TWI632976B - 在減壓裝置中產生雷射界定的控制結構之方法 - Google Patents

在減壓裝置中產生雷射界定的控制結構之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI632976B
TWI632976B TW103124104A TW103124104A TWI632976B TW I632976 B TWI632976 B TW I632976B TW 103124104 A TW103124104 A TW 103124104A TW 103124104 A TW103124104 A TW 103124104A TW I632976 B TWI632976 B TW I632976B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
control structure
laser
item
patent application
decompression device
Prior art date
Application number
TW103124104A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201515754A (zh
Inventor
邦Ｆ 秀
約瑟夫Ａ 沃克爾
麥可Ｄ 克雷畢爾
Original Assignee
懷克公司
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
Application filed by 懷克公司 filed Critical 懷克公司
Publication of TW201515754A publication Critical patent/TW201515754A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI632976B publication Critical patent/TWI632976B/zh

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
    • 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
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • 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
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/359—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by providing a line or line pattern, e.g. a dotted break initiation line
    • 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
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • 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
    • 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
    • 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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/14—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member
    • F16K17/16—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side with fracturing member with fracturing diaphragm ; Rupture discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/22—Safety features
    • B65D90/32—Arrangements for preventing, or minimising the effect of, excessive or insufficient pressure
    • B65D90/36—Weakened parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

本發明提出在減壓裝置上產生各種雷射界定的控制結構之方法，其係利用一具有一視野的雷射，該視野係小於待被研磨到該減壓裝置中的雷射界定的結構之整體尺寸。該等方法係大致牽涉到劃分該裝置的工作表面成為複數個片，該控制結構的一特定的區段將會被研磨在該些片之內。在一控制結構區段在一片中的研磨之際，該減壓裝置及/或雷射係被再定位，使得在另一片中的一控制結構區段可被產生。

Description

在減壓裝置中產生雷射界定的控制結構之方法
本發明係大致有關於減壓裝置上經由拼接方法的雷射界定結構的產生。
本發明係大致有關於在減壓裝置上，亦即那些包括一可破裂的構件的裝置上產生各種雷射界定的結構之方法。尤其，該些方法係利用一具有一視野的雷射，該視野係小於將被研磨(milled)到該減壓裝置中之雷射界定的結構的整體尺寸。因此，該結構必須經由一拼接(tiling)製程來一片一片地加以研磨。該減壓裝置的工作表面係被分成各式各樣的片(tile)，並且每一片係利用該雷射而被個別地研磨，且/或減壓裝置在不同片的研磨之間被移位。於是，本發明的方法係允許利用一具有一相當小的視野之雷射以在減壓裝置的表面上產生一般為大的被研磨的結構。
