在壓花鋼輥上產(chǎn)生具有結(jié)構(gòu)的表面的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種利用短脈沖激光在壓花鋼輥的表面上形成結(jié)構(gòu)的方法，其中所述結(jié)構(gòu)為維度超過20μm而深度達(dá)150μm和更多的宏觀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)本身的區(qū)別來自以下參數(shù)組合：a)在單個脈沖操作中，能流在0.5J/cm2到3.5J/cm2范圍內(nèi)，以及在脈沖串模式中，平均脈沖串能流為每脈沖0.5J/cm2到70J/cm2；b)波長為532nm至1064nm；c)重復(fù)率為1kHz到10MHz；d)工件上的脈沖到脈沖間隔，對于飛秒激光為光束直徑的10％至50％，對于皮秒激光，為光束寬度的10-25％和40-50％；e)激光脈沖位置接近工件表面；以及f)偏轉(zhuǎn)速度達(dá)100m/s和更高。這樣的方法允許制造具有用于產(chǎn)生徽標(biāo)的輥齒和間隙的完整的壓花輥，輥齒具有可變的高度、形狀和間距，用于對例如卷煙包裝的內(nèi)襯壓花。
【專利說明】在壓花鋼輥上產(chǎn)生具有結(jié)構(gòu)的表面的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，本發(fā)明涉及在壓花鋼輥上產(chǎn)生具有結(jié)構(gòu)的表面的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]壓花鋼輥，例如用于，對用作所謂包裝卷煙的內(nèi)襯的箔來壓花，主要通過本發(fā)明的 申請人:，如按照W0-2009/155720，US-7 036 347或EP2 336 823而公知。利用這樣的壓花輥，使這些箔同時被進(jìn)行拋光處理，即在大面積上均質(zhì)地提供非常細(xì)的凹陷，并提供徽標(biāo)，在這些徽標(biāo)位置壓花輥的輥齒被完全或部分地去除。此外，壓花輥上的輥齒和/或間隙可以成形為給箔提供鑒別特征和/或強(qiáng)化等。此外，根據(jù)授予本發(fā)明 申請人:的EP2 027994A2，有些壓花輥被設(shè)計為折頁輥。
[0003]所以，現(xiàn)有技術(shù)的壓花輥在所謂針向上配置的情況下具有非常細(xì)的輥齒，而在所謂針向下配置情況下具有對應(yīng)于輥齒的凹陷，以及就有產(chǎn)生未壓花徽標(biāo)的間隙，并且比如根據(jù)US-7 229 681，這些輥齒可以具有疊加的微觀結(jié)構(gòu)。
[0004]其厚度在大約5 μ m到大約400 μ m的箔包括，薄金屬箔，如鋁箔；所有種類的合成箔；具有紙和/或合成層的雜合成分的箔，可能提供金屬噴鍍，等等。它們還包括上文提及的內(nèi)襯的重要類別，這種內(nèi)襯例如，被用于卷煙包裝并可以如由鍍金屬的紙張組成。
[0005]此外，應(yīng)當(dāng)注意，盡管純粹的機(jī)械加工會在質(zhì)量和數(shù)量上產(chǎn)生非常好的結(jié)果，但是可能性受限于加工工具的尺寸。機(jī)械加工總是留下毛刺或者其他不需要且令人不快的痕跡。最重要的是，在沒有巨大支出的情況下，無法生產(chǎn)出具有在不選擇情況下就能夠配對的互補(bǔ)的正/負(fù)——公/母，或針向上-針向下結(jié)構(gòu)的大的輥表面。
[0006]在RU-2368504中建議,產(chǎn)生徽標(biāo)間隙時主要通過電侵蝕或電化學(xué)方式,其中能夠以相同方式或機(jī)械方式制造輥齒。在諸如銅的均質(zhì)材料上這種高質(zhì)量是可能的，然而鋼的粒狀基本結(jié)構(gòu)使得以高質(zhì)量直接加工表面更加困難。以當(dāng)前技術(shù)，這些方法不適于合理的工業(yè)生產(chǎn)，因為它們極為消耗時間和材料。
[0007]利用當(dāng)前的脈沖寬度大約為30ns的釹-YAG型消融激光系統(tǒng)，有可能在更小表面上在大約100 μ m的深度向下到大約70 μ m的行間隔實(shí)現(xiàn)某種程度上更精細(xì)的加工。
