地或者多次地用相同的或者不同的成分来使用载体液体和/或载体物质。
对于载体液体和/或载体物质来说，可以通过所述载色材料在载体液体和/或载体物质中的不同浓度来调节色度，其中所述载色材料在所述载体液体和/或载体物质中的浓度的上升与在所述固体或者说工件（1）中产生变色的强度成比例。
对于载体液体和/或载体物质来说，色度也可以通过所述能量源的不同的能量加入来调节，其中在所述载体液体和/或载体物质的浓度和成分相同时，能量加入的上升导致变色强度的变化。
由此为调节变色，可以改变所述载色材料在所述载体液体和/或载体物质中的浓度并且/或者改变能量加入的强度。
所述变色的强度的变化在按本发明的应用中用于对所述固体或者说工件的削弱部位和/或削弱部位的程度进行评估。
在能量加入之前和/或过程中，也可以使至少一种另外的固体的或液体的材料与所述能量加入的位置相接触，并且所述材料在能量加入过程中或之后渗入所述削弱部位中。
对于这种另外的固体的或液体的材料来说，优选荧光素或间苯二酚或者品红或者它们的组合是合适的。
在一种按本发明的设计方案中，至少一种载体液体和/或载体物质通过至少一个输送系统与能量加入同步地被输送给能量加入的位置。所述输送系统比如可以是管子或者说输送装置。
优选至少一种载体液体和/或载体物质在储备容器中混合或者经过有效搅拌并且经计量或者未经计量地输送给所述能量加入的位置。
对于每种载体液体和/或载体物质来说，可以分别使用单独的储备容器并且所述储备容器的出料口可以彼此并联和/或串联并且在方法过程中可以经计量或者不经计量地从所述储备容器中取出相同的或者不同的量。
也可以将至少一种载体液体和/或载体物质与至少一种另外的对所述方法来说所必需的液态的或气态的或者气态与液态相组合的材料相混合并且/或者并行地进行输送。
优选由陶瓷或玻璃制成的根据按本发明的方法处理的固体或者说工件的突出之处在于，它具有局部加入的削弱部位，该削弱部位从所述固体或者说工件的表面延伸到其里面，并且所述削弱部位能够通过渗入的载色材料被探测到并且/或者作上颜色标记。
优选所述材料能够通过辐射优选紫外光线激励出荧光。
所述固体或者说工件的材料在一种实施方式中由以下材料组中的一种或者它们的组合制成：
a）具有大于50.1个重量百分点的氧化铝的主成分份额的“氧化铝”
b）具有大于50.1个重量百分点的氧化锆的主成分份额的“氧化锆”
c）具有大于50.1个重量百分点的氮化铝的主成分份额的“氮化铝”
d）具有大于50.1个重量百分点的氮化硅的主成分份额的“氮化硅”
并且作为添加物所述材料优选包含小于等于2个重量百分点的CaO或SiO2或MgO或B2O3或Y2O3或Sc2O3或CeO2或Cu-氧化物或金属或杂质或者它们的组合。
在一种实施方式中，在所述固体或者说工件上布置了具有相同的和/或不同的变色性和/或变色强度的共同的或者分开的着色的区域。
在一种应用方式中，在所述固体或者说工件上布置了至少一种全表面的或者部分表面的、包含载色材料的载体液体和/或载体物质，并且这种如此经过处理的固体或者说工件作为初级产品用于按本发明的方法或者按本发明的固体或者工件。
这种初级产品或者说如此经过处理的固体或者说工件可以用于确定至少一个能量源的强度和/或强度分布。
所述固体或者说所述工件（初级产品）也可以用于对至少一次能量加入过程进行校准以及/或者用于对所述能量加入过程的稳定性进行评估以及/或者用于记录能量加入的结果。
附图说明
下面借助于附图对本发明进行详细解释。其中：
图1示出了具有加入的局部的机械的削弱部位2或者说解裂槽或者说普通的破裂线的固体或者说工件1。
用附图标记3来表示着色剂或者说载色材料，所述着色剂或者说载色材料在用于产生自身的削弱部位2的局部热处理的过程中通过固体化学的反应来产生。
附图标记4表示在图2中放大示出的截取部分。
附图标记5表示在图3中放大示出的截取部分。
图2用具有加入的削弱部位2的固体或者说工件1放大示出了图1的截取部分4。在该削弱部位中，在所述能量加入的位置上微粒的或者沉积的着色剂3渗入到工件中的通过能量加入或者说热处理短时间提供的微型空穴中。
图3放大示出了图1的截取部分5。在所述固体或者说工件1中加入了削弱部位2。用附图标记6来表示反应区，在该反应区中，所述工件1的材料与盐化合物一起在热处理过程中导致所述工件1局部颜色变化。
图4示出了用于将载色材料输送到能量加入的位置的输送装置。所述载色材料在此包含在载体液体8中或者包含在载体物质9中并且处于储备容器7中。在储备容器中布置了用于使所述载色材料在载体液体8中更好地混合的搅拌器13。
所述载体液体8和/或载体物质9通过计量装置10比如阀进入排料口11并且从那里通过输送系统12输送到固体或者说工件上的能量加入的位置。
Claims (1)
1.用于通过能量源将削弱部位（2）加入到固体中的方法，所述能量源通过有针对性的局部作用的能量加入在能量加入的位置上削弱所述固体，其中，所述固体是陶瓷或玻璃，所述能量源是烧嘴、紫外辐射器、可见辐射器、红外辐射器或者局部的拉伸，并且所述削弱部位是解裂槽或普通的破裂线，其特征在于，在所述能量加入之前以及/或者同时向所述能量加入的位置加载载色材料，从而在所述能量加入的位置上实现所述固体的物理的或者化学的可见的变化。
