WO2013004475A1 - Verfahren zum erzeugen zumindest einer durchgangsbohrung und vorrichtung zur durchführung solch eines verfahrens - Google Patents

Verfahren zum erzeugen zumindest einer durchgangsbohrung und vorrichtung zur durchführung solch eines verfahrens Download PDF

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WO2013004475A1
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WO
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cavity
workpiece
laser beam
wall
protective agent
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PCT/EP2012/061588
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Thorsten Bauer
Jens Koenig
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a through-hole in a wall of a workpiece and to an apparatus for carrying out such a method. Specifically, the invention relates to the field of making nozzle bores, particularly for fuel injectors.
  • a method for producing a through hole in a workpiece by means of laser cavity is known.
  • This known method is based on the problem that the laser beam enters the cavity after drilling through the workpiece wall and hits the opposite wall of the cavity. As a result, after drilling through the wall, the laser also damages the wall opposite the drilled hole. Therefore, in the known method, a protective member is disposed in the cavity, so that after the breakdown of the laser beam generated by the laser beam through the wall of the workpiece, the laser beam strikes the protective element and between the inner wall of the workpiece and the protective element a given minimum distance is present. The minimum distance is greater than or equal to 0.1 mm.
  • a protective element in the form of a ball can be loosely inserted into the blind hole, for example. Now, if the laser beam breaks through the wall of the nozzle, then it hits the ball, which in the cavity between the wall with the
  • incident laser beam is removed from the ball, directly into the
  • Protective element which is formed for example as a ball is drilled by the laser beam gradually and further and further. This leads to a
  • parts of the protective element can be drilled freely, so that pieces of the protective body are separated and as
  • the device according to the invention with the features of claim 9 have the advantage that the production of a through hole in a wall of a
  • the cavity of the workpiece is filled with the pasty protective agent at least along the extension of the guided through the through hole laser beam. Furthermore, it is advantageous that during the laser drilling by means of the laser beam laser boring of the through hole, the paste-like protective agent is nachgeAZt into the cavity.
  • the paste-like protective agent does not flow through a laser-drilled through hole, in contrast to a liquid protective agent. This allows the design of multiple through holes on the workpiece.
  • escaping protective means can be relatively easily nachge redesignt due to the small leakage amount per unit time.
  • vaporized protective agent can then also be replaced, with gas and / or vapor bubbles can be pressed again.
  • the paste-like protective agent is conveyed into the cavity of the workpiece with a delivery pressure which is sufficiently large to push the gas and / or vapor bubbles generated by the laser in the pasty protective agent back again.
  • the paste-like protective agent has metallic particles. As a result, a scattering of the laser can be influenced in a targeted manner. Moreover, it is advantageous that the paste-like protective agent has glass fiber pieces. This also allows influencing the scattering. Specifically, a length and a
  • Diameter of the glass fiber pieces are tuned to the wavelength of the laser.
  • the paste-like protective agent is based on a ceramic powder in aqueous solution or in a non-aqueous dispersion, in which the metallic particles or the glass fiber pieces are incorporated.
  • the ceramic powder may be at least partially predetermined with a particle size distribution in the range of ten to twenty times the wavelength of the laser. This allows on the one hand the scattering behavior and on the other hand the viscosity of the pasty one
  • Cavity is filled by the conveyor with the pasty protective agent.
  • a refilling of the spent protection agent is advantageous during processing.
  • an optimal use of the protective means can be done with low consumption.
  • Fig. 1 shows a workpiece and a device for carrying out a method for
  • Fig. 1 shows a device 1 and a workpiece 2 in a partial, schematic sectional view according to an embodiment of the invention.
  • the device 1 serves to carry out a method for generating
  • the method is suitable for the design of through holes, which serve as nozzle holes for nozzle body of a fuel injection valve.
  • the device 1 is particularly suitable for carrying out such a method.
  • the device 1 according to the invention and the method according to the invention are also suitable for other applications.
  • the workpiece 2 can be configured, for example, as a nozzle body 2.