[0008]此外，在W0-2007/012215A1、EP-2 327 502A1 和 EP-2 327 503A1(全部是本發(fā)明的 申請人:的專利申請)中，所公開的激光系統(tǒng)適于在壓花輥上產(chǎn)生非常精細(xì)比如晶格結(jié)構(gòu)之類的結(jié)構(gòu)，脈沖長度在納秒至飛秒范圍內(nèi)的激光被用于產(chǎn)生在納米范圍內(nèi)的晶格。
[0009]這些方法很好地適于在微米和亞微米范圍內(nèi)對小表面積形成微觀結(jié)構(gòu)，但是不適于在壓花表面上以大約20 μ m及以上的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)對鋼進(jìn)行想要的直接大表面微細(xì)加工(macro-machining)。具有硬鋼表面的棍是令人關(guān)注的,不過，由于它們允許直接地和快速地對箔和更確切地說是對內(nèi)襯壓花，所以這些箔很薄而相對地?zé)o彈性并且由于其水蒸氣密閉性非常適于食物安全包裝。
[0010]不過，有需要快速地、一致地或者具有有意的差異地來提供大的表面積，如整個壓花輥或者可能是多個同樣的壓花輥，即以高的絕對和相對精度，結(jié)構(gòu)從20 μ m上至400 μ m,而深度深至400 μ m，這樣的結(jié)構(gòu)包括輥齒和相關(guān)聯(lián)的凹陷，根據(jù)情況而定。
[0011]利用塑性涂層柱面上激光的公知雕刻方法，使用數(shù)字存儲的、表示被分解為像素的圖像的數(shù)據(jù)。這些像素通常產(chǎn)生小杯形的凹陷。聲-光調(diào)制器用于以許多強(qiáng)度等級調(diào)制激光束的強(qiáng)度，從而在印刷模具被壓在例如箔上時，例如根據(jù)EP-1 245 326產(chǎn)生灰度陰影或亮度差異。在這種情況下，由于二維點(diǎn)陣中焦點(diǎn)的排列，點(diǎn)陣中緊密鄰近的雕刻不利地彼此影響?？赡軐?dǎo)致相當(dāng)多的熱量產(chǎn)生或者材料或局部壓花圖案的不希望的變化。此外，從杯附近的表面飛起的大量消融殘渣和微粒令人不快。最后，該過程在如此定義的表面積，例如IOmmXlOmm內(nèi)以所謂的塊結(jié)構(gòu)形式被清理。
[0012]在執(zhí)行可能引起不連續(xù)性的機(jī)械運(yùn)動以及在加工操作前必須被緩和的震動之后，再加工下一個塊。過多的跳躍可能導(dǎo)致空氣紊亂，它可能使得連續(xù)排出殘渣復(fù)雜化。
[0013]根據(jù)W0-97/19783已知，使用兩束分開的激光進(jìn)行激光雕刻，一束用于精細(xì)雕刻而第二束用于深雕刻。不過，沒有公開對種類、功率和脈沖持續(xù)時間作為一方面，以及對雕刻深度的具體指示。
[0014]US-5416 298和W0-2009/010244A1公開的激光雕刻裝置適于雕刻旋轉(zhuǎn)印刷模具，而未展示關(guān)于逐塊技術(shù)的上述提及的缺點(diǎn)。在螺旋線上以非常高的速度和高質(zhì)量執(zhí)行雕亥IJ。重要優(yōu)點(diǎn)在于，由于應(yīng)用了偏轉(zhuǎn)單元，如聲光或電光調(diào)制器，表面的每個點(diǎn)都由多個激光脈沖而不是由單個激光脈沖處理。各個脈沖的撞擊之間的時間間隔可以選擇為大到足以避免相互干擾或熱過載。
[0015]不過，沒有公開與產(chǎn)生上述具有宏觀結(jié)構(gòu)的壓花輥相關(guān)的數(shù)據(jù)，即高度為0.1至
0.4mm的非常大量的輥齒以及用于產(chǎn)生大多數(shù)不同種類徽標(biāo)或其他結(jié)構(gòu)的無輥齒表面，在壓花輥加工中，應(yīng)當(dāng)不發(fā)生材料的融化和軟化，盡管在現(xiàn)有技術(shù)的激光系統(tǒng)中觀察到整體和局部發(fā)熱的大規(guī)模增加。
[0016]的確，現(xiàn)今已公知大量面市的激光系統(tǒng)，它們有可能實(shí)現(xiàn)所期望的鋼輥表面結(jié)構(gòu)，但是僅僅在它們配備了考慮本發(fā)明的參數(shù)設(shè)計的適宜的光束控制時，才能實(shí)現(xiàn)這種可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]因此，總而言之，盡管有可能通過機(jī)械裝置產(chǎn)生尖端到尖端間隔小至0.1mm的非常精細(xì)的輥齒和明顯徽標(biāo)，并且已經(jīng)公知有用于產(chǎn)生非常精細(xì)光柵結(jié)構(gòu)的激光系統(tǒng)，但是更快地甚至更精確地在壓花鋼輥上產(chǎn)生帶有宏觀結(jié)構(gòu)的更精細(xì)表面，從而允許設(shè)計的可能性更多樣化，如可變的輥齒間隔和形狀，以及公母輥的工業(yè)制造以及對最多樣化的箔材料的靈活多樣的應(yīng)用，這樣的需求在增長，因此它是本發(fā)明的目的。