2．按权利要求1所述的方法，其特征在于，部分表面地向所述固体加载载色材料。
3．按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以任意的次序和频率在所述固体上加载载色材料。
4．按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载色材料以被溶解或悬浮或弥散或粉末形式或者这些形式的组合的形式加以使用。
5．按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载色材料是钒或锰或铜或银或钨或镍或钴或铬或铁或锌这些元素中的至少一种元素或这些元素中的至少一种元素的至少一种化合物或者是化合物和元素的组合。
6．按权利要求1所述的方法，其特征在于，
使用载体液体（8），在所述载体液体（8）中混合了所述载色材料，并且所述载体液体（8）是所述载色材料的溶液或悬浮液或者弥散体或者其组合，其中，所述至少一种载色材料的浓度至少为0.01克/升载体液体；并且/或者
使用载体物质（9），在所述载体物质（9）中混合了粉末状的载色材料并且所述载色材料的浓度在所述载体物质（9）中至少占0.001个重量百分点的份额，并且所述载体物质（9）包含至少一种增附着力剂和/或至少一种粘结剂。
7．按权利要求6所述的方法，其特征在于，对于所述固体来说，能够以任意顺序单次地或者多次地用相同的或者不同的成分来使用载体液体（8）和/或载体物质（9）。
8．按权利要求6所述的方法，其特征在于，对于载体液体（8）和/或载体物质（9）来说，能够通过所述载色材料在载体液体（8）和/或载体物质（9）中的不同浓度来调节色度，其中所述载色材料在所述载体液体（8）和/或载体物质（9）中的浓度的上升与在所述固体中产生的变色的强度成比例。
9．按权利要求6所述的方法，其特征在于，对于载体液体（8）和/或载体物质（9）来说，色度通过所述能量源的不同的能量加入来调节，其中在所述载体液体（8）和/或载体物质（9）的浓度和成分相同时，能量加入的上升导致变色强度的变化。
10．按权利要求6所述的方法，其特征在于，为调节变色，改变所述载色材料在所述载体液体（8）和/或载体物质（9）中的浓度并且/或者改变能量加入的强度。
11．按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述变色的强度的变化用于对所述固体的削弱部位（2）和/或削弱部位（2）削弱程度进行评估。
12．按权利要求1所述的方法，其特征在于，在能量加入之前和/或过程中，使至少一种另外的固体的或液体的材料与能量加入的位置相接触，并且所述材料在能量加入过程之中或之后渗入所述削弱部位（2）中，其中，对于所述另外的固体的或液体的材料来说，使用荧光素或间苯二酚或者品红或它们的组合。
13．按权利要求6所述的方法，其特征在于，至少一种载体液体（8）和/或载体物质（9）通过至少一个输送系统（12）与能量加入同步地输送给能量加入的位置。
14．按权利要求6所述的方法，其特征在于，至少一种载体液体（8）和/或载体物质（9）在储备容器（7）中混合或者进行有效搅拌并且经计量或者未经计量地输送给所述能量加入的位置。
15．按权利要求6所述的方法，其特征在于，对于每种载体液体（8）和/或载体物质（9）分别使用单独的储备容器（7）并且所述储备容器（7）的出料口（11）彼此并联和/或串联并且在方法过程中经计量或者不经计量地从所述储备容器（7）中取出相同的或者不同的量。
16. 按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体是工件（1）。
17．固体，具有局部加入的削弱部位（2），该削弱部位（2）从所述固体的表面延伸到其里面，其中，所述固体是陶瓷或玻璃，并且所述削弱部位是解裂槽或普通的破裂线，其特征在于，所述削弱部位（2）能够通过渗入的载色材料被探测到并且/或者作上颜色标记，其中，在用于加入所述削弱部位（2）的能量加入之前以及/或者同时向能量加入的位置加载载色材料。
18．按权利要求17所述的固体，其特征在于，所述材料能够通过辐射激励出荧光。
19．按权利要求18所述的固体，其特征在于，所述固体的材料由以下材料组中的一种或者它们的组合制成：
a）具有大于50.1个重量百分点的氧化铝的主成分份额的“氧化铝”
b）具有大于50.1个重量百分点的氧化锆的主成分份额的“氧化锆”
c）具有大于50.1个重量百分点的氮化铝的主成分份额的“氮化铝”
d）具有大于50.1个重量百分点的氮化硅的主成分份额的“氮化硅”
并且作为添加物所述材料包含CaO或SiO2或MgO或B2O3或Y2O3或Sc2O3或CeO2或Cu-氧化物或者它们的组合。
20．按权利要求17到19中任一项所述的固体，其特征在于，在所述固体上布置了具有相同的和/或不同的变色性和/或变色强度的共同的或者分开的着色的区域。
21. 按权利要求17所述的固体，其特征在于，所述固体是工件（1）。
22. 按权利要求18所述的固体，其特征在于，所述材料能够通过紫外光线激励出荧光。
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