  • through holes 3, 4 are shown in the workpiece 2 by way of example.
  • the device 1 has a schematically illustrated laser device 5 and a conveying device 6 shown schematically.
  • the conveying device 6 is shown here as an example as a screw conveyor, but not limited to this embodiment.
  • the laser device 5 generates a laser beam 7, which in a direction 8 on the
  • the extension 10 of the laser beam 7 strikes a rear wall 1 1 of the workpiece 2. This results in the term rear wall 1 1 with respect to the wall 9 and the direction 8 of the laser beam 7.
  • Der Laser beam 7 is intended to produce a through hole 3 only in the wall 9, while the rear wall 1 1 should remain intact. Between the wall 9 and the rear wall 1 1 is a cavity 12 of the workpiece 2.
  • the generated through holes 3, 4 open into the cavity 12 so that, for example, fuel through these through holes 3, 4 can be injected into a combustion chamber of an internal combustion engine or the like when the workpiece 2 is used as a nozzle body of a fuel injection valve.
  • the conveying device 6 conveys a pasty protective agent 13 into the cavity 12.
  • the pasty protective agent 13 is based here on a ceramic powder in aqueous solution.
  • a particle size distribution of the ceramic powder is matched to the wavelength of the laser beam 7. For example, at least a part of the ceramic
  • Powders have a particle size distribution in the order of the wavelength of the laser beam 7 in order to achieve a high degree of scattering.
  • Another part of the ceramic powder may also have a particle size distribution of the order of 10 to 20 times the wavelength of the laser beam 7. As a result, the consistency of the pasty protective agent 13 can be favorably influenced.
  • the paste-like protective means 13 ensures protection of the rear wall 1 1, since the irradiated laser beam 7 does not pass through the pasty protective means 13 to the rear wall 1 1.
  • the protection means 13 remains at least substantially within the cavity 12 and only exits the cavity 12 at a low rate, for example via the through-bore 4.
  • the method is also suitable for producing a plurality of through-bores 3, 4 in a single workpiece 2. This would be, for example, in the case of a liquid, in particular
  • the pasty protective agent 13 may comprise metallic particles.
  • the paste-like protective agent 13 may also comprise glass fiber pieces. The length and the diameter of such glass fiber pieces can be tuned to the wavelength of the laser beam 7. For drilling the through-holes 3, 4 by means of the laser device 5, it is thus also possible to use solid-state lasers with wavelengths between 266 nm and 1.5 ⁇ m.
  • through holes 3, 4 configured as microbores 3, 4 with diameters in the range from 0.05 mm to about 0.3 mm can be drilled hereby.
  • the laser device 5 can generate very short, intense laser pulses, which enable an advantageous processing of the workpiece 2.
  • the protection of the rear wall 1 1 can be reliably ensured here over the pasty protection means 13.
  • the paste-like protective agent 13 can be pressed, for example, with a kind of calender, possibly using a lance, into the cavity 12 of the workpiece 2.
  • the evaporation of pasty protective agent 13 can be compensated by continuous repressing. Likewise, a loss can be compensated, which by drilling over already drilled
  • the available absorption cross section can be adapted to the generated laser beam 7.
  • a protection of the rear wall 1 1 can be ensured.
  • the remaining pasty protective agent 13 can be removed by washing or blowing.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Erzeugen zumindest einer Durchgangsbohrung (3, 4) in einer Wand eines Werkstücks (2), die einen Hohlraum (12) des Werkstücks (2) begrenzt, nutzt ein Laserstrahl (7), der von aussen auf die Wand (9) gerichtet wird. Hierbei wird in den Hohlraum des Werkstücks (2) ein pastöses Schutzmittel (13) eingebracht. Das pastöse Schutzmittel (13) wird in einer Verlngerung (10) des durch die Durchgangsbohrung (3) geführten Laserstrahls (7) vor eine den Hohlraum (12) begrenzenden Rückwand des Werkstücks (2) gebracht. Hierdurch ist ein zuverlässiger Schutz der Rückwand (11) beim Laserbohren der Durchgangsbohrung (3) gewährleistet.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Erzeugen zumindest einer Durchgangsbohrung und Vorrichtung zur Durchführung solch eines Verfahrens
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Durchgangsbohrung in einer Wand eines Werkstücks und eine Vorrichtung zur Durchführung solch eines Verfahrens. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Herstellung von Düsenbohrungen, insbesondere für Brennstoffeinspritzventile.