[0018]通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1和6的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)這個目的，根據(jù)這些技術(shù)方案，指出用于在特定條件下適當(dāng)控制消融處理的具體參數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]后文將參考示范實(shí)施例的略圖更詳細(xì)地講解本發(fā)明，其中
[0020]圖1顯示了用于連續(xù)雕刻的本發(fā)明激光系統(tǒng)的第一個示范實(shí)施例；[0021]圖2顯示了用于逐塊雕刻的本發(fā)明激光系統(tǒng)的第二個示范實(shí)施例；
[0022]圖3顯示了激光脈沖串的示意性展示。
【具體實(shí)施方式】
[0023]所描述方法的一個基本新穎性在于為現(xiàn)代材料提供雕刻維度超過20 μ m，也更確切地說超過70 μ m,而雕刻深度達(dá)400 μ m的宏觀維度表面結(jié)構(gòu)的可能性，而對于常規(guī)的激光加工方法則不可能實(shí)現(xiàn)。在宏觀技術(shù)中，也很需要能夠在非均勻高合金鐵基材料的表面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，在有關(guān)表面結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)中這變得日益重要。這些材料的非均勻結(jié)構(gòu)組成對于所要求的輥表面的特殊性質(zhì)是必不可少的。
[0024]不過，這些不同的結(jié)構(gòu)相具有非常不同的物理性質(zhì)，導(dǎo)致激光加工期間局部宏觀行為的對應(yīng)差異。所以，到目前為止，這些材料還不能如要求地那樣經(jīng)濟(jì)上合算地以激光形成宏觀結(jié)構(gòu)。利用以下公開的新穎方法，這樣的材料現(xiàn)在也能夠形成宏觀結(jié)構(gòu)。新穎方法可以與形成微觀結(jié)構(gòu)的工藝結(jié)合，所以即使在這些復(fù)雜的非均勻材料上也能夠產(chǎn)生最高分辨率的結(jié)構(gòu)，代表了材料【技術(shù)領(lǐng)域】中的突破。
[0025]使用短脈沖激光加工用于平版印刷或其他旋轉(zhuǎn)印刷模具的印刷筒本身已經(jīng)公知了一段時間。利用例如現(xiàn)今公知的脈沖寬度范圍為30ns及以上的YAG:Nd激光的熱消融激光加工技術(shù)，允許在深度大約為100 μ m在大于大約70 μ m的維度上雕刻鋼表面，但是無法可靠而快速地產(chǎn)生精細(xì)浮雕結(jié)構(gòu)，因為消融深度難以控制并且其他效應(yīng)影響著可獲得的表面質(zhì)量。
[0026]為了產(chǎn)生具有不同結(jié)構(gòu)的壓花輥，有利的是利用不同的激光設(shè)備將其定形，使得能夠使用不同的焦點(diǎn)尺寸和不同的功率以不同分辨率用微觀結(jié)構(gòu)補(bǔ)充宏觀結(jié)構(gòu)。
[0027]對于隨后的微觀結(jié)構(gòu)形成工藝，現(xiàn)今可用的短脈沖激光以700nm至2100nm的波長操作，從而允許I μ m以下的對應(yīng)雕刻分辨率。通過激光輻射的倍頻，甚至更高的分辨率也是可能的。正如可能的情況，更精細(xì)結(jié)構(gòu)的重疊會允許直接在壓花輥上產(chǎn)生全息圖隨后轉(zhuǎn)印到箔上。在這種情況下，為已經(jīng)形成宏觀結(jié)構(gòu)的輥提供如ta-c的涂層可能有利。
