DE4422137C1 - Verfahren zur definierten Einstellung der Umformbarkeit eines Metallhalbzeugs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur definierten Ein­ stellung der Umformbarkeit eines Metallhalbzeugs, insbesondere in Form von Blech- oder Bandmaterialien mittels Laserstrahlung, für einen an­ schließenden Umformprozeß, bei dem die Werkstückoberfläche mit Laser­ strahlung beaufschlagt wird, wobei das Werkstück und die Laserstrahlung zeitlich relativ zueinander in ihren Koordinaten verschoben werden.

In den letzten Jahren hat sich unter den verschiedenen Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung metallischer Werkstücke verstärkt der Einsatz von Laserstrahlung etabliert. Unter den Verfahren zur Oberflä­ chenbehandlung mit Laserstrahlung sind speziell drei Verfahren, nämlich Härten, Umschmelzen und Beschichten, zu nennen. Die einzelnen Bearbei­ tungsverfahren unterscheiden sich insbesondere durch die Intensitäten der Laserstrahlung, mit der die zu behandelnde Oberfläche beaufschlagt wird, sowie der Wechselwirkungszeit zwischen Laserstrahl und Werkstückober­ fläche. Auf diese Weise werden zum Beispiel die Schneiden von Messern oder die Enden der Spitzen von Zahnrädern mit Laserstrahlung wärmebehan­ delt. Eine entsprechende Behandlung von Federkontakthalbzeugen ist in der DE-C3 28 23 108 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Nichteisenme­ tall-Halbzeug (Federkontaktrohling) mit hoher Festigkeit (Kaltverformung) in einem ausgewählten Abschnitt mit einem gepulsten Laserstrahlbündel bestrahlt, so daß dieser ausgewählte Abschnitt ausreichend weich wird, um die Feder an diesem Abschnitt mittels Thermokompression an der Leiterbahn eines Substrats anzubringen. Diese Wärmebehandlung der Oberfläche des Kontaktmaterials bzw. der Kontaktfederrohlinge erfolgt stationär, d. h. die Strahlung wird punktuell auf die Verbindungsbereiche des einzelnen Federkontakts aufgebracht.

Im Rahmen einer solchen Oberflächenbehandlung mit Laserstrahlung, mit Laserstrahlintensitäten, die keine Anschmelzung der Oberfläche des behan­ delten Metallhalbzeugs erzeugen, finden Gefügeänderungen in der festen Phase statt. Eine solche Gefügeänderung, bei der ein völlig neues, ent­ spanntes, weiches Gefüge aus einem zuvor kaltverformten Gefüge (z. B. durch Walzen eines Metallbandes) gebildet wird, wird als Rekristallisa­ tion bezeichnet. In der Literatur werden umfangreiche Untersuchungen des Phänomens der typischen Gefüge- und Strukturveränderungen durch Kristal­ lisation und Rekristallisation beschrieben, wobei die Gefügeveränderung in ortsfester (bewegungsfreier) Ausrichtung von Laserstrahl und Werkstück erfolgt.

Unter dem Titel "Induced Recrystallization of Initially Grown Crystals in a Cu-ZR Amorphous Alloy by Electron and Laser Beam Irradation" Cryst. Res. Technol. (Aug. 1986) 21, (8), K149-K151; ISSN:0232-1300 Engl.) be­ handeln G. A. Stergioudis und P. J. Rentzeperis die Kristallisation und anschließende Rekristallisation einer amorphen Cu₆₀Zn₄₀-Legierung unter Anwendung von Laserstrahlung eines Rubin-Lasers mit Pulsdauern von 40 ns und eines Nd-YAG-Lasers mit Pulsdauern von 14 ns. Diese Unter­ suchungen werden stationär durchgeführt, d. h. der Laserstrahl wird punk­ tuell auf einen feststehenden Bereich des untersuchten Materials gerich­ tet.

