在使用不同的激光器位置的条件下加工孔的方法技术

本发明专利技术涉及一种在使用不同的激光器位置的条件下加工孔的方法。通过在相对于要被加工的基底的三个不同角度位置中使用激光器，使在基底中加工复杂的孔明显简化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于加工孔的方法，其中激光器相对于基底的角度位置在加工期 间不连续地变化。
技术介绍
已知利用激光在基底中加工孔，其中激光器在表面上移动。在现有技术中已知，用于加工具有侧边的限制侧面的孔的方法。在US 6, 420, 677 中描述了一种用于在涡轮叶片中激光支持地形成冷却空气孔的方法。在此规定，在涡轮叶 片的表面上给出激光脉冲序列，其中部分涡轮材料被蒸发，由此形成沿着ζ轴的孔。激光射 束在加工期间以+/-10-20°的角度相对于ζ轴倾斜地射到叶片表面上。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，给出一种上述形式的方法，其中不产生由于与孔交互作用 造成的孔侧面损伤。这个目的通过权利要求1或2所述的方法得以实现这个目的按照本专利技术由此得以实现，在多个加工步骤中分别构成孔的部分体积。在从属权利要求中描述其它有利的措施，它们可以任意相互组合，用于实现其它 优点。因此本专利技术的基本思想是，将要被加工的孔的总体积分成部分体积并且在各个加 工步骤中构成它们。首先产生内部部分。保留剩余部分，用于形成孔的扩散部。通过以激 光射束分别扫描孔的侧面，去除这个剩余部分自身的单个部分体积的部件材料。优选这样对准激光射束，使它与扫描的侧面形成大于8°的角度。因为激光射束在加工孔期间不靠近并平行于已经构成的孔侧面地对准部件表面， 因此排除了在激光射束与侧面之间的不允许的交互作用。此外允许将孔的总体积分成多个 构成复杂的孔几何形状的部分体积。按照本专利技术的另一方案规定，这样对准激光射束，使它与扫描的侧面形成大于 10°且小于90°、优选大于15°小于80°且特别优选大于20°小于60°的角度。尤其优 选9°的角度。在本专利技术的改进方案中规定，使用脉冲式的激光射束对准孔内的部件表面。在此 可以使用具有变化的脉冲宽度的激光射束。脉冲宽度可以位于50ns至800ns的范围，优选 70ns至600ns且尤其200ns至500ns。特别优选400ns的脉冲宽度。通过这种脉冲式的激 光射束可以特别快速地蒸发部件材料。这一点对于加工扩散部是特别有利的。以有利的方式，使用频率在20kHz至40kHz、优选25kHz至35kHz且尤其28kHz至 32kHz的激光射束对准部件表面。这一点对于加工扩散部是特别有利的。本专利技术的优选改进方案规定，在涡轮部件、尤其在涡轮叶片中加工孔。所述孔尤其 可以是完整的冷却空气孔或冷却空气孔的扩散孔。附图说明附图中图1示出待加工的薄膜冷却孔，图2-9简示出本方法的过程，图10示出燃气涡轮机，图11示出涡轮叶片，图12示出超合金的列表。描述和附图只是本专利技术的实施例。具体实施例方式在图1中示出基底4内的孔1。基底4尤其对于涡轮部件如涡轮叶片120、130是 按照图12的镍基或钴基超合金。孔1是通孔(不是盲孔)。借助于薄膜冷却孔，不受专利技术思想限制地解释本专利技术。薄膜冷却孔1在热燃气的溢流方向9上溢流。来自薄膜冷却孔1的冷却介质的流 出方向8与溢流方向9相互间形成锐角。薄膜冷却孔1具有至少两个不同构造的区段7、10，尤其是薄膜冷却孔1只具有两 个区段7、10。第一区段是内部部分7，它在横截面上优选圆柱形或旋转对称地构成，或者优 选在流出方向8上具有至少恒定的横截面。从基底4的外表面12以下的特定深度直到基底4的表面12，薄膜冷却孔1的横截 面比内部部分7明显加宽。这是扩散部10。在薄膜冷却孔1的左边的侧面17a的拐点14 (它是从扩散部10到内部部分7相 互间的过渡)上，内表面17a上的垂线19在基底4中在表面12上与对置的区段15相交。在图2-9中简示出用于加工孔1的方法过程。下面使用激光器22示例地作为加工机器。本方法通过制备基底4开始(图2)，然后通过激光器22或电子射线源在第一角度 位置(I)、优选激光器位置(I)加工基底。