[0028]圖1示意地展示了意在連續(xù)雕刻=形成宏觀結(jié)構(gòu)的第一個激光系統(tǒng)LI。LI包括激光I，被連接到控制激光I的控制電路2和偏轉(zhuǎn)單元3，偏轉(zhuǎn)單元3可以包括分光鏡以及聲光或電光調(diào)制器或多角鏡。偏轉(zhuǎn)單兀3、聚焦光學(xué)器件5和偏轉(zhuǎn)鏡6形成可在X軸上直線位移的雕刻單元4，正如由X箭頭符號地指明。作為替代，整個激光設(shè)備LI可以在X軸上可位移。
[0029]控制電路2連接到位置檢測器7，用于檢測和估算旋轉(zhuǎn)工件8的數(shù)據(jù)，在這種情況下是壓花輥鋼坯。工件由驅(qū)動器9驅(qū)動。通過雕刻單元的直線位移和輥的旋轉(zhuǎn)的結(jié)合，產(chǎn)生了允許統(tǒng)一加工的不變螺旋線SL。
[0030]偏轉(zhuǎn)單元可以如包括一個或多個分光鏡以及電光或聲光調(diào)制器或者一個或多個多角鏡，應(yīng)用偏轉(zhuǎn)單元允許把初始激光束分裂為兩束或多束激光，同時撞擊到兩條或多條軌道上，但是相互距離使其不干擾。此外，各個脈沖的撞擊之間的時間間隔可以選擇為大到足以避免熱過載。
[0031]圖2顯示的激光系統(tǒng)用于工件的逐塊加工，同樣允許以適當(dāng)選擇的參數(shù)形成所期望的宏觀結(jié)構(gòu)。激光系統(tǒng)2包括激光設(shè)備10，被連接到控制電路11，控制電路11又被連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12。
[0032]激光束LA通過掩模和隔膜組合13到達(dá)偏轉(zhuǎn)鏡14并隨后經(jīng)由與上述組件一起形成雕刻單元19的聚焦光學(xué)器件15撞擊到工件16上。工件在這里被描述為具有輥齒17和徽標(biāo)間隙18的宏觀結(jié)構(gòu)的壓花輥。在這個實(shí)施例變種中，工件在三個坐標(biāo)方向上可位移并且利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器12可旋轉(zhuǎn)。對于某些應(yīng)用，這種原理也可以用在根據(jù)圖1的加工操作中。兩種位移方法的組合也是可能的。
[0033]通過應(yīng)用其激光脈沖包括在10飛秒與100皮秒之間的短脈沖激光，在非常短的時段內(nèi)施加能量，使得所謂的“冷消融”變得可能，其中材料非?？斓卣舭l(fā)而鄰近材料沒有不可接受的受熱。從而能夠幾乎完全避免該材料的產(chǎn)生焊口邊緣和斑點(diǎn)的不合意液體狀態(tài)。所以，這樣的激光也能夠成功地用于根據(jù)圖2的所謂的逐塊加工。
[0034]正如已經(jīng)指出，本發(fā)明的目的是生產(chǎn)壓花鋼輥，或者母結(jié)構(gòu)與公結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的公母結(jié)構(gòu)；或者折疊或打孔工具等，確切地說，所述壓花鋼輥具有非常大量的小輥齒以及沒有輥齒或有修改的輥齒的區(qū)域，其中輥齒形(如帶有正方形或長方形水平投影的錐體，或截頭圓錐體)以及輥齒高度和間距(即輥齒的間隔)兩者都可以變化。
[0035]為上述結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上合理地對高性能ps系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)使用直到現(xiàn)在才成為可能。確切地說，與生產(chǎn)印刷模具對照，無法找到加工所需件數(shù)的鋼輥的解決方案。這種材料的顆粒度和組分混合的不均勻性阻止了這種企圖。
[0036]進(jìn)行了旨在以小的粗糙度系數(shù)使鋼具有深度達(dá)400 μ m的結(jié)構(gòu)的廣泛研究，在此研究期間，出現(xiàn)的不同問題也使得對預(yù)期的宏觀壓花進(jìn)行應(yīng)用變得不可能，此外還存在以上介紹的宏觀加工中的問題。具體地說，由于結(jié)構(gòu)差異和其他的材料依賴性，激光加工后導(dǎo)致了很難消除的凸起和孔洞。
[0037]同樣發(fā)現(xiàn)按脈沖計算的理論消融體積和重復(fù)頻率嚴(yán)重地偏離實(shí)際消融速率。結(jié)果，對于設(shè)想將短脈沖技術(shù)工業(yè)應(yīng)用于鋼，不存在技術(shù)上可利用的參數(shù)和關(guān)系。