Aus der WO 2004/087364 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Durchgangsbohrung in einem Werkstück mittels Laser mit Hohlraum bekannt. Diesem bekannten Verfahren liegt das Problem zugrunde, dass der Laserstrahl nach Durchbohren der Werkstückwand in den Hohlraum eintritt und auf die gegenüberliegende Wand des Hohlraums trifft. Dadurch beschädigt der Laser nach dem Durchbohren der Wand auch die dem gebohrten Loch gegenüberliegende Wand. Deshalb wird bei dem bekannten Verfahren ein Schutzelement in dem Hohlraum angeordnet, so dass nach dem Durchbruch des von dem Laser erzeugten Laserstrahls durch die Wand des Werkstücks der Laserstrahl auf das Schutzelement trifft und zwischen der Innenwand des Werkstücks und dem Schutzelement ein gegebener Mindestabstand vorhanden ist. Der Mindestabstand ist hierbei größer oder gleich 0,1 mm. Um das Auftreffen des Laserstrahls an der dem Spritzloch gegenüberliegenden Wand zu verhindern, kann in das Sackloch beispielsweise ein Schutzelement in Form einer Kugel lose eingelegt werden. Wenn nun der Laserstrahl durch die Wand der Düse hindurch bricht, dann trifft er auf die Kugel, welche in dem Hohlraum zwischen der Wand mit der
Durchgangsbohrung und der gegenüberliegenden Wand angeordnet ist. Dadurch entsteht in der Kugel eine Ausnehmung. Durch den Abstand zwischen der Kugel und der Innenwand des Hohlraums wird verhindert, dass Material, welches durch den auf die Kugel
auftreffenden Laserstrahl von der Kugel abgetragen wird, unmittelbar in die
Durchgangsbohrung zurückspritzt und sich dort ablagert. Das aus der WO 2004/087364 bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass das
Schutzelement, das beispielsweise als Kugel ausgebildet ist, durch den Laserstrahl nach und nach immer weiter gebohrt wird. Hierdurch kommt es zum einen zu einer
zunehmenden Beschädigung des Schutzelements, so dass dieses regelmäßig
ausgetauscht werden muss. Gegebenenfalls können auch Teile des Schutzelements frei gebohrt werden, so dass Stücke des Schutzkörpers abgetrennt werden und als
unerwünschte Reste in dem Hohlraum des zu bearbeitenden Werkstücks verbleiben. Bei der Herstellung muss dann auf eine zuverlässige Beseitigung solcher Reste geachtet werden. Außerdem besteht das Problem, dass das beim Bohren zurückspritzende Material des Schutzelements an einer ungünstigen Stelle in der Nähe der Durchgangsbohrung, insbesondere an einer Ventilsitzfläche, oder statistisch gesehen trotz des Abstands doch einmal an oder in der Durchgangsbohrung abgelagert wird. Somit kommt es zu einem gewissen Ausschuss, der nur über eine Einzelprüfung zuverlässig erkannt werden kann. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die
erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 haben demgegenüber den Vorteil, dass die Herstellung einer Durchgangsbohrung in einer Wand eines
Werkstücks verbessert ist. Speziell ist eine Durchführung des Verfahrens mit
gleichbleibender Qualität und unterbrechungsfreier Taktung bei einer Vielzahl von
Vorgängen möglich. Außerdem kann die Qualität der Verfahrensdurchführung verbessert werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen des im Anspruchs 1 angegebenen Verfahrens und der im Anspruch 9 angegebenen Vorrichtung möglich.