Unter dem Titel "Einfluß einer Laser-Bestrahlung auf die Eigenschaften von Cu-Legierungen" (Zeitschrift für Metallkunde, Band 72 (Jan. 1981) Heft 1, Seite 36-42) wird von I. Pfeifer und S. Hock das Aufschmelzen bzw. das Wärmebehandeln an Oberflächenschichten von Cu-Legierungen be­ schrieben. Auch diese Untersuchungen wurden an punktförmig bestrahlten Oberflächenbereichen durchgeführt, wobei die Schmelzzone nach der Laser­ bestrahlung im Bereich von 700-800 µm Durchmesser lag. Weiterhin wurde eine Laserbestrahlung mit überlappenden Bestrahlungszonen untersucht.

In der Publikation "Recrystallization of 70% Cu30% Zn Brass by Laser Irradiation and Furnace Heating" (J. Heat. Treat. (June 1981)2,(1), 83.91; Journal Engl.) untersuchen D. A. Mehta und G. Krauss die Rekristallisation an dünnen, kaltverformten Messingproben (Legierungszusammensetzung: 70% Cu, 30% Zn); M. Schweizer und W. Form untersuchen unter dem Titel "New concepts of the recrystallisationphenomen" (J. Inst. Metals, Band 101 (1973) Heft 1, Selten 24-32) das Rekristallisationsverhalten von Alumi­ niumbronze.

Im Vordergrund des vorstehend angegebenen Stands der Technik stehen die Untersuchungen der Gefügeausbildung und -strukturen durch gepulste Laser­ strahlbehandlung im ortsfesten Bearbeitungszustand, d. h. feststehendes Werkstück und örtlich auf dem Werkstück festgelegter Auftreffbereich der Strahlung.

Bei der Herstellung und Verarbeitung von metallischen Werkstoffen werden in bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere im Bereich von Kupfer und Kupferlegierungen, die in weiten Bereichen der Elektrotechnik und Elek­ tronik eingesetzt werden, hohe Härten bzw. Festigkeiten gefordert. So werden Bänder aus Kupfer und Kupferlegierungen als Halbzeug zur Herstel­ lung von z. B. elektrischen Kontakten auf die vom Kunden geforderten Festigkeitseigenschaften bei gegebener Legierung und damit Leitfähigkeit durch eine entsprechende Walzverformung und die Zwischenglühbehandlung eingestellt. Hierbei werden die Anforderungen an die Festigkeit gerade so gewählt, daß die bei der Weiterverarbeitung auftretenden Verformungs- und Biegevorgänge ohne Materialschädigung vorgenommen werden können. Die Eigenschaften sind homogen über das Bandvolumen verteilt. Die eingestell­ ten Werkstoffeigenschaften stellen jedoch einen Kompromiß zwischen den gewünschten Eigenschaften, eine möglichst hohe Festigkeit des Endprodukts zu erhalten, und den Voraussetzungen für eine gute Verformbarkeit (hohe Duktilität) des Halbzeugs dar. Hieraus folgt, daß eine weitere, mögliche Festigkeitssteigerung durch Kaltverformung oder ein anderer, festigkeits­ steigernder Schritt nur zu Lasten der Umformfähigkeit vorgenommen werden kann. Hieraus resultiert wiederum, daß Legierungen mit gegebenen Eigen­ schaften der Festigkeit und Leitfähigkeit durch das stark eingeschränkte Verformungsverhalten nur begrenzte Einsatzbereiche besitzen.

