本發(fā)明涉及一種用于沿著斷裂分離平面使得工件斷裂分離的斷裂分離方法、一種可以根據(jù)這樣的斷裂分離方法被斷裂分離的工件、和一種用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。

背景技術(shù)：

在EP 0 808 228 B3中描述了一種用于斷裂分離工件的方法，其中在真正進(jìn)行斷裂分離之前，在工件周面的斷裂分離平面的區(qū)域中構(gòu)造有至少一個斷裂分離裂口。該斷裂分離裂口用激光來構(gòu)造，其中形成多個裂口區(qū)段，這些裂口區(qū)段以依次出現(xiàn)的方式線形地布置。裂口區(qū)段構(gòu)造為細(xì)長的凹部，該細(xì)長的凹部可以形成一種孔眼并且可以從貫穿的裂口基礎(chǔ)(Kerbbasis)中延伸出。

所謂的光纖激光器已經(jīng)被證明特別適合于執(zhí)行該方法，光纖激光器可以用比較小的大約50瓦的能量來運(yùn)行。

在這種類型的光纖激光器中，激光光束通過形成了光學(xué)器件的實(shí)際出射鏡的“噴口”指向該工件，其中按照該發(fā)明地激光光束耦合被傾斜地進(jìn)行。

尤其是在斷裂分離連桿、曲柄殼體和類似物的情況下，該方法已經(jīng)在很大程度上實(shí)施，而且該方法例如已經(jīng)代替了機(jī)械加工斷裂分離裂口(例如通過珩磨)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于如下任務(wù)，即，進(jìn)一步改善該處理方式。

該任務(wù)由一種具有權(quán)利要求1的特征的斷裂分離方法、一種具有權(quán)利要求7的特征的工件和一種具有權(quán)利要求9的特征的設(shè)備來解決。

本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求的主題。

在按照本發(fā)明的斷裂分離方法中實(shí)現(xiàn)了沿著在最寬泛的意義上被預(yù)先給定的斷裂分離平面來斷裂分離工件，其中與現(xiàn)有技術(shù)類似地，在斷裂分離平面的區(qū)域中借助激光能量來引入裂口區(qū)段。在此，“裂口區(qū)段”理解為在工件中的單側(cè)或者雙側(cè)封閉的細(xì)長的凹部。如下地操控激光，即，使得在工件的周面區(qū)域中形成焊縫，裂口區(qū)段從該焊縫中延伸出。該方法不同于使得裂口區(qū)段從貫穿的裂口基礎(chǔ)延伸出的傳統(tǒng)方法。本發(fā)明的裂口基礎(chǔ)可以被部分地填充熔化物，然而到目前為止已經(jīng)避免了構(gòu)造出具有伴隨出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變化的焊縫。

與此相應(yīng)，按照本發(fā)明的設(shè)備具有激光裝置和斷裂分離裝置，其中激光裝置被如下地設(shè)計(jì)，即，在斷裂分離平面的區(qū)域中構(gòu)造焊縫和從該焊縫延伸出的裂口區(qū)段。

所謂的3D激光掃描器已經(jīng)被證明為特別適合于構(gòu)造這樣的焊縫，激光光束可以利用3D激光掃描器借助偏轉(zhuǎn)鏡和必要時對激光光學(xué)器件在X、Y和Z方向上的相對應(yīng)的操控來控制，因此通過這種3D掃描器也可以加工非常復(fù)雜的工件幾何形狀。特別是優(yōu)點(diǎn)在于，這種3D掃描器與工件錯開地放置，因?yàn)橥ㄟ^樞轉(zhuǎn)鏡可以準(zhǔn)確地聚焦到工件上。由此，可以在焊接時避免污染激光光學(xué)器件。