Vorteilhaft ist es, dass der Hohlraum des Werkstücks zumindest entlang der Verlängerung des durch die Durchgangsbohrung geführten Laserstrahls mit dem pastösen Schutzmittel gefüllt ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass während des mittels des Laserstrahls erfolgenden Laserbohrens der Durchgangsbohrung das pastöse Schutzmittel in den Hohlraum nachgefördert wird. Das pastöse Schutzmittel fließt im Unterschied zu einem flüssigen Schutzmittel nicht über eine lasergebohrte Durchgangsbohrung ab. Dies ermöglicht die Ausgestaltung mehrerer Durchgangsbohrungen an dem Werkstück. Gegebenenfalls über die bereits gebohrten Durchgangsbohrungen austretendes Schutzmittel kann auf Grund der geringen austretenden Menge pro Zeiteinheit relativ einfach nachgefördert werden.
Außerdem kann gegebenenfalls durch den Laserstrahl erhitztes Schutzmittel verdampfen, wobei sich Dampfblasen bilden können. Das verdampfte Schutzmittel kann dann ebenfalls ersetzt werden, wobei sich Gas- und/oder Dampfblasen wieder zudrücken lassen.
Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass das pastöse Schutzmittel mit einem Förderdruck in den Hohlraum des Werkstücks gefördert wird, der ausreichend groß ist, um die durch den Laser in dem pastösen Schutzmittel erzeugten Gas- und/oder Dampfblasen wieder zuzudrücken.
Vorteilhaft ist es außerdem, dass das pastöse Schutzmittel metallische Partikel aufweist. Hierdurch kann eine Streuung des Lasers gezielt beeinflusst werden. Außerdem ist es vorteilhaft, dass das pastöse Schutzmittel Glasfaserstücke aufweist. Dies ermöglicht ebenfalls eine Beeinflussung der Streuung. Speziell können eine Länge und ein
Durchmesser der Glasfaserstücke auf die Wellenlänge des Lasers abgestimmt werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das pastöse Schutzmittel auf Basis eines keramischen Pulvers in wässriger Lösung oder in einer nicht wässriger Dispersion ausgebildet ist, in das die metallischen Partikel beziehungsweise die Glasfaserstücke eingelagert sind. Hierbei ist außerdem eine Korngrößenverteilung des keramischen Pulvers in Bezug auf die
Wellenlänge des Lasers in vorteilhafter Weise abstimmbar. Die Korngröße
beziehungsweise ein Bereich der Korngrößenverteilung kann hierbei in der Größenordnung der Wellenlänge des Lasers liegen, um die Streuung zu verbessern. Gegebenfalls kann das keramische Pulver zumindest teilweise auch mit einer Korngrößenverteilung im Bereich des Zehn- bis Zwanzigfachen der Wellenlänge des Lasers vorgegeben sein. Hierdurch lässt sich zum einen das Streuverhalten und zum anderen die Viskosität des pastösen
Schutzmittels gezielt beeinflussen. Vorteilhaft ist es ferner, dass eine Fördervorrichtung, die das pastöse Schutzmittel fördert, teilweise in den Hohlraum des Werkstücks eingeführt wird, dass ein Arbeitsteil des
Hohlraums durch die Fördereinrichtung begrenzt wird und dass der Arbeitsteil des
Hohlraums durch die Fördereinrichtung mit dem pastösen Schutzmittel aufgefüllt wird. Hierbei ist während der Bearbeitung ein Nachfüllen des verbrauchten Schutzmittels vorteilhaft. Somit kann eine optimale Nutzung des Schutzmittels bei geringem Verbrauch erfolgen.