用於控制破裂盤(rupture disc)的各種操作特徵，例如開啟壓力、盤的反向壓力、以及盤的瓣片幾何的結構已經透過各種的加工技術而被產生。傳統上，這些控制結構(例如，盤開啟的線)已經藉由使得該盤的表面接觸一模(die)來加以產生，此係導致在與該模接觸的區域中的金屬的位移以及一"刻劃(score)"線的形成。該模刻劃的方法通常並不會導致金屬從該盤 的移除，而是在模接觸的區域中之金屬的顆粒結構上的改變。一般而言，此改變係牽涉到該盤金屬的壓縮及加工硬化。此加工硬化可能會增加該金屬的脆性(brittleness)並且產生應力區。由於疲勞破裂及應力腐蝕，該脆性及應力區會限制到該減壓裝置的使用壽命。此外，給定該模本身在該刻劃的製程期間會磨損，因而必須週期性地加以更換下，要在盤的製造中之刻痕的深度上達成高度的控制是困難的。此種欠缺控制係在該盤的開啟特徵中施予一定程度的不可預測性。
為了避免和模刻劃相關的問題，替代的製程已經被設計出以形成該破裂盤開啟所繞著的線。此種製程係被描述在美國專利號7,600,527中，其係揭示透過一種電解拋光(electropolishing)方法以形成一弱化(weakness)的線。在此製程中，一破裂盤係被設置有一層光阻材料。一雷射係接著被用來移除對應於該所要的弱化的線之光阻材料的一部分。接著，該盤係進行一電解拋光操作以從該盤的表面移除金屬，藉此形成一具有一所要的深度之弱化的線。然而，控制該電解拋光的弱化的線的寬度可能是困難的，尤其若該盤材料是相當厚的並且需要加長的電解拋光時間以便於達成該所要的線深度時。此特徵可能會限制在形成包括多個彼此相當接近的溝槽之更複雜的結構中使用此方法的能力。
同樣已經有建議直接使用一雷射來加工一弱化的線到一破裂盤中。就此點而言，美國專利申請公開案2010/0140264及2010/0224603是範例的。同樣是範例的使用雷射來在減壓裝置中產生各種的控制結構是2012年10月13日申請且名稱為"具有雷射界定的開啟線之減壓裝置"的美國臨時專利申請案號61/720,800、2012年7月18日申請的名稱為"具有雷射界 定的反向起始及變形控制特徵之破裂盤"的美國專利申請案號13/552,165、以及2013年2月28日申請且名稱為"具有雷射界定的弱化的線以及盤開啟及抗破碎(anti-fragmentation)控制結構之破裂盤"的美國專利申請案號13/780,729，該些申請案全部係藉此以其整體被納入作為參考。然而，到目前為止，根據用在該加工製程的雷射的視野，盤控制結構的雷射加工的實施實際上已經受限於特定尺寸的破裂盤。
所有的掃描雷射包括建立一操作視野的光學(孔徑、透鏡、等等)。該操作視野實質是該雷射橫跨任何給定的基板的工作範圍，並且尤其是以度數或距離的單位量測的在該雷射及工作表面於位置上相對於彼此是固定時可被加工的區域之間的最大空間。在雷射研磨操作期間，在該雷射及/或破裂盤之間達成任何相對的移位一般已經被視為非所要的。因為這些雷射研磨操作係牽涉到在該破裂盤的任意特定位置上的一些、但非全部的盤材料之移除，因此對於材料移除的深度之精確的控制是該研磨操作的一項重要的特徵。材料移除的深度係大致根據由撞擊在該工作表面的任意特定點之上的雷射所供應的能量之總量而定。該雷射供應越大的剝蝕能量，則產生該控制結構之越大的深度。
為了避免在該盤材料之中產生熱影響的區域，並且為了達到盤材料移除之所要的深度，該些盤控制結構的雷射研磨經常是以雷射射束橫跨該盤的表面的複數次連續性的通過來產生。必須注意到在計畫於這些通過期間所依循的雷射路徑上，使得該雷射射束並不會不慎地超出達成該所要的深度所需的次數地撞擊在該盤表面的一點之上。若該雷射射束被容許傳遞一大於所要的能量之量至一特定的點，例如在橫向被激射的(lased) 溝槽的交叉點處，則在該交叉點處的材料移除深度可能是大於所要的，並且在某些實例中可能會完全貫穿該盤材料。為了避免這些問題，在該雷射以及該工作表面之間的相對移動已經被禁止，因為該雷射以及工作表面之相對的再定位(repositioning)係增加移除比所要的量更大的盤材料的量之風險，此可能導致非所要的盤控制特徵。現實地說，此係表示在該盤中被研磨的整個控制結構都必須位在所用的掃描的雷射的視野內。
一般而言，雷射的視野越大，則該雷射越昂貴。於是，和獲得雷射相關的資本成本一般會限制控制特徵的雷射研磨至小直徑的破裂盤。大直徑的減壓裝置係有著許多產業上的應用，其係包含大直徑的破裂盤及洩爆口(explosion vent)，而且將會受益於例如是在以上列出的參考資料中所述者的控制結構的使用。然而，大型控制特徵的雷射研磨已經受到限制，因為無法在超出該雷射的視野下在此種減壓裝置中進行研磨操作。
本發明係克服這些問題並且提供用於產生減壓裝置的控制結構之方法，該些控制結構係具有比用在該研磨操作之特定的雷射的視野更大的尺寸。
根據本發明的一實施例，其係提出有一種在一減壓裝置中產生一雷射界定的控制結構之方法，該控制結構包括複數個控制結構區段。該方法包括提供一減壓裝置，該減壓裝置包括一對相反的面、一中央區域以及一和該中央區域為圍繞的關係之外部的凸緣區域。該減壓裝置的該些面中之一的至少一部分係被分割成為複數個片，該複數個片中之至少兩片係對應於該些控制結構區段將被設置在其中的該一面的區域。一藉由一掃 描的雷射所產生的雷射射束係通過在該一面的對應於該些片中之一的區域之上，藉此形成該些控制結構區段中之一。接著，該雷射以及該減壓裝置之相對的位置係被移位，並且該雷射射束係通過在該一面的對應於該些片的另一個的區域之上，藉此形成該些控制結構區段中的另一個。
在本發明的另一實施例中，其係提出有一種在一減壓裝置中產生一雷射界定的控制結構之方法，該控制結構包括複數個控制結構區段。該方法包括提供一減壓裝置，該減壓裝置包括一對相反的面、一中央區域以及一和該中央區域為圍繞的關係之外部的凸緣區域。該減壓裝置的該些面中之一的至少一部分係被分割成為複數個片，該些片中的至少兩片係對應於該些控制結構區段將被設置在其中的該一面的區域。一藉由一掃描的雷射所產生的雷射射束係通過在該至少兩片的區域之上，藉此形成該些控制結構區段。該掃描的雷射係具有一小於在該控制結構上的兩個最遠的點之間的距離之視野。該通過步驟係導致一中間的區域在相鄰的控制結構區段之間的形成。該中間的區域係對應於一在相鄰的片之間的邊界，並且具有一減壓裝置的材料厚度是大於在該些相鄰的控制結構的任一個的最深點的減壓裝置的材料厚度。