按照本發(fā)明，如下地操控激光器，即，使得焊縫具有大于該工件的基本材料的硬度。

在此，焊縫可以多孔地構(gòu)造。

在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，焊縫的深度等于或者大于裂口區(qū)段的深度。

如果總深度(焊縫+裂口區(qū)段)在0.4mm到1mm之間的范圍內(nèi)，那么焊縫的深度在此大于50％。

如果焊縫在橫向于焊縫縱軸線的截面中以近似V形或者凹形倒圓的方式來構(gòu)造，其中裂口區(qū)段從V裂口的底部延伸出，那么得到特別有效的裂縫傳播(Rissfortpflanzung)。

附圖說明

本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例在下文結(jié)合示意性的附圖進(jìn)一步闡述。其中：

圖1示出了用來將焊縫引入到要斷裂分離的工件中的方法的特別簡化的示意性原理圖；

圖2示出了用于解釋裂口區(qū)段的機(jī)理的圖；并且

圖3示出了如下圖表，從該圖表中可推導(dǎo)出斷裂分離力與裂口區(qū)段的深度的關(guān)系。

具體實(shí)施方式

用于斷裂分離工件(例如連桿、曲柄殼體、栓等)的加工裝置具有未被示出的斷裂分離裝置，通過斷裂分離裝置進(jìn)行工件的斷裂分離。該工件可以具有支承凹部(例如大的連桿孔)，裂紋刺(Crackdorn)進(jìn)入到該大的連桿孔中來實(shí)現(xiàn)斷裂分離。然而，原則上也可能的是，將呈栓形的工件斷裂分離，其中斷裂分離力被施加到工件的外周上。按照本發(fā)明，在斷裂分離平面的區(qū)域中，借助于依據(jù)圖1示意性地示出的激光裝置1來構(gòu)造焊縫，焊縫與此相應(yīng)地構(gòu)造在支承凹部的在直徑上對置的區(qū)段或周面區(qū)域上，或者環(huán)繞工件的外周地構(gòu)造。此外，加工裝置還可具有用于輸送和運(yùn)出工件的站、擰緊站、軸套壓入站等。

在圖1中示出的激光裝置1構(gòu)造為3D激光掃描器。這樣的激光掃描器用于以較低的功率標(biāo)記工件。在按照本發(fā)明的方法中，該功率在50W(瓦)的范圍內(nèi)。激光器本身是光纖激光器，光纖激光器的通過光導(dǎo)體引導(dǎo)的激光光束經(jīng)過樞轉(zhuǎn)鏡2和僅被示意出的出射窗4指向要加工的工件。在此，3D掃描器設(shè)計(jì)成，使得激光光束在X、Y和Z方向上是可調(diào)節(jié)的，從而激光光束6可以準(zhǔn)確地聚焦到工件8的要加工的區(qū)域上。如所示的那樣，輸出窗4以與工件8保持間距的方式構(gòu)造，從而避免了由于在加工時出現(xiàn)的蒸汽而引起的污染。

如下地操控激光光束6，使得在呈栓形的工件的外周上或在支承孔或者類似物的內(nèi)周區(qū)域上構(gòu)造有焊縫10，焊縫在按照圖1的附圖中垂直于繪圖平面地延伸。該焊縫10在按照圖1的附圖中近似V形地構(gòu)造，其中裂口區(qū)段14從頂端12延伸出，裂口區(qū)段14并未或者至少僅部分地以熔化物填充，并且因此空心地構(gòu)造。

為清晰起見，在圖1a中示出了沿著圖1的線A、B的截面。與此相應(yīng)，可看到裂口區(qū)段14的傾斜定位，傾斜定位通過激光光束6的耦合角來預(yù)先給定。與此相應(yīng)，激光裝置1(3D掃描器)的出射窗4相對遠(yuǎn)離加工區(qū)域地布置，從而避免該出射窗4由于蒸汽而被污染。

在大多數(shù)情況下，總深度S1+S2約為0.4到0.6mm。在此，焊縫10的深度S1為總深度的至少50％、優(yōu)選地稍大于50％，使得裂口區(qū)段的深度相對應(yīng)地可以稍小于焊縫深度。當(dāng)然，也可以偏離這種幾何形狀預(yù)定部。

