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Title:
METHOD FOR HARDENING A PORTION OF A WALL OF A RECESS, AND TREATMENT DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/001630
Kind Code:
A4
Abstract:
The invention relates to a method and a treatment device for hardening at least one portion of a recess wall (6) in a workpiece (5), using a laser beam (1). According to the method, a divergent laser beam (2), the beam axis (8) of which is coaxial with the longitudinal axis (7) of the recess, is used for the direct irradiation and consequently, heating of the wall (6), and the laser radiation (1) diverges, for this reason, in front of the workpiece (5).

Inventors:
WALTER STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2018/100562
Publication Date:
April 25, 2019
Filing Date:
June 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCANSONIC MI GMBH (DE)
International Classes:
B23K26/352; B23K26/08
Attorney, Agent or Firm:
KAUFMANN, Sigfrid (DE)
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Claims:
17

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

beim Internationalen Büro eingegangen

am 01 Februar 2019 (01 .02.2019)

1 . Verfahren zum Härten zumindest eines Teilbereichs einer Wandung (6) einer Ausnehmung in einem Werkstück (5) mittels eines Laserstrahls (1 ) mit rotationssymmet- rischem Querschnitt,

wobei

- der Laserstrahl (1 ) vor seinem Eintritt in die Ausnehmung mittels eines optischen Elementes (18) divergiert wird, wobei die Laserstrahlachse (8) des divergierten Laserstrahls (2, 14) im Wesentlichen koaxial zur Längsachse (7) der Ausnehmung ausgerichtet ist;

- der divergente Laserstrahl (2, 14) zumindest teilweise in die Ausnehmung und auf den zu härtenden Bereich der Wandung (6) der Ausnehmung eingestrahlt wird, wobei der Einfallswinkel des auf die Wandung (6) auftreffenden Laserstrahls (4) höchstens 89° beträgt; und

- das Werkstück (5) translatorisch entlang der Strahlachse (8) um eine Strecke, die der Ausdehnung der Ausnehmung entlang ihrer Längsachse (7) entspricht, relativ zu dem optischen Element (18) bewegt wird;

dadurch gekennzeichnet, dass

in Abhängigkeit von einer mittels eines Wärmestrahlungsmessgerätes (31 ) ge- messenen Temperatur der Wandung (6)

- eine Geschwindigkeit der translatorischen Bewegung

und/oder

- eine Laserleistung des Laserstrahls (1 )

geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einfallswinkel in einem Bereich zwischen 70° und 87° eingestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Laserstrahlrichtung hinter einer durch das Werkstück (5) durchgehenden Ausnehmung mindestens ein Umlenkelement (1 1 ) angeordnet wird, das aus der Ausnehmung austretende Laserstrahlung (12) in die Ausnehmung zurücklenkt.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) 18

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Ausnehmung austretende Laserstrahlung (12) mittels eines Absorbers (10) absorbiert wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (1 ) vor seinem Eintritt in die Ausnehmung mittels optischer Elemente (19, 20) in einen Laserstrahl (14) mit ringförmigem Querschnitt transformiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass hin- ter einer durch das Werkstück (5) durchgehenden Ausnehmung die Leistung der aus der Ausnehmung austretenden Laserstrahlung (12) gemessen wird, wobei aus der Differenz zu der eingestrahlten Laserleistung die von der Wandung (6) der Ausnehmung absorbierte Leistung bestimmt wird. 7. Bearbeitungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sie eine Laserstrahlquelle (24), eine Optikeinheit (21 ), die einen Kollimator (17), mindestens ein, einen Kegelmantelstrahl erzeugendes optisches Element (19, 20) sowie ein Fokussierelement (18) umfasst, eine Positioniereinrichtung (28), eine mit der Laserstrahlquelle (24) und der Positioniereinrichtung (28) verbundene Steuereinheit (23), eine Werkstückaufnahme sowie eine in Laserstrahlausbreitungsrichtung hinter der Werkstückaufnahme angeordnete Umlenkeinheit (1 1 ) oder Absorbervorrichtung (10, 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (21 ) zusätzlich ein mit der Steuereinheit (23) verbundenes Wärmestrahlungsmessgerät (31 ) und einen dichroitischen Strahlteiler (30), mittels dem von dem Werkstück (5) in Richtung Optikeinheit (21 ) abgestrahlte Wärmestrahlung (33) auf das Wärmestrahlungsmessgerät (31 ) lenkbar ist, aufweist.

GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)