10‧‧‧減壓裝置
12‧‧‧雷射界定的控制結構
14‧‧‧中央區域
16‧‧‧外部的凸緣區域
17‧‧‧突片
18‧‧‧過壓減輕區域
20‧‧‧面
22‧‧‧面
24‧‧‧轉變區域
26‧‧‧開啟起始特徵
28‧‧‧樞轉區段
30‧‧‧末端區域
32‧‧‧末端區域
34‧‧‧開啟的線區段
36‧‧‧開啟的線區段
38‧‧‧控制結構區段
40‧‧‧溝槽
42‧‧‧末端
44‧‧‧末端
46‧‧‧控制結構區段
48‧‧‧溝槽
50‧‧‧末端
52‧‧‧末端
54‧‧‧中間的區域
56‧‧‧控制結構區段
58‧‧‧溝槽
60‧‧‧末端
62‧‧‧末端
64‧‧‧中間的區域
66‧‧‧溝槽
68‧‧‧末端
70‧‧‧末端
72‧‧‧中間的區域
74‧‧‧控制結構區段
76‧‧‧溝槽
78‧‧‧溝槽區段
80‧‧‧溝槽區段
82‧‧‧溝槽區段
84‧‧‧末端/中間的區域
86‧‧‧控制結構區段
88‧‧‧控制結構區段
90‧‧‧控制結構區段
92‧‧‧控制結構區段
94‧‧‧控制結構區段
A‧‧‧點
A1‧‧‧片
A2‧‧‧片
A3‧‧‧片
A4‧‧‧片
B‧‧‧點
B1‧‧‧片
B2‧‧‧片
B4‧‧‧片
C1‧‧‧片
C2‧‧‧片
C4‧‧‧片
D1‧‧‧片
D2‧‧‧片
D4‧‧‧片
圖1是根據本發明的一實施例的一具有一藉由一拼接的研磨操作所產生的雷射界定的開啟的線的減壓裝置之平面圖；圖2是可被用於在一減壓裝置中產生一控制結構之一範例的片圖案的示意圖； 圖3是一片以及位在該片內之開啟的線的部分之一特寫片段的視圖；圖4-7是相鄰的片以及位在那些片內之開啟的線的部分之特寫片段的視圖，其係描繪被用來產生圖1的開啟的線之順序的研磨操作；圖8是完成的雷射界定的開啟的線以及包括每個開啟的線區段的各種片的位置之平面圖；以及圖9是相對於該減壓裝置突出的區段的輪廓的開啟的線以及個別的片的立體圖。
以下的說明係參考本發明的某些範例實施例來加以提供。然而，將理解的是，此說明係藉由舉例來加以提供，因而其中並無應該被視為對於本發明的整體範疇之一限制。
轉到圖1，一具有一形成在其上的雷射界定的控制結構12之減壓裝置10係被展示。如同所描繪的，減壓裝置10係具有一圓形盤的形式；然而，裝置10採用例如是一矩形防爆口擋板(vent panel)之其它的形狀及配置也是在本發明的範疇內。再者，裝置10可以從任意包含各種金屬的材料，例如不銹鋼、赫史持合金(Hastalloy)、英高鎳(Inconel)、鈦及鎳來加以形成。裝置10包括一中央區域14以及一和該中央區域14為圍繞的關係之外部的凸緣區域16。中央區域14大致包括一用於該裝置的過壓減輕區域18，在該裝置曝露到一過壓狀況之際，該過壓減輕區域18將會破裂且開啟，以減輕該過壓狀況。凸緣區域16係被配置以允許裝置10能夠被安裝以供操作，例如在一破裂盤的情形中是安裝在相鄰的管區段之間、或是在一排氣口的情形中是被固定至一容器的壁，較佳的是結合一安裝架組件(未被展示) 來加以固定。凸緣區域16亦設置有一突片(tab)17，以使得裝置10在欲藉此受到保護的裝置內的安裝及對準變得容易。
裝置10亦包括一對相反的面20、22(參見圖9)。在某些實施例中，中央區域14是突出的，並且面20、22包括對應於中央區域14的凹凸的部分。在包括一突出的中央區域之特定的實施例中，裝置10可包括一反向作用的破裂盤，其中該盤的開啟係藉由一過壓狀況，透過該突出的區段的凹陷的反轉而被達成。中央區域14是平坦的而且和凸緣區域16實質共平面的也是在本發明的範疇內。
控制結構12係被展示為形成在裝置10的面20中，但是額外的控制結構形成在相同及/或相反的面中也是在本發明的範疇內。此外，控制結構12係形成在中央區域14中；然而，控制結構12可以形成在凸緣區域16中、或是依照任何特定的應用所需的在中央區域14及凸緣區域16之間的轉變區域24中。如同所說明的控制結構12係描繪一具有一開啟起始特徵26的開啟控制結構，該開啟起始特徵26係相對一樞轉區段28來加以形成，該樞轉區段28係藉由開啟的線區段34、36之相對的末端區域30、32所界定。依據一給定的減壓應用所需的效能特徵，控制結構12可以採用幾乎是任意的配置、幾何或功能。在某些實施例中，控制結構12可包括一種如同在美國專利申請案號13/552,165中所繪的"交叉的"配置，該申請案被納入在此作為參考，其係在該裝置的開啟之際，從該過壓減輕區域形成複數個瓣片。在其它實施例中，控制結構12可包括一如同在美國專利申請案號13/780,729中所繪的反向控制特徵，該申請案被納入在此作為參考、或是包括一如同在美國專利申請案號13/780,729中所繪的設置在開啟的線區段 30、32的末端處之抗破碎特徵。先前的結構的全部係適合根據在此所述的本發明的方法來加以製造。
根據本發明的方法係理想上適合用於在減壓裝置中形成控制結構12，該控制結構12係具有一整體尺寸超出該掃描的雷射的功能，使得完整的控制結構必須在移動該雷射或裝置10之下才可能被產生。於是，根據本發明的方法，在該控制結構的產生期間係需要再定位該雷射或是該裝置至少一次。如上所提到的，該雷射及/或減壓裝置的再定位會帶來非故意地使得該雷射射束通過該裝置之一特定的區域之上超過原本所要的次數的風險，因而導致從該裝置移除比預期還要更多的材料。此種非故意的材料移除可能會導致弱化的區域形成在該減壓裝置上，因而影響到該裝置的開啟特徵、或是導致完全延伸穿過該裝置的小孔的形成。
為了避免這些問題，如同在圖2中所示，本發明係牽涉到將該減壓裝置將被雷射研磨的面的劃分成為複數個"片"。裝置10的面20已經用一種格子狀的方式被分割，其中行被標示1到4，並且列被標示A到D，藉此形成具有大致相等的尺寸的十六片(A1、A2、...B1、B2、...C1、C2、...D1、D2...)。將瞭解到的是，在圖2中描繪的面20的劃分是範例的，並且可行的是該劃分係產生任意數目的具有相等或變化的尺寸的片。再者，該些片並不需要以一種格子狀的圖案來加以配置。應注意的是，面20的劃分可以是"虛擬的"，且不需要伴隨著在面20上產生實際的界線。