Nach der Bohrung einer Durchgangsbohrung oder mehrerer Durchgangsbohrungen kann das in dem Hohlraum verbleibende pastöse Schutzmittel ausgespült werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Werkstück und eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum
Erzeugen zumindest einer Durchgangsbohrung in einer Wand des Werkstücks in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 und ein Werkstück 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Vorrichtung 1 dient hierbei zum Durchführen eines Verfahrens zum Erzeugen von
Durchgangsbohrungen in dem Werkstück 2. Speziell eignet sich das Verfahren zur Ausgestaltung von Durchgangsbohrungen, die als Düsenbohrungen für Düsenkörper eines Brennstoffeinspritzventils dienen. Die Vorrichtung 1 eignet sich besonders zur Durchführung solch eines Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. Das Werkstück 2 kann beispielsweise als Düsenkörper 2 ausgestaltet sein. Hierbei sind exemplarisch Durchgangsbohrungen 3, 4 in dem Werkstück 2 dargestellt.
Die Vorrichtung 1 weist eine schematisch dargestellte Lasereinrichtung 5 und eine schematisch dargestellte Fördervorrichtung 6 auf. Die Fördervorrichtung 6 ist hierbei exemplarisch als Förderschnecke dargestellt, aber nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt.
Die Lasereinrichtung 5 erzeugt einen Laserstrahl 7, der in einer Richtung 8 auf das
Werkstück 2 eingestrahlt wird. Hierbei kann der Laserstrahl 7 an der Stelle der
Durchgangsbohrung 3 beziehungsweise der zu erzeugenden Durchgangsbohrung 3 auf eine Wand 9 des Werkstücks 2 fokusiert werden. In der Richtung 8 ergibt sich eine
Verlängerung 10 des durch die Durchgangsbohrung 3 geführten Laserstrahls 7. Die Verlängerung 10 des Laserstrahls 7 trifft auf eine Rückwand 1 1 des Werkstücks 2. Hierbei ergibt sich der Begriff Rückwand 1 1 in Bezug auf die Wand 9 und die Richtung 8 des Laserstrahls 7. Der Laserstrahl 7 soll hierbei nur in der Wand 9 eine Durchgangsbohrung 3 erzeugen, während die Rückwand 1 1 unverletzt bleiben soll. Zwischen der Wand 9 und der Rückwand 1 1 befindet sich ein Hohlraum 12 des Werkstücks 2. Die erzeugten Durchgangsbohrungen 3, 4 münden in den Hohlraum 12, so dass beispielsweise Brennstoff über diese Durchgangsbohrungen 3, 4 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine oder dergleichen gespritzt werden kann, wenn das Werkstück 2 als Düsenkörper eines Brennstoffeinspritzventils zum Einsatz kommt.
Die Fördervorrichtung 6 fördert ein pastöses Schutzmittel 13 in den Hohlraum 12. Das pastöse Schutzmittel 13 basiert hierbei auf einem keramischen Pulver in wässriger Lösung. Eine Korngrößenverteilung des keramischen Pulvers ist hierbei auf die Wellenlänge des Laserstrahls 7 abgestimmt. Beispielsweise kann zumindest ein Teil des keramischen
Pulvers eine Korngrößenverteilung in der Größenordnung der Wellenlänge des Laserstrahls 7 haben, um eine hohe Streuung zu erzielen. Ein anderer Teil des keramischen Pulvers kann auch eine Korngrößenverteilung in der Größenordnung des Zehn- bis Zwangzigfachen der Wellenlänge des Laserstrahls 7 aufweisen. Hierdurch kann die Konsistenz des pastösen Schutzmittels 13 günstig beeinflusst werden.