通过激光射束25的中心线和围绕薄膜冷却孔1 的表面12定义角度位置I、II、III的角度。在此从表面12直到基底4的对置的内表面13加工内部部分7 (在涡轮叶片中在 空心空间内)(图3)。在此激光器22优选不必移动。同时在要被加工的孔1内保留剩余部 分16，用于制成扩散部10(图3)。完成内部部分7的加工。在另一步骤(图4)和第二激光器位置II (它与第一激光器位置I不同)中，作为 还要去除的用于扩散部10的剩余部分16的第一区段，去除所述剩余部分16的第一部分体 积，左边的部分体积28 (图6-9)。在此激光器22的角度位置已经相对于侧面表面变化到不 同于角度位置I的角度位置II。激光器22移动到角度位置II，优选在剩余部分16的右边的侧面17b上，直到露出 扩散部10的左边的侧面17a。激光器22的移动没有其他角度位置。在这里II优选也使用与第一激光器位置I不同的激光参数如脉冲长度。但是还保留剩余部分16的第二部分体积18，右边的部分体积18，它在激光器位置II不能加工，因为否则将去除尖部15 (图1)。因此在最后的方法步骤(图5)中，将激光器22带到变化的第三位置III，用于去 除右边的部分体积18，由此得到按照图1的薄膜冷却孔。激光器22的角度位置III与位置 II、尤其也与角度位置I不同。激光器22的角度位置I、II、III优选对应于分步骤。所述加工和所述激光器22的激光器位置I、II、III相对于基底4的变化，由这个 事实引起，即当平行于激光射束方向加工切削面时，不能使用激光器22，因为激光射束锥具 有10°的散射，其中加工射线锥不允许与要被加工的部位的最终轮廓相切。所述复杂的方法步骤(可能有不同的激光器、不同长度的激光脉冲、不同的激光 切削方式和不同的激光器位置)，与只在II和III中唯一的中间位置或只在位置I中使用 激光器相比，得到特别好的效果。对于薄膜冷却孔1的整个加工优选只使用一个激光器22。但是当需要时，尤其对于加工扩散部10，也优选使用两个激光器，其中对于第二激 光器优选使用不同参数，由此使激光器22具有不同的功率特征(功率、脉冲持续时间、频率. . . ) 。在此尤其规定，这样对准激光射束，使它与扫描的侧面形成大于10°且小于 90°、优选大于15°小于80°且特别优选大于20°小于60°的角度。尤其优选9°的角度。在改进方案中规定，使用脉冲式的激光射束。在此可以使用具有变化的脉冲宽 度的激光射束。脉冲宽度的范围位于50ns至800ns，优选70ns至600ns且尤其200ns至 500ns。特别优选400ns的脉冲宽度。通过这种脉冲式的激光射束可以特别快速地蒸发部 件材料。这一点对于加工扩散部10，即在角度位置II、III中是特别有利的。这些脉冲宽 度优选不在角度位置I中使用。以有利的方式也可以，使用具有20kHz至40kHz、优选25kHz至35kHz且尤其28kHz 至32kHz频率的激光射束对准部件表面。这一点对于加工扩散部10、即在角度位置II，II 中是特别有利的。这些频率优选不在角度位置I中使用。图6示出按照图3的剩余部分16，其中要被去除的剩余部分16通过右边和左边的 侧面限制的侧面17a和17b以虚线表示。同样以虚线使要被去除的剩余部分16的总体积 分成左边的部分体积28和右边的部分体积18。在图7中示出左边的部分体积28的加工，在图8中示出右边的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基底（４）中加工复杂的孔（１）的方法，尤其是通孔（１），所述孔（１）具有内部部分（７）和扩散部（１０），在该方法中，使用至少一个激光器（２２）用于加工所述内部部分（７）和扩散部（１０），其特征在于，所述激光器（２２）的角度位置（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）或所述激光器（２２）相对于基底（４）至少变化三次，尤其只变化三次。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J闵采尔，T波德戈斯基，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]