在某些實施例中，該些個別的片可以根據被用來產生控制結構12的雷射的視野來加以配置及決定尺寸。例如，假設中央區域14係具有八吋的直徑，並且每個所展示的片是大約兩吋乘上兩吋，則被用來產生控 制結構12的雷射必須具有一線性視野是至少和該片的最小尺寸(亦即，兩吋)一樣大，並且較佳的是至少和該片的最大尺寸(亦即，代表對角線長度的大約2.83吋)一樣大。然而，為了利用根據本發明的方法，該片應該被決定尺寸為避免具有一最小的尺寸是大於所用的雷射的視野，否則會有一風險是該雷射可能無法在沒有再定位該雷射及/或裝置10之下在該片之中完整建構一控制結構區段。
轉到圖3，片A1係被展示具有一已經藉由從該片之內的面20的一區域雷射移除材料而形成於其中的控制結構區段38。區段38是弧形的，並且包括一延伸在末端42、44之間的溝槽40。在區段38的形成期間，該雷射射束係以一或多次雷射射束通過來撞擊在面20之上。在本發明的較佳實施例中，該些雷射射束通過係在此步驟期間被侷限到片A1的區域，並且不會跨入到任何相鄰的片之上。
在區段38的產生之後，減壓裝置10以及該雷射之相對的位置係被改變，其不是藉由該雷射或裝置10的移位、就是藉由兩者的移位，因而該雷射視野係對應到片A2。該雷射射束係接著沿著一預設的路徑行進橫跨面20的區域，而在對應另一控制結構區段46的片A2之內。區段46包括一延伸在末端50、52之間的溝槽48。
如同在圖4中可見的，在片A1及A2中被執行的研磨操作係導致在相鄰的控制結構區段38、46的末端44及50之間形成一中間的區域54。中間的區域54係對應且界定在相鄰的片A1及A2之間的邊界。在某些實施例中，中間的區域54係具有一減壓裝置的材料厚度是大於在該些相鄰的控制結構的任一個的最深點的減壓裝置的材料厚度。在特定的實施 例中，中間的區域54包括面20之一位在並列的控制結構區段38、46之間的未被激射的(unlased)區域。然而，中間的區域54已經藉由雷射剝蝕而進行某種程度的材料移除也是在本發明的範疇內。此可以用一些方式來加以達成，其例如包含透過當在片A1及A2中的操作之間移動時的該雷射或裝置10之一部分索引(indexing)、或是例如透過相較於被用來研磨在末端42、44之間的溝槽40的部分之雷射通過的全部次數，減少完全延伸到達在片A1及A2之間的邊界之雷射通過次數。因此，不論何種情形，在中間的區域54處之裝置材料厚度係大於在溝槽40、48的任一個之內的裝置材料厚度。中間的區域54的寬度，亦即，在末端44、50之間的距離一般是短到足以使得該增加的材料厚度並不會在裝置10沿著控制結構12的開啟期間明顯地影響到中央區域14的裂開。
在片A2之內的研磨操作完成之後，該雷射及/或裝置10係再次被再定位，以便於使得在片A3之內的控制結構區段56的研磨變得容易，即如同在圖5中所示。如同控制結構區段38、46，區段56包括一設置在末端60及62之間的被激射的溝槽58。一中間的區域64係形成在末端52、60之間，其係在配置上類似於中間的區域54；儘管中間的區域54、64被不同地配置也是在本發明的範疇內，例如，其中一個可以是被部分地激射，而另一個可以是未被激射的。然而，中間的區域64一般包括一材料厚度是大於在溝槽48、58的任一個之內的材料厚度。
在片A3之內的研磨操作完成之後，該雷射及/或裝置10係再次被再定位，以便於使得在片A4中的控制結構區段64的研磨變得容易，即如同在圖6中所示。區段64包括一位在末端68、70之間的被激射的溝槽 66。一中間的區域72係形成在末端62、68之間。在區段64的研磨之後，該雷射及/或裝置10係再次被再定位，以用於在片B4之內的控制結構區段74的研磨。區段74包括一溝槽76，該溝槽76係包含分岐的溝槽區段78、80及82，該些分岐的溝槽區段係一起界定開啟起始特徵26的部分。區段74係包含一末端84，該末端84係和末端70一起界定一中間的區域84。
剩餘的控制結構區段86、88、90、92、94係以一種類似上述的那些區段的方式來加以產生，其係從片C4開始，接著分別是片D4到D1。圖8係描繪完成的控制結構12，並且圖9係進一步描繪該完成的控制結構12以及描繪該控制結構區段被形成於其中的各種片的輪廓。儘管以上的討論已經敘述構成控制結構12的各種控制結構區段之"順序的"產生(亦即，從一端開始，並且結束在另一端)，但所了解的是片的研磨可以用任何所要的序列發生，並且較佳的是用最有效率的序列以便於在盡可能短的時間內完成結構12的形成。
具有此項技術的技能者係能夠依據許多的變數，例如該減壓裝置材料、厚度以及所要的處理時間來選擇一適當的雷射以及雷射操作參數。在某些實施例中，一飛秒雷射可能是較佳的，但是該雷射射束的雷射功率、頻率、脈衝持續期間、掃描速度、以及光點尺寸可以針對於一特定的雷射研磨應用來加以調整。選擇一雷射以及雷射操作參數以便於避免在該減壓裝置10的被激射的區域之內產生熱影響的區域一般是所期望的，因為熱影響的區域可能會導致不可預期的操作特徵。用於本發明的雷射較佳的是一掃描的雷射，其中相對於該雷射本身的主動移動，該雷射射束的路徑係透過該雷射的光學(例如，反射鏡及/或透鏡)的使用來加以控制。相對於 其中該雷射射束係藉由實際移位該雷射頭的位置來橫越一預設的路徑之飛行光學的雷射，利用一掃描的雷射之射束路徑的控制以及射束移動橫跨該工作表面所在的速度一般是較大的。
如上所提到的，在某些實施例中，被選擇用於該研磨操作的雷射係具有一視野一般是小於待被產生的控制結構的整體尺寸。因此，該雷射的視野係小於在該控制結構的兩個最遠的點之間的距離。轉到圖1，此概念係藉由在控制結構12上的點A及B來加以說明。點A及B是在直徑上相對的。採用本發明的概念，在裝置10以及該雷射的任何單一相對的方位中，所選的雷射將不可能同時撞擊在點A及B兩者之上。換言之，在無再定位該雷射或裝置10下，該雷射的視野將不會允許在點A及B兩者之上研磨。在特定的實施例中，尤其當裝置10是一破裂盤時，該中央區域14可具有一介於約2吋到約24吋之間、介於約4吋到約20吋之間、或是介於約8吋到約16吋之間的直徑，因此在該控制結構上的兩個最遠的點之間的距離12可以對應於這些範圍，尤其是若控制結構12係位在接近轉變區域24時。在其它實施例中，在控制結構12上的兩個最遠的點之間的距離將會是至少2吋、至少4吋、至少8吋、或是至少16吋。在特定的實施例中，被採用於本發明的雷射係具有一小於4吋、小於3吋、或是小於2吋的視野。或者是，被採用的雷射可具有一介於約1吋到約4吋之間、或是介於約2吋到約3吋之間的視野。