Das pastöse Schutzmittel 13 gewährleistet einerseits einen Schutz der Rückwand 1 1 , da der eingestrahlte Laserstrahl 7 nicht durch das pastöse Schutzmittel 13 zu der Rückwand 1 1 gelangt. Außerdem verbleibt das Schutzmittel 13 auf Grund seiner Konsistenz zumindest weitgehend innerhalb des Hohlraums 12 und tritt nur mit einer geringen Rate über beispielsweise die Durchgangsbohrung 4 aus dem Hohlraum 12 aus. Dadurch eignet sich das Verfahren auch zur Erzeugung von mehreren Durchgangsbohrungen 3, 4 in einem einzigen Werkstück 2. Dies wäre beispielsweise bei einer Flüssigkeit, insbesondere
Wasser, nicht möglich, da das Wasser mit hoher Rate über die Durchgangsbohrung 4 austreten würde. Außerdem entstehen im Wasser in großer Zahl Dampfblasen. Falls in dem pastösen Schutzmittel 13 Gas- und/oder Dampfblasen entstehen, dann können diese über den Förderdruck des in den Hohlraum 12 des Werkstücks 2 geförderten pastösen
Schutzmittels wieder zugedrückt werden. Somit ist ein zuverlässiger Schutz der Rückwand 1 1 gewährleistet. Außerdem wird eine wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens gewährleistet. Um die Schutzwirkung des pastösen Schutzmittels 13 weiter zu verbessern, beispielsweise in Bezug auf hohe Energiedichten des Laserstrahls 7, können weitere Bestandteile dem pastösen Schutzmittel 13 zugegeben werden. Beispielsweise kann das pastöse Schutzmittel 13 metallische Partikel aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das pastöse Schutzmittel 13 auch Glasfaserstücke aufweisen. Die Länge und der Durchmesser solcher Glasfaserstücke kann hierbei auf die Wellenlänge des Laserstrahls 7 abgestimmt werden. Für das Bohren der Durchgangsbohrungen 3, 4 mittels der Lasereinrichtung 5 können somit auch Festkörperlaser mit Wellenlängen zwischen 266 nm und 1 ,5 μηη eingesetzt werden. Speziell können hierdurch als Mikrobohrungen 3, 4 ausgestaltete Durchgangsbohrungen 3, 4 mit Durchmessern im Bereich von 0,05 mm bis etwa 0,3 mm gebohrt werden. Somit können die Vorteile besserer Strahlqualität für das Bohren ausgenutzt werden. Außerdem kann die Lasereinrichtung 5 sehr kurze, intensive Laserpulse erzeugen, die eine vorteilhafte Bearbeitung des Werkstücks 2 ermöglichen. Der Schutz der Rückwand 1 1 kann hierbei über das pastöse Schutzmittel 13 zuverlässig gewährleistet werden. Das pastöse Schutzmittel 13 kann beispielsweise auch mit einer Art Kalander, eventuell unter Verwendung einer Lanze, in den Hohlraum 12 des Werkstücks 2 gepresst werden. Durch die mögliche hochviskose Konsistenz, die durch das Einlagern metallischer Partikel erzielt werden kann, kann die Absorption auf ein Niveau angehoben werden, das über dem einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, liegt. Das Verdampfen des pastösen Schutzmittels 13 kann hierbei durch kontinuierliches Nachpressen ausgeglichen werden. Ebenso kann ein Verlust ausgeglichen werden, der durch Austreten über bereits gebohrte
Durchgangsbohrungen 4 oder dergleichen auftritt.
Durch das Einlagern von metallischen Partikeln, Glasfaserstücken oder dergleichen kann der zur Verfügung stehende Absorptionsquerschnitt an den erzeugten Laserstrahl 7 angepasst werden. Somit kann auch bei geringen Abständen zur Rückwand 1 1 ein Schutz der Rückwand 1 1 gewährleistet werden.