焊縫10的結(jié)構(gòu)具有大于工件的基本材料的肖氏硬度。此外，該焊縫組織結(jié)構(gòu)并不是均勻地，而是略微多孔地被構(gòu)造。這在按照圖1a的圖示中用裂縫16來表示。裂口區(qū)段14通過所謂的“深焊效應(yīng)”形成，其中通過3D激光掃描器的根據(jù)Q開關(guān)原理運(yùn)行的光纖激光器來構(gòu)造所謂的槽孔(Keyhole)，槽孔通過材料由于激光能量的蒸發(fā)而形成。

形成了所謂的蒸汽細(xì)管，金屬蒸汽穿過蒸汽細(xì)管流出。通過對所輸送的激光能量進(jìn)行的Q開關(guān)控制和伴隨而來的周期性的中斷，形成了所示出的裂口區(qū)段14和在按照圖1的附圖中位于裂口區(qū)段14上的焊縫10，其由于如下原因形成，即，材料并未完全從蒸汽細(xì)管中流出，使得該蒸汽細(xì)管重新被填充并且形成通常的焊縫。

該效果在圖2中被示出。

在例如通過裂紋刺進(jìn)行的隨后的斷裂分離時，斷裂分離力首先導(dǎo)入到比較硬的焊縫的區(qū)域中。在那里，由于該焊縫的大的硬度和多孔性而形成裂縫，然后裂縫經(jīng)由空心的裂口區(qū)段14蔓延到材料中，使得工件沿著斷裂分離平面以高精確度和可重復(fù)性斷裂。裂縫傳播通過焊縫10和從焊縫延伸出的裂口區(qū)段14引起。

在沒有這種裂口區(qū)段14的情況下，必須施加明顯更高的斷裂分離力，以便將工件斷裂分離。這依據(jù)圖3說明，圖3在中間示出如下圖表，其中裂口深度通過改變激光的進(jìn)給的改變而改變，也就是說通過激光光束沿圖1a的箭頭方向的運(yùn)動的改變而改變。從該圖表中看出，從一定的進(jìn)給速度起，裂口區(qū)段S2的深度幾乎為零。在右側(cè)的圖表中示出了在圖3所示的箭頭中需要的斷裂分離力?？梢钥闯?，在不存在裂口區(qū)段(裂口深度S2等于零)的情況下的斷裂分離力明顯高于在伴隨構(gòu)造有裂口區(qū)段的焊縫的情況下的斷裂分離力。在按照圖3的附圖中，焊縫的深度用S1表示。

例如在加工連桿時，有裂紋的連桿在斷裂分離之后被擰緊，并且隨后在必要時在另一加工站中在端側(cè)被磨削平坦。然后，預(yù)鉆出大的連桿孔，其中以以下方式進(jìn)行預(yù)鉆，即，使得焊縫的在斷裂分離后剩余部分的硬的區(qū)域幾乎完全被除去。與此相應(yīng)，在裂口區(qū)段的區(qū)域中的材料比較軟，因此該裂口區(qū)段不必被除去或者僅部分地被除去。在預(yù)鉆之后進(jìn)行精密加工，其中除去例如大約150μm。在精密加工之后進(jìn)行精鉆，其中連桿孔的真正的幾何形狀(例如橢圓形或者喇叭形)借助在徑向上可調(diào)節(jié)的精密鉆頭來構(gòu)造。這種精鉆相對應(yīng)地在比較軟的材料中進(jìn)行，因此不損害精鉆工具的使用壽命。

公開了一種用于斷裂分離工件的方法，其中在斷裂分離平面的區(qū)域中制作出如下焊縫，即，該焊縫具有在其上延伸出的裂口區(qū)段。

附圖標(biāo)記列表

1 激光裝置

2 3D激光掃描器的鏡子

4 出射窗

6 激光光束

8 工件

10 焊縫

12 底部

14 裂口區(qū)段

16 裂縫