Claims (24)

  1. 一種在一減壓裝置中產生一雷射界定的控制結構之方法，該控制結構包括複數個控制結構區段，該方法包括以下步驟：提供一減壓裝置，該減壓裝置包括一對相反的面、一中央區域以及一和該中央區域為圍繞的關係之外部的凸緣區域；劃分該減壓裝置的該些面中之一的至少一部分成為複數個片，該些片中的至少兩片係對應於該些控制結構區段將被設置在其中的該一面的區域；使得一藉由一掃描的雷射所產生的雷射射束通過在該一面的對應於該些片中之一的區域之上，藉此形成該些控制結構區段中之一；以及移位該雷射以及該減壓裝置之相對的位置；使得該雷射射束通過在該一面的對應於該些片的另一個的區域之上，藉此形成該些控制結構區段中的另一個。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該減壓裝置的中央區域是突出的，並且該減壓裝置的面包括對應於該中央區域的凹凸的部分。
  3. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該減壓裝置是一反向作用的破裂盤。
  4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該些通過步驟係導致一中間的區域在相鄰的控制結構區段之間的形成，該中間的區域係對應於一在相鄰的片之間的邊界。
  5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該中間的區域係具有一減壓裝置的材料厚度是大於在該些相鄰的控制結構的任一個的最深點的減壓裝置的材料厚度。
  6. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該中間的區域包括一未被激射的(unlased)區域。
  7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中每個通過步驟的該雷射射束係只在一片中撞擊在該減壓裝置的該一面之上，而且並不跨入到一相鄰的片中。
  8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該雷射係具有一視野小於在該控制結構的兩個最遠的點之間的距離。
  9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中該雷射視野係小於4吋。
  10. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中在該控制結構的該兩個最遠的點之間的該距離係大於4吋。
  11. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該控制結構是一形成在該中央區域中之開啟的線。
  12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中開啟的線包括一開啟起始特徵以及一抗破碎特徵中的至少一個。
  13. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該控制結構是一反向起始特徵。
  14. 一種在一減壓裝置中產生一雷射界定的控制結構之方法，該控制結構包括複數個控制結構區段，該方法包括以下步驟：提供一減壓裝置，該減壓裝置包括一對相反的面、一中央區域以及一和該中央區域為圍繞的關係之外部的凸緣區域；劃分該減壓裝置的該些面中之一的至少一部分成為複數個片，該些片中的至少兩片係對應於該些控制結構區段將被設置在其中的該一面的區域；以及使得一藉由一掃描的雷射所產生的雷射射束通過在該至少兩片的區域之上，藉此形成該些控制結構區段，該掃描的雷射係具有一小於在該控制結構上的兩個最遠的點之間的距離之視野，該通過步驟係導致一中間的區域在相鄰的控制結構區段之間的形成，該中間的區域係對應於一在相鄰的片之間的邊界並且具有一減壓裝置的材料厚度是大於在該些相鄰的控制結構的任一個的最深點的減壓裝置的材料厚度。
  15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該減壓裝置的中央區域是突出的，並且該減壓裝置的面包括對應於該中央區域的凹凸的部分。
  16. 根據申請專利範圍第15項之方法，其中該減壓裝置是一反向作用的破裂盤。
  17. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該中間的區域包括一未被激射的區域。
  18. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該通過步驟包括使得該雷射射束通過在該一面的對應於該些片中之一的區域之上以形成該些控制結構區段中之一，移位該雷射以及該減壓裝置之相對的位置，以及使得該雷射射束通過在該一面的對應於該些片的另一個的區域之上，以形成該些控制結構區段的另一個。
  19. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中在該通過步驟期間，該雷射射束並不從一片通過到一相鄰的片中。
  20. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該雷射視野係小於4吋。
  21. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中在該控制結構的該兩個最遠的點之間的該距離係大於4吋。
