[发明专利]用于将工件断裂分离的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将工件断裂分离的方法、一种用于将工件断裂分离的设备以及一种根据该方法或借助该设备断裂分离的工件。

背景技术

在本申请人的EP 0 808 228 B2中说明了如下这种断裂分离方法，其中，在待断裂分离的支承件孔眼，例如连杆孔眼中，借助激光能量构造出预先给出断裂分离平面的刻痕。该刻痕由多个刻痕区段构成，这些刻痕区段的间距基本上由激光器的脉冲频率以及激光束相对于连杆孔眼的进给速度给出。这表明，通过这些刻痕区段与连续刻痕相比可以显著提高刻痕效率，从而能够以相对较小的激光功率实现刻痕和优化的断裂分离面。通过很小的激光功率和随之而来的较小的引入到工件中的热能，在刻痕区域中避免了不期望的、深入的结构变化，其中，刻痕的某些边沿区域遭受了结构转变，并且因此改善了断裂分离特性。

在本申请人的DE 2005 031 335 A1中说明了一种改进的方法，其中，刻痕不是直地构造，而是大致正弦状地构造有直地延伸出去的端部区段。令人惊奇的是，通过这种类型的刻痕造型可以进一步改善断裂分离方法。

在申请人的DE 10 2010 014 085 A1中说明了一种方法，其中，激光器类型、脉冲频率、工件材料和激光功率按以下方式彼此协调，即，使得前面所描述的刻痕区段的间距明显大于由激光器的进给速度、相对运动和脉冲频率计算得出的间距。这种特性可以例如借助纤维激光器(Faserlaser)。这种类型的纤维激光器原则上可以是二极管打点的(diodengepunkt)固体激光器，其中，玻璃纤维的芯构造出活性介质。在此，固体激光器的射束通过耦合导入纤维中，于是在该纤维中进行自身的激光增益。激光器的辐射特性和射束质量可以通过纤维的几何形状进行调整，从而激光器在最大程度上保持与外部影响无关，并且具有非常简单的构造。

激光束在从所提到的活性纤维中射出之后被导入玻璃纤维中，然后射束经由该玻璃纤维被导向自身的激光头，并且经由聚焦光学系统定向到待加工的工件上。这种类型的纤维激光器的特征在于具有在非常紧凑的构造下的非常好的电光效率和卓越的射束质量，从而在很小的结构空间的情况下可以提供与常规激光器相比成本更加低廉的解决方案。

前面所描述的方法和设备在断裂分离由钢合金制成的极为不同的工件的情况下大获成功。

特别是在汽车工业中要努力实现的是使用轻型结构组件以减小车辆的单位功率重量并且减少燃料消耗。在发动机制造中也使用轻金属合金。因此，在内燃机中应当使用例如铝连杆和钛连杆。

因为前面所描述的用于将连杆孔眼断裂分离成轴瓦和连杆杆身侧的部分的方法基于能很好掌握的技术和相对较小的投资成本在发动机生产中得以执行，所以该方法在这种类型的轻型结构连杆的情况下也应当得到使用。但是，已经证明常规方法并不适用于以期望的精度断裂分离例如铝连杆，这是因为在之前的试验中已经证明断裂分离平面并不处于预定的区域中，而是延伸出去，从而发生了所谓的锥杯状断裂(Kegeltassenbruch)，其中，断裂分离平面朝向连杆的螺丝孔延伸出去，从而在螺丝孔的区域中，在一个已断裂分离的部分中得到锥形的凸起部，而在另一已断裂分离的部分中相应得出锥形的漏斗部。但是，这种类型的锥杯状断裂是无论如何都不能接受的，这是因为已断裂分离的部分的接合特性不足。这种类型的断裂特性特别是在锻造的铝连杆的情况下发生，这是因为这种铝连杆通常具有相对较小的硅含量。在铸造的铝连杆的情况下，较小程度地发生这种不期望的断裂特性，这是因为硅含量较高。在钛连杆的情况下出现了类似的问题。

发明内容

与此相应地，本发明的任务在于，提供一种用于将工件断裂分离的方法和设备，并且提供一种工件，该工件即使在使用轻型结构材料(例如铝合金或钛合金)、具有断裂韧性的材料的情况下，或者在常规断裂分离下对断裂特性有不利影响的表面处理的情况下，也确保改善了断裂特性。