Ein besonderes Problem stellt die Oberflächenbehandlung von Kupferwerk­ stoffen mit Laserstrahlung dar. Ein wesentlicher Grund hierfür ist der hohe Reflexionsgrad von Kupferwerkstoffen für die CO₂ und Nd-YAG-Laser­ strahlung und damit der geringe Prozeßwirkungsgrad. Deshalb wird in der Regel eine Erhöhung der Absorption durch absorptionssteigernde Deck­ schichten (coatings) für eine effektive Energieeinbringung erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt, ausgehend von dem vorstehend angege­ benen Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur defi­ nierten Einstellung der Umformbarkeit eines Metallhalbzeugs, insbesondere hinsichtlich einer komplexen, zu bildenden Struktur, anzugeben.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück fortlaufend mit Laserstrahlung beaufschlagt wird derart, daß auf dem Werkstück eine Spur, die im Bereich einer vorzunehmenden Soll-Biege-, Soll-Stanz-Biege- oder Tiefzieh-Verformung liegt, erzeugt wird, die eine Rekristallisationszone darstellt. Ein solches Verfahren, mit dem eine partielle Laserstrahlbehandlung im kontinuierlichen oder gepulsten Be­ trieb entlang einer vorzunehmenden Soll-Biege- oder Soll-Stanz-Bie­ ge- oder Tiefzieh-Verformung durchgeführt wird, kann im Gegensatz zu dem verbleibenden Material, das eine hohe Härte bzw. Festigkeit besitzen soll, zu einer optimalen Gefügeumformung führen. Im Bereich dieser Gefü­ geumformungszonen und -spuren kann der Werkstoff gebogen oder tiefgezogen werden, ohne daß in diesen Bereichen die mechanischen Werkstoffeigen­ schaften des Halbzeugs, insbesondere dann, wenn dieses Halbzeug zuvor auf einen hohen Festigkeitswert eingestellt wurde, vorgegebene Grenzwerte unterschreiten. Während auf der einen Seite hohe Festigkeits- oder ent­ sprechende Härtewerte des Halbzeugs erreicht werden, können diese Werte entlang der Spur, die durch die fortlaufend auf das Werkstück beauf­ schlagte Laserstrahlung erzeugt wird, auf definierte Grenzwerte einge­ schränkt werden, die ein Kaltverformen ohne Rißbildung oder ohne andere Materialbeschädigung ermöglicht. Eine solche partielle Laserstrahlbehand­ lung entlang dieser Bereiche, an denen ein anschließender Umformprozeß vorgenommen wird, schafft ein Halbzeug, das entlang seiner Oberfläche unterschiedliche Werkstoffeigenschaften besitzt, das daher als sogenann­ ter "Gradientenwerkstoff" bezeichnet werden kann. Während mit bekannten Verarbeitungsweisen eines Halbzeugs aus Metall, insbesondere Bänder oder Bleche, d. h. großflächige Halbzeuge, ein Kompromiß zwischen einer einzu­ stellenden, geforderten Härte und einem Grad der noch möglichen, werk­ stoffschonenden Umformbarkeit (hohe Duktilität) geschlossen werden muß, kann entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Einstellung in beiden Richtungen erfolgen, d. h. die gute Verformbarkeit bzw. hohe Duk­ tilität wird nur dort durch die Laserbehandlung in Form einer Spurbildung auf dem Halbzeug vorgenommen, wo eine entsprechende Umformbarkeit in einem späteren Verfahrensschritt erfolgt, während überall dort, wo das Halbzeug im wesentlichen unbearbeitet in nachfolgenden Verfahrensschrit­ ten verbleibt, der ursprünglich eingestellte Festigkeitswert des Halb­ zeugs unverändert verbleibt. Darüberhinaus kann selbst entlang der Spur die Gefügestruktur der Materialbereiche durch Änderung der Verfahrens­ parameter unterschiedlich im "Online-Betrieb" eingestellt werden. Mit diesen Maßnahmen kann sowohl eine wirtschaftliche als auch eine werk­ stoff- und werkzeugschonende Werkstückbearbeitung mit anschließender Kaltverformung durchgeführt werden. Weiterhin kann mit dem angegebenen Verfahren ein hoher Automatisierungsgrad erzielt werden, auch hinsicht­ lich komplizierter, im Biege-, im Stanz-Biege- und im Tiefziehverfahren umgeformter Bauteile und Bauteilkomponenten aus einem Blech-Halbzeug.