  22. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該控制結構是一形成在該中央區域中之開啟的線。
  23. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中開啟的線包括一開啟起始特徵以及一抗破碎特徵中的至少一個。
  24. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該控制結構是一反向起始特徵。
TW103124104A 2013-07-29 2014-07-14 在減壓裝置中產生雷射界定的控制結構之方法 TWI632976B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/953,280 US9289856B2 (en) 2013-07-29 2013-07-29 Creation of laser-defined structures on pressure relief devices via tiling method
US13/953,280 2013-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201515754A TW201515754A (zh) 2015-05-01
TWI632976B true TWI632976B (zh) 2018-08-21

Family

ID=52389603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103124104A TWI632976B (zh) 2013-07-29 2014-07-14 在減壓裝置中產生雷射界定的控制結構之方法

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9289856B2 (zh)
EP (1) EP3027349B1 (zh)
JP (1) JP6452120B2 (zh)
KR (1) KR102228777B1 (zh)
CN (1) CN105431251B (zh)
AU (1) AU2014296721B2 (zh)
BR (1) BR112016001466B1 (zh)
CA (1) CA2918649C (zh)
HK (1) HK1222603A1 (zh)
MX (1) MX347899B (zh)
RU (1) RU2677907C2 (zh)
TW (1) TWI632976B (zh)
WO (1) WO2015017127A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113857684B (zh) * 2021-11-01 2024-03-01 西安航天动力研究所 一种金属膜片ω形刻痕的皮秒激光刻蚀加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6321582B1 (en) * 1999-05-13 2001-11-27 Bs&B Safety Systems, Inc. Method and apparatus for forming a rupture disk
US20060237457A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-26 Fike Corporation Reverse acting rupture disc with laser-defined electropolished line of weakness and method of forming the line of weakness
US20100140238A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Continental Disc Corporation Machining score lines in a rupture disc using laser machining
US20120012571A1 (en) * 2007-06-18 2012-01-19 Donadon Safety Discs And Devices S.R.L. Method for production of safety/rupture discs
WO2013107858A1 (de) * 2012-01-20 2013-07-25 Rofin-Baasel Lasertech Gmbh & Co. Kg Verfahren zum herstellen einer berstscheibe

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4819823A (en) * 1987-02-24 1989-04-11 Bs & B Safety Systems, Inc. Safety pressure relief device and method for making the same
CA1286565C (en) * 1987-02-24 1991-07-23 Dixit B. Kadakia Safety pressure relief device and method for making the same
CA1307715C (en) * 1989-09-28 1992-09-22 Gavin Mcgregor Rupture disc pressure relief device
US5058413A (en) 1989-11-07 1991-10-22 Robert Muddiman Rupture disc
US6208439B1 (en) 1990-11-09 2001-03-27 Litel Instruments Generalized geometric transforms for computer generated holograms