[0038]在持續(xù)的測試后，發(fā)現(xiàn)下面的參數(shù)組合能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員以精細(xì)壓花技術(shù)所需要的再現(xiàn)精度和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)對鋼輥的雕刻。在這種背景下，在這些短脈沖激光當(dāng)中，在具有從IOfs至IOOps范圍脈沖持續(xù)時間的飛秒(fs)激光與皮秒(ps)激光之間能夠進(jìn)行區(qū)別。
[0039]除了由激光類型確定的預(yù)定的脈沖持續(xù)時間之外，大量參數(shù)也與預(yù)期的工業(yè)應(yīng)用相關(guān)，尤其是但是不限于鋼雕刻。
[0040]對于單個脈沖模式的激光，這些包括:
[0041]a)能流，
[0042]b)波長，
[0043]c)重復(fù)率，
[0044]d)在工件上的脈沖到脈沖間隔，
[0045]e)激光束成像平面的各自激光束聚焦平面相對于基底表面的位置，
[0046]f)偏轉(zhuǎn)速度。
[0047]直到最近，可用的光束引導(dǎo)系統(tǒng)還不能夠以要求的質(zhì)量和加工時間，把激光功率引導(dǎo)到被雕刻的表面上，因為在保持所要求的加工工藝的精度時，無法達(dá)到超過100m/S的所需偏轉(zhuǎn)速度。對于如100 μ m的結(jié)構(gòu)寬度，高斯束半徑不應(yīng)當(dāng)超過15 μ m，它額外要求非常好地掌握由要在該基底上產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的精細(xì)度來界定的激光束定位精度。
[0048]在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，使用不同的脈沖序列時本質(zhì)上能夠改進(jìn)利用單個脈沖的對壓花輥的期望的加工。因此，對于選定的PS激光類型開發(fā)的具體操作模式，技術(shù)文獻(xiàn)中的脈沖串模式，在鋼雕刻中產(chǎn)生了好的結(jié)果。在該脈沖串模式下，與以上介紹的以預(yù)定重復(fù)率的PS激光的單個脈沖操作相反，以這些單個脈沖串的幾十納秒范圍內(nèi)(典型情況下20nm)的脈沖到脈沖時間間隔，以及10_3至10_7秒范圍內(nèi)(典型情況下是IOys)的脈沖串到脈沖串時間間隔，即以IkHz到IOMHz的激光脈沖串重復(fù)頻率或重復(fù)率，產(chǎn)生ps激光束脈沖串而不是ps激光束脈沖，見圖3。
[0049]圖3顯示了脈沖串實(shí)例的鮮明的示意展示，其中X軸是時間軸而脈沖能量繪制在y軸上。
[0050]以脈沖串模式的ps激光的最大可能重復(fù)率取決并受限于脈沖串中單個脈沖的數(shù)量。PS激光的這些單個脈沖的脈沖持續(xù)時間和以脈沖串模式的這些脈沖的脈沖持續(xù)時間是相當(dāng)?shù)摹?br> [0051]脈沖串可以包括可調(diào)整數(shù)量的多達(dá)20個單個ps脈沖。以脈沖串形式的這些單個脈沖的脈沖能量可以按照對該激光裝置為典型的函數(shù)呈指數(shù)地減小，而該脈沖串中這些單個脈沖的脈沖到脈沖時間間隔保持不變，即脈沖串中這些單個脈沖的脈沖能量的特征可以預(yù)定，所以有可能使得脈沖串中這些脈沖的脈沖能量不變，或者使得脈沖串中這些脈沖的脈沖能量減小或增大，或者作為替代，脈沖串中這些脈沖的脈沖能量首先減小然后再增大。
[0052]此外，脈沖串中的一個脈沖或多個脈沖可以是空白的，如在“Time-BandwidthProducts” 公司的激光類型 “Time-Bandwidth Duetto?” 和“Time-Bandwidth Fuego?” 的“FlexBurStTM-Mode”中。在ps激光的脈沖串模式操作中，激光輻射的頻率加倍或頻率三倍或進(jìn)一步的頻率翻倍，SHG或THG也是可能的。
[0053]因此，對于脈沖串模式中的激光，以下參數(shù)適用:
[0054]g)脈沖串中單個脈沖的數(shù)量，
[0055]h)脈沖串中單個脈沖的脈沖持續(xù)時間，
[0056]i)脈沖串中單個脈沖的脈沖時間間隔，
[0057]j)在工件上的平均脈沖串能流，