Um das Halbzeug den nachfolgenden Umformverfahrensschritten (Kaltverfor­ mung, wie z. B. Biegen oder Tiefziehen) anpassen zu können, beispielsweise hinsichtlich eines großen oder kleinen Biegeradius, ist eine Verfahrens­ weise dahingehend von Vorteil, daß, wie vorstehend bereits erwähnt, eine Änderung der Rekristallisationszone entlang der auf dem Werkzeug erzeug­ ten Spur durch Änderung der Leistungsdichteverteilung der Laserstrahlung in der Ebene der Werkstückoberfläche entlang der Spur eingestellt wird. Eine solche Steuerung kann elektrisch/elektronisch auf Grund von in ein Steuersystem eingegebenen Daten erfolgen. Eine weitere Einstellung der Leistungsdichteverteilung der Laserstrahlung wird dadurch erreicht, daß der Strahlquerschnitt und/oder die Leistungsdichte in der Ebene der Werk­ stückoberfläche eingestellt werden. Hierdurch kann eine Variation der Breite und der Tiefe der rekristallisierten Zone eingestellt werden.

Um die Verfahrensweise zur Anpassung der Gefügestruktur des Halbzeugs noch flexibler den Anforderungen anpassen zu können, kann eine Einstel­ lung der Leistungsdichteverteilung über mindestens eine strahlformende Optik erfolgen, die zum einen die Laserstrahlung unter verschiedenen Winkeln auf die Werkstückoberfläche richtet, zum anderen die Leistungs­ dichteverteilung durch Änderung des Brennpunkts verändert. Um die Re­ kristallisationszone sowohl in ihrer Tiefe als auch in ihrer Breite ein­ zustellen, kann die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück und der Laserstrahlung bzw. dem Laserstrahl geändert werden. Mit einer längeren Verweilzelt an einem Abschnitt der zu bildenden Spur wird die Temperatur (Energieeinkopplung) erhöht und damit eine tiefer in das Werkstück reichende Rekristallisationszone gebildet.

Da die Laserstrahlung bzw. der Laserstrahl entlang einer Spur auf dem Werkstück geführt wird, ist ein linienförmiger Fokus, mit dem die Re­ kristallisationsspur auf dem Werkstück gebildet wird, von Vorteil, insbe­ sondere dahingehend, daß durch die Bearbeitung in Längsrichtung des li­ nienförmigen Strahlquerschnitts (Bearbeitungsrichtung und Längsachse des Strahlquerschnitts verlaufen parallel) die Wechselwirkungszeit Laser­ strahl-Werkstück sowohl für den cw-Betrieb als auch für den Puls-Betrieb vergrößert wird. Daraus resultiert unter anderem die Möglichkeit höherer Prozeßgeschwindigkeiten bei ansonsten gleichen Prozeßparametern. Weiterer Vorteil der Bearbeitung in Längsrichtung des linienförmigen Strahlquer­ schnitts ist insbesondere bei Verwendung der gepulsten Laserstrahlung die bessere Überlappung der einzelnen Pulse im Gegensatz zur Bearbeitung in Richtung der schmalen Achse. Ein solcher linienförmiger Fokus wird ent­ lang der Werkstückbehandlungsspur in seinen Ausrichtungskoordinaten rela­ tiv zu dem Werkstück gedreht bzw. mitgeführt, so daß die Längsrichtung des linienförmigen Strahlquerschnitts vorzugsweise in der Richtung des Spurverlaufs gerichtet ist. Ein solcher linienförmiger Fokus ermöglicht weiterhin die Prozeßgeschwindigkeit entlang der Werkstückbehandlungs-Spur zu erhöhen.