Nach der Ausgestaltung der Durchgangsbohrungen 3, 4 in dem Werkstück 2 kann das verbleibende pastöse Schutzmittel 13 durch Waschen oder Ausblasen entfernt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Erzeugen zumindest einer Durchgangsbohrung (3) in einer Wand (9) eines Werkstücks (2), die einen Hohlraum (12) des Werkstücks (2) begrenzt, wobei ein Laserstrahl (7) von außen auf die Wand (9) gerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Hohlraum (12) des Werkstücks (2) ein pastöses Schutzmittel (13) eingebracht wird und dass das Schutzmittel (13) in dem Hohlraum (12) zumindest teilweise in einer Verlängerung (10) des durch die Durchgangsbohrung (3) geführten Laserstrahls (7) vor eine den Hohlraum (12) begrenzenden Rückwand (1 1 ) des Werkstücks (2) gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hohlraum (12) des Werkstücks (2) zumindest entlang der Verlängerung (10) des durch die Durchgangsbohrung (3) geführten Laserstrahls (7) mit dem pastösen Schutzmittel (13) gefüllt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest während des mittels des Laserstrahls (7) erfolgenden Laserbohrens der Durchgangsbohrung (3) das pastöse Schutzmittel (13) in den Hohlraum (12) nachgefördert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Wand (9) und/oder in einer weiteren Wand (9) des Werkstücks (2) mittels des Laserstrahls (7) durch Laserbohren mehrere Durchgangsbohrungen (3, 4) erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das pastöse Schutzmittel (13) metallische Partikel aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das pastöse Schutzmittel (13) Glasfaserstücke aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das pastöse Schutzmittel (13) auf der Basis eines keramischen Pulvers in wässriger Lösung oder in einer nicht wässrigen Dispersion ausgebildet ist, in das die metallischen Partikel beziehungsweise die Glasfaserstücke eingelagert sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das pastöse Schutzmittel (13) mit einem Förderdruck in den Hohlraum (12) des Werkstücks (2) gefördert wird, der durch den Laserstrahls (7) in dem pastösen Schutzmittel (13) erzeugte Gas- und/oder Dampfblasen wieder zudrückt.
9. Vorrichtung (1 ) zur Durchführung eines Verfahrens mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Fördervorrichtung (6) vorgesehen ist, die zum Fördern des pastösen Schutzmittels (13) in den Hohlraum (12) des Werkstücks (2) dient.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördervorrichtung (6), die das pastöse Schutzmittel (13) fördert, teilweise in den Hohlraum (12) eingeführt wird,
dass ein Arbeitsteil des Hohlraums (12) durch die Fördereinrichtung (6) begrenzt wird, und dass der Arbeitsteil des Hohlraums (12) durch die Fördervorrichtung (6) mit dem pastösen Schutzmittel (13) aufgefüllt wird.
PCT/EP2012/061588 2011-07-05 2012-06-18 Verfahren zum erzeugen zumindest einer durchgangsbohrung und vorrichtung zur durchführung solch eines verfahrens WO2013004475A1 (de)

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US14/131,137 US20140151348A1 (en) 2011-07-05 2012-06-18 Method for generating at least one through-hole and device for carrying out such a method

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013204809A1 (de) 2013-03-19 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Pastöses Schutzmittel als Rückraumschutz bei einem Laserbohren, Rückraumschutzvorrichtung, Verfahren zum Erzeugen einer Durchgangsbohrung und Vorrichtung zur Durchführung solch eines Verfahrens
DE102013218196A1 (de) * 2013-09-11 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Laserbohren eines Bauteils
WO2015196374A1 (zh) * 2014-06-24 2015-12-30 西门子公司 利用激光脉冲在空心部件上加工孔的控制方法和系统
DE102014220526A1 (de) * 2014-10-09 2016-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen von Durchgangsbohrungen mittels Laserstrahlung in einer Wandung eines Bauteils
CN104827194A (zh) * 2015-05-13 2015-08-12 西安交通大学 用水—二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法
DE102015218760A1 (de) 2015-09-29 2017-03-30 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bohren eines Durchgangslochs in einem Werkstück mittels eines Laserstrahls
CN107999957B (zh) * 2016-10-28 2020-01-07 中国航空制造技术研究院 避免激光制孔损伤空腔零件对面壁的防护材料及填入方法
CN108067801B (zh) * 2018-01-31 2024-05-07 华霆（合肥）动力技术有限公司 焊接工装和焊接系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0347053A2 (de) * 1988-06-13 1989-12-20 ROLLS-ROYCE plc Laser-Bohren von Bauteilen
GB2235893A (en) * 1989-09-16 1991-03-20 Rolls Royce Plc Laser barrier material and method of laser drilling.