[0058]k)在工件上的光束聚焦半徑，以及
[0059]I)在單個脈沖上的脈沖串能流的分布。
[0060]以脈沖串模式的ps激光的操作中可能的加工參數(shù)和結(jié)果是，例如:
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種利用短脈沖激光在壓花鋼輥上產(chǎn)生具有結(jié)構(gòu)的表面的方法，所述結(jié)構(gòu)為維度超過20 μ m而深度達(dá)150 μ m和更多的宏觀結(jié)構(gòu)，由以下參數(shù)組合產(chǎn)生: a)能流在0.5J/cm2到70J/cm2范圍內(nèi)， b)波長為532nm 至 1064nm, c)重復(fù)率為IkHz到IOMHz， d)工件上的脈沖到脈沖間隔，對于飛秒激光為光束直徑的10%-50%，對于皮秒激光用于高密度，為光束寬度的10-25%，對于皮秒激光用于低密度，為光束寬度的40-50%， e)激光束聚焦平面的位置接近工件表面，和 f)偏轉(zhuǎn)速度達(dá)100m/S和更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過使激光束在所述工件上的撞擊點(diǎn)同時在X軸上和在圓周上位移，所述工件被連續(xù)加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述激光束在X軸上位移以及所述工件同時旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過既在全部三個坐標(biāo)方向上位移又旋轉(zhuǎn)，所述工件被逐塊加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一個的方法，其特征在于，利用以下附加參數(shù)所述ps激光被作為脈沖串模式的短脈沖激光操作: g)所述脈沖串中單個脈沖的數(shù)量為2至20， h)所述脈沖串中單個脈沖的脈沖持續(xù)時間為5ps至15ps， i)所述脈沖串中單個脈沖的脈沖時間間隔為IOns至30ns， j)所述工件上的平均脈沖串能流在0.5J/cm2到70J/cm2，優(yōu)選情況下為lOJ/cm2， k)所述工件上的光束聚焦半徑為IOym到50μπι，所述脈沖串中單個脈沖的脈沖能量的特征逐漸地變化或以預(yù)確定方式調(diào)整。
6.一種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1的方法的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括具有飛秒或皮秒范圍內(nèi)的短脈沖激光(1、10)的激光設(shè)備(L1、L2)，使得 a)在單個脈沖操作中，能流在0.5J/cm2到3.5J/cm2范圍內(nèi)，以及在脈沖串模式中，平均脈沖串能流為每脈沖0.5J/cm2到70J/cm2， b)波長為532nm 至 1064nm, c)重復(fù)率為IkHz到IOMHz， d)工件上的脈沖到脈沖間隔，對于飛秒激光為光束直徑的10%-50%，對于皮秒激光，為光束寬度的10-25%和40-50%， 所述激光設(shè)備(L1、L2)包括用于宏觀雕刻鋼工件(8、16)的雕刻單元(4、19)，以及用于使激光束在所述工件上的撞擊點(diǎn)同時在X軸上和在圓周上位移的控制單元(2、11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，所述雕刻單元(4)包括光束分裂和光束偏轉(zhuǎn)單元(3)以及聚焦光學(xué)器件(5)，所述雕刻單元或整個激光設(shè)備(LI)在X軸上可位移以及所述工件被可旋轉(zhuǎn)地支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于，所述雕刻單元(19)包括成像單元(15)，以及所述工件(16)既可旋轉(zhuǎn)又在三個坐標(biāo)軸上可位移地被支撐。
【文檔編號】B23K26/067GK103889642SQ201280052466
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】C·伯格利, S·威斯曼特爾, G·雷瑟, P·利克謝特, W·斯蒂芬 申請人:伯格利-格拉維瑞斯股份有限公司