Um beispielsweise eine Vor- und Nacherwärmung der Rekristallisationszone und damit eine schonende Materialbehandlung zu ermöglichen, kann eine solche Verfahrensweise von Vorteil sein, bei der mehrere Laserstrah­ lungs-Teilstrahlen auf das Werkstück entlang der Werkstückbehandlungsspur beaufschlagt werden, wobei ein Teilstrahl die Vorerwärmung vor dem ei­ gentlichen Bearbeitungsstrahl vornimmt und ein anderer Teilstrahl eine Nacherwärmung zur schonenden Abkühlung vornimmt.

Um den Absorptionsgrad zu erhöhen, insbesondere auch hinsichtlich von Werkstoffen mit einer hohen Reflexionseigenschaft, wie Kupfer oder Kup­ ferlegierungen, wird das Werkstück mit polarisierter Laserstrahlung be­ aufschlagt.

Um eine geometrisch komplizierte Rekristallisationszone auf dem Werk­ stück-Halbzeug oder auch entlang eines vorgeformten Halbzeugs, das einem weiteren Kaltumformverfahrensschritt unterzogen werden soll, erzeugen zu können, sind Laserdiodenanordnungen bzw. Laserdioden-Arrays von Vorteil, die so in ihrer Abstrahlrichtung zu dem zu behandelnden Werkzeug ausge­ richtet werden können, daß gleichzeitig unterschiedliche Behandlungs-Spu­ ren oder Geometrien erzielt werden können, wodurch die Prozeßgeschwindig­ keit zur Behandlung des Metall-Halbzeugs erhöht werden kann.

Insbesondere in Verbindung mit polarisierter Laserstrahlung, die auf die Halbzeugoberfläche gerichtet wird, kann eine höhere Absorption der Laser­ strahlung dadurch erzielt werden, daß sie unter einem Winkel von 70° bis 88° zur Oberflächennormalen der Werkstückoberfläche auf diese auftrifft. In diesem Winkelbereich findet für parallel zur Einfallsebene (Ebene aus Oberflächennormal e und Einfallsrichtung Laserstrahlung) schwingende E-Vektoren (p-Polarisation) erhöhte Absorption statt. Die Variation des Strahlquerschnitts auf der Werkstückoberfläche kann durch Variation des Strahleinfallswinkels erreicht werden; dabei wird aber der Effekt der erhöhten Absorption der polarisierten Laserstrahlung verändert. Für un­ polarisierte Laserstrahlung läßt sich mit dieser Methode jedoch sehr gut der Strahlquerschnitt auf der Werkstückoberfläche variieren. Um die Strahlflächengröße in der Bearbeitungsebene des Werkstücks zu variieren, erfolgt eine Einstellung dieses Winkels von etwa 30° bis 88° zur Flächen­ normalen in der durch die Vorschubrichtung aufgespannten, senkrecht zu der Werkstückoberfläche verlaufenden Ebene.

Typische Verfahrensergebnisse, die mit Nd:YAG-Laserstrahlung In Verbin­ dung mit einem CuFe₂P-Werkstoff einer Dicke von d = 0,35 mm bei einer Laserleistung von P_w = 160 Watt (konstant) mit einer annähernd kreis­ förmigen Strahlverteilung, wobei der Radius des auf der Werkstoffober­ fläche auftreffenden Strahls 0,6 mm betrug, mit einer annähernd kreisför­ migen Verteilung, und einer Prozeßgeschwindigkeit von 0,8 mm erzielt werden, sind eine Breite der rekristallisierten Zone von b = 1,5 mm und eine Tiefe der rekristallisierten Zone von d = 0,35 mm. Ein Halbzeug, das mit entsprechenden Laserstrahlungsbehandlungs-Spuren bearbeitet wurde, wurde anschließend verschiedenen Biegevorgängen entlang der Spur unter­ worfen, wobei trotz der hohen Materialhärte des Blechhalbzeugs eine ma­ terialschonende Biegung vorgenommen werden konnte, ohne daß sich Risse im Bereich der Biegezone zeigten, die ansonsten in unbehandelten Material­ zonen desselben Halbzeugs auftraten.