JPH0441090A (ja) * 1990-06-06 1992-02-12 Toshiba Corp レーザ穴あけ方法
EP0753373A1 (de) * 1995-07-14 1997-01-15 ROLLS-ROYCE plc Lasersperrmaterial und Verfahren
WO2000069594A1 (en) * 1999-05-18 2000-11-23 United States Enrichment Corporation Method and apparatus for laser machining workpieces with liquid backing
US6303901B1 (en) * 1997-05-20 2001-10-16 The Regents Of The University Of California Method to reduce damage to backing plate
WO2004087364A1 (de) 2003-04-01 2004-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer durchgangsbohrung in einem werkstück, verwendung dieses verfahrens zur herstellung eines spritzloches in einer düse und düse für einen injektor
US20070175872A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Rhoades Lawrence J Laser back wall protection by particulate shading
EP2017029A1 (de) * 2007-07-17 2009-01-21 Rolls-Royce plc Verfahren zum Bohren durch eine Wande eines eine Kavität aufweisenden Komponentes unter Verwendung eines Sol-Gel in dieser Kavität

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4386257A (en) * 1981-03-02 1983-05-31 United Technologies Corporation Alkali metal oxide free backers for energy beam drilling
US4495251A (en) * 1981-03-11 1985-01-22 General Electric Company Shielded plastic microwave oven cavity
US4873414A (en) * 1988-06-13 1989-10-10 Rolls Royce Inc. Laser drilling of components
GB2249279B (en) * 1990-10-17 1994-01-05 Rolls Royce Plc Improvements in or relating to drilling turbine blades
US5601897A (en) * 1994-10-17 1997-02-11 Owens-Corning Fiberglass Technology Inc. Vacuum insulation panel having carbonized asphalt coated glass fiber filler
US5876116A (en) * 1996-11-15 1999-03-02 Barker; Donald Integrated bone cement mixing and dispensing system
GB2328894B (en) * 1997-09-03 1999-07-14 Oxford Lasers Ltd Laser drilling
JP2001104324A (ja) * 1999-10-06 2001-04-17 Ngk Spark Plug Co Ltd 薬剤押出用補助器具及びそれを用いた薬剤の押出方法
ATE290365T1 (de) * 1999-12-16 2005-03-15 Alza Corp Darreichungsformen mit einer sperrschicht gegen laserablation
US6518499B1 (en) * 2001-08-10 2003-02-11 Utility Marketing Corporation Box pad for mounting electrical equipment
JP5247852B2 (ja) * 2010-11-05 2013-07-24 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤの製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0347053A2 (de) * 1988-06-13 1989-12-20 ROLLS-ROYCE plc Laser-Bohren von Bauteilen
GB2235893A (en) * 1989-09-16 1991-03-20 Rolls Royce Plc Laser barrier material and method of laser drilling.
JPH0441090A (ja) * 1990-06-06 1992-02-12 Toshiba Corp レーザ穴あけ方法
EP0753373A1 (de) * 1995-07-14 1997-01-15 ROLLS-ROYCE plc Lasersperrmaterial und Verfahren
US6303901B1 (en) * 1997-05-20 2001-10-16 The Regents Of The University Of California Method to reduce damage to backing plate
WO2000069594A1 (en) * 1999-05-18 2000-11-23 United States Enrichment Corporation Method and apparatus for laser machining workpieces with liquid backing
WO2004087364A1 (de) 2003-04-01 2004-10-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer durchgangsbohrung in einem werkstück, verwendung dieses verfahrens zur herstellung eines spritzloches in einer düse und düse für einen injektor
US20070175872A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Rhoades Lawrence J Laser back wall protection by particulate shading
EP2017029A1 (de) * 2007-07-17 2009-01-21 Rolls-Royce plc Verfahren zum Bohren durch eine Wande eines eine Kavität aufweisenden Komponentes unter Verwendung eines Sol-Gel in dieser Kavität

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