US5571429A (en) 1994-02-25 1996-11-05 Litel Instruments Apparatus and process for high speed laminate processing with computer generated holograms
US5467886A (en) 1994-11-14 1995-11-21 Fike Corporation Low burst pressure, multiple domed, scored rupture disc
RU2146025C1 (ru) * 1999-02-19 2000-02-27 Открытое акционерное общество "Магистральные нефтепроводы Центральной Сибири" Мембранный клапан и разрывная мембрана для клапана
US6220269B1 (en) 1999-12-30 2001-04-24 Process Equipment Inc. Bursting disc assembly retaining ring with a clover leaf cutting pattern and projection
DE10053742C5 (de) * 2000-10-30 2006-06-08 Concept Laser Gmbh Vorrichtung zum Sintern, Abtragen und/oder Beschriften mittels elektromagnetischer gebündelter Strahlung sowie Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
US7017767B2 (en) 2003-11-13 2006-03-28 Fike Corporation Non-fragmenting pressure relief apparatus
US7008861B2 (en) * 2003-12-11 2006-03-07 Cree, Inc. Semiconductor substrate assemblies and methods for preparing and dicing the same
JP4286677B2 (ja) * 2004-01-30 2009-07-01 サンクス株式会社 レーザマーキング装置及びレーザマーキング方法
JP2006038309A (ja) * 2004-07-26 2006-02-09 Tgk Co Ltd 冷媒リリーフ装置
GB0519834D0 (en) * 2005-09-29 2005-11-09 Elfab Ltd Bursting disc assembly
GB2436126B (en) 2006-03-16 2010-10-20 Elfab Ltd Safety pressure relief device
US8726588B2 (en) * 2006-03-24 2014-05-20 Fike Corporation Reinforced composite material explosion vent
JP2007268582A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Sunx Ltd レーザマーキング装置及びマーキング内容の表示方法
RU2317462C1 (ru) * 2006-05-16 2008-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" Разрушаемая мембрана
CN101318263B (zh) * 2007-06-08 2011-12-07 深圳富泰宏精密工业有限公司 激光雕刻系统及采用其进行激光雕刻的方法
US8391534B2 (en) * 2008-07-23 2013-03-05 Asius Technologies, Llc Inflatable ear device
US8333212B2 (en) * 2008-06-04 2012-12-18 Fike Corporation Rupture disc with machined line of opening
US8636164B2 (en) 2008-12-10 2014-01-28 Continental Disc Corporation Controlling the rated burst pressure of a rupture disc through the use of control scores on the disc dome
US9551429B2 (en) * 2012-07-18 2017-01-24 Fike Corporation Rupture disc having laser-defined reversal initiation and deformation control features
BR112015009476B1 (pt) * 2012-10-31 2023-03-07 Fike Corporation Dispositivo de alívio de pressão e método de formação de uma linha de abertura em um dispositivo de alívio de pressão
US9303778B2 (en) * 2013-02-28 2016-04-05 Fike Corporation Rupture disc having laser-defined line of weakness with disc opening and anti-fragmentation control structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6321582B1 (en) * 1999-05-13 2001-11-27 Bs&B Safety Systems, Inc. Method and apparatus for forming a rupture disk