Ein schematischer Verfahrensaufbau, mit dem die vorstehenden Versuche durchgeführt wurden, ist in der Fig. 1 dargestellt, während die Fig. 2 den Härteverlauf quer zu der rekristallisierten Spur für drei unter­ schiedliche Blechtiefen darstellt.

Wie die Fig. 1 zeigt, wird auf einem Werkstück 1 ein Laserstrahl 2 be­ aufschlagt, der auf der Werkstückoberfläche 3 eine kreisförmige Strahl­ verteilung besitzt, wobei die Fokussierung so eingestellt ist, daß der Durchmesser dieses kreisförmigen Auftreffpunkts im Bereich von 1 mm liegt. Der Strahl 2 wird relativ zu der Werkstückoberfläche 3 verschoben, wobei in dem dargestellten Beispiel, durch den Pfeil 5 angedeutet, der Laserstrahl koordinatenmäßig feststeht und relativ zu dem Laserstrahl 2 das Werkstück 1 verschoben wird. Auf dem Werkstück wird eine Rekristal­ lisationsspur 6 erzeugt, wobei die Spurbreite in Abhängigkeit des Durch­ messers des Auftreffpunkts 4 des Laserstrahls 3 auf der Werkstückober­ fläche mittels einer angedeuteten Fokussierungsoptik 8 eingestellt wird. Durch Variation der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 1 oder, bei feststehendem Werkstück 1, durch Variation der Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl 2 über die Werkstückoberfläche bewegt wird, kann die Tiefe 9 der rekristallisierten Zone variiert werden. Der Strahlkegel des Laserstrahls 2 ist zu einer Achse 10, die senkrecht auf der Oberfläche 3 des Werkstücks 1 steht, um einen Winkel α geneigt, wobei der Winkel α vorzugsweise im Bereich von 70° bis 88° für polarisierte Laserstrahlung liegt. Hierdurch kann die Absorption polarisierter Laserstrahlung auf der Werkstückoberfläche 3 insbesondere in Verbindung mit hochreflektierenden Materialien, wie beispielsweise aus Kupfer oder Kupferlegierungen, erhöht werden. Der Neigungswinkel liegt in der Ebene, die durch die Oberflächen­ normale und die Einfallsrichtung der Laserstrahlung, durch den Pfeil 5 angedeutet, aufgespannt wird.

Es wurden an Bandmaterialien unterschiedlicher Dicken mit kontinuier­ licher Nd-YAG-Laserstrahlung zusammenhängende Spuren behandelt. Die Be­ handlung erfolgte mit konstanter Laserleistung, sowie, je nach Anforde­ rungsprofil, unterschiedlichen Leistungsdichteverteilungen und Prozeßge­ schwindigkeiten. Es wurden Temperatur-Zeit-Zyklen in weiten Bereichen verändert. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Verfahrensweise definiert rekristallisierte Zonen unterschiedlicher Breiten und unterschiedlicher Tiefen bis zur gesamten Dicke der Werkstoffproben erzeugt werden können, wobei der Einfluß der Laserstrahlbehandlung an der Oberfläche nicht zu erkennen war. An einzelnen Proben durchgeführte Biegeversuche entlang der rekristallisierten Zone zeigen ein gegenüber dem herkömmlichen Verfahren, bei denen der gesamte Werkstoff, insbesondere hinsichtlich von dünnen Blechen, entsprechend den anschließenden Biegeverfahrensschritten ange­ paßt wird, ein deutlich verbessertes Biegeverhalten, wobei darüberhinaus der übrige Bereich des Materials einen höheren Härtegrad besitzen kann.

Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer partiellen, zusammenhängenden Rekristal­ lisationsbehandlung anhand eines Härteverlaufs quer zur rekristallisier­ ten Spur 6 für drei unterschiedliche Blechtiefen, wobei das Blech eine Dicke von etwa 0,5 mm besaß. Die Spur 10 zeigt den Härteverlauf an der Oberseite des Blechs, die Spur 11 die Härte in der Mitte und die Spur 12 die Härte an der Unterseite des behandelten Blechs. Die Darstellung zeigt, daß eine sehr gleichmäßige Härteeinstellung entlang der Spur in den einzelnen Blechtiefen erzeugt wurde, wobei eine definierte, herabge­ setzte Härte durch Rekristallisation über eine Spurbreite von etwa 2,5 bis 3 mm erhalten wurde. Die Fokusbreite auf der Oberseite des Werk­ stücks betrug in diesem Fall, entsprechend den vorstehend angegebenen, typischen Verfahrensparametern, etwa 1 mm.

Durch mehrere Teilstrahlen können entweder gleichzeitig mehrere Werk­ stückzonen bearbeitet oder bei der Bearbeitung einer Spur die Tempera­ tur-Zeit-Zyklen in der Wechselwirkungszone Laserstrahlung-Werkstück be­ einflußt werden.

Durch Orientierung der großen Achse eines linienförmigen Strahlquer­ schnitts in Vorschubrichtung kann die Wechselwirkungszeit vergrößert werden. Daraus resultiert unter anderem die Möglichkeit höherer Vorschub­ geschwindigkeiten bei ansonsten gleichen Prozeßparametern.

Für den Einsatz von Laserdioden-Arrays gelten die beiden vorgenannten Sachverhalte sinngemäß. Mit diesen Arrays können je nach Anforderungspro­ fil in Verbindung mit Lichtleitfasern beliebige Strahlquerschnitte er­ zeugt werden, die entweder zusammenhängend (z. B. große Wechselwirkungs­ zeit) oder partiell (z. B. Vor- und Nachwärmung) auf die Werkstückober­ fläche gebracht werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur definierten Einstellung der Umformbarkeit eines Metall­ halbzeugs, insbesondere in Form von Blech- oder Bandmaterialien, mittels Laserstrahlung, für einen anschließenden Umformprozeß, bei dem die Werkstückoberfläche mit Laserstrahlung beaufschlagt wird, wobei das Werkstück und die Laserstrahlung zeitlich relativ zueinan­ der in ihren Koordinaten verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück fortlaufend mit Laserstrahlung beaufschlagt wird derart, daß auf dem Werkstück eine Spur, die im Bereich einer vorzu­ nehmenden Soll-Biege-, Soll-Stanz-Biege- oder auch Tiefzieh-Verfor­ mung liegt, erzeugt wird, die eine Rekristallisationszone darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Rekristallisationszone durch Änderung der Leistungsdichtevertei­ lung der Laserstrahlung in der Ebene der Werkstückoberfläche entlang der Spur eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungs­ dichteverteilung durch Änderung des Strahlquerschnitts der Laser­ strahlung eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsdichteverteilung durch Änderung der Laserleistung eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstel­ lung der Leistungsdichteverteilung durch mindestens eine strahlfor­ mende Optik erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekristallisationszone in ihrer Tiefe und/oder Breite durch Änderung der Geschwindigkeit der Relativverschiebung zwischen Werk­ stück und Laserstrahlung eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser­ strahlung linienförmig fokussiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der linienför­ mige Fokus entlang der Werkstückbehandlungs-Spur in seinen Ausrich­ tungs-Koordinaten relativ zu dem Werkstück gedreht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück entlang der Werkstückbehandlungs-Spur durch mehrere Laserstrahlungs-Teilstrahlen beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit polarisierter Laserstrahlung beaufschlagt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit Laserstrahlung einer Laserdiodenanordnung bzw. mit Laserstrahlung von Laserdiodenarrays beaufschlagt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß polarisierte Laserstrahlung auf die Werkstückoberfläche unter einem Winkel von 30° bis 88° zur Oberflächennormalen geneigt ge­ richtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel in der durch die Vorschubrichtung aufgespannten, senkrecht zu der Werk­ stückoberfläche verlaufenden Ebene, eingestellt wird.