US20060237457A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-26 Fike Corporation Reverse acting rupture disc with laser-defined electropolished line of weakness and method of forming the line of weakness
US20120012571A1 (en) * 2007-06-18 2012-01-19 Donadon Safety Discs And Devices S.R.L. Method for production of safety/rupture discs
US20100140238A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Continental Disc Corporation Machining score lines in a rupture disc using laser machining
WO2013107858A1 (de) * 2012-01-20 2013-07-25 Rofin-Baasel Lasertech Gmbh & Co. Kg Verfahren zum herstellen einer berstscheibe

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016106654A (ru) 2017-09-01
KR20160039665A (ko) 2016-04-11
MX347899B (es) 2017-05-18
US20150028006A1 (en) 2015-01-29
CA2918649A1 (en) 2015-02-05
TW201515754A (zh) 2015-05-01
CN105431251A (zh) 2016-03-23
JP2016527086A (ja) 2016-09-08
JP6452120B2 (ja) 2019-01-16
EP3027349A4 (en) 2017-04-12
RU2677907C2 (ru) 2019-01-22
MX2016000889A (es) 2016-05-05
EP3027349A1 (en) 2016-06-08
AU2014296721A1 (en) 2016-02-25
EP3027349B1 (en) 2019-04-17
WO2015017127A1 (en) 2015-02-05
CN105431251B (zh) 2017-10-10
US9289856B2 (en) 2016-03-22
AU2014296721B2 (en) 2018-03-22
CA2918649C (en) 2022-04-26
HK1222603A1 (zh) 2017-07-07
BR112016001466B1 (pt) 2020-12-08
RU2016106654A3 (zh) 2018-04-27
KR102228777B1 (ko) 2021-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101903807B1 (ko) 레이저 가공 방법
US8674260B2 (en) Method for production of safety/rupture discs
US8173038B2 (en) Methods and systems for forming microstructures in glass substrates
TWI535516B (zh) 於利用雷射移除材料之期間減少熱效應
KR101312704B1 (ko) 재료 가공, 특히 굴절교정 눈 수술 장치
JP2006263819A (ja) 非対称の放射線密度分布を有するレーザによる脆性材料を分断するための方法
JP2009504432A (ja) 先に作られたトレースを用いてレーザービームにより脆い平坦部材を裂く方法
US20100140238A1 (en) Machining score lines in a rupture disc using laser machining
EP2961672B1 (en) Rupture disc having laser-defined line of weakness with disc opening and anti-fragmentation control structures
JP2010247214A (ja) レーザ加工装置
WO2018109049A1 (en) Laser based hole formation and etching of transparent materials
WO2012096092A1 (ja) レーザ加工方法
TWI632976B (zh) 在減壓裝置中產生雷射界定的控制結構之方法
Griffiths et al. Thermal laser micro-adjustment using picosecond pulse durations
EP2736670B1 (en) Method for production of safety/rupture discs
US10328589B2 (en) Knife blade edge serrations and method therefor
JP2008100412A (ja) レーザ割断方法
KR20040021295A (ko) 레이저빔을 이용한 유리 절단방법
TW200841974A (en) Laser machining method