穿孔方法和穿孔裝置的制作方法

專利名稱：穿孔方法和穿孔裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過激光照射在中空部件的壁中形成通孔的穿孔方 法，以及一種用于穿孔的裝置。
背景技術：
在圖3中顯示將被安裝到汽車上的燃料噴射嘴1的端部。如圖3中所示 燃料噴射嘴1的端部具有中空結構。
多個注射孔2延伸穿過燃料噴射嘴1的端部的壁。近年來，通過激光L 形成這種孔。
端部用激光L從外部照射。因此，端部的壁通過激光L從外部到內部熔 化。最后，內壁表面被熔化以形成注射孔2。
內壁被熔化以形成注射孔2以后，用激光L繼續照射即使很短的時間， 在注射孔2延長線的位置處，激光L達到對面內壁。在這種情況下，對面內 壁(對面壁)在所述位置處熔化是必然的事情此，在使用激光L的穿 孔過程中，難以形成通孔而不損壞對面壁。
在曰本待審專利公開號No. 09-066381中提到用激光在燃料噴射嘴端
部形成注射孔的方法，所述方法通過為把鏡面反射器插進所述端部。在這 種方法中，通過注射孔導入的激光通過鏡面反射器反射到光吸收器，因而 激光被防止到達對面壁。
而且，在日本待審專利公開號No. 2001-526961 (PCT)中提到，為了
產生氣穴現象以散射激光，引導流體(特別地是液體)到燃料噴射嘴的 端部的方法。
在日本待審專利公開號No. 09-066381描述的相關技術中，當激光的 入射角或者鏡面反射器的反射角沒有被嚴格控制時,激光被反射到內壁。 因此，在相關技術中，不利地，難以可靠地防止激光反射到內壁。
在日本待審專利公開號No. 2001-526961 (PCT)描述的相關技術中，
被散射的激光部分可能到達內壁，因此，內壁可能由于激光的輸出而被損 壞。

發明內容
本發明總的目的是提供能夠通過激光形成穿孔同時防止損壞對面壁 的方法。
本發明的主要目的是提供一種穿孔裝置，所述裝置能夠在形成孔的同 時防止損壞對面壁。
根據本發明的一方面，提供一種用于在中空部件的壁中形成通孔的穿 孔方法，所述方法是由激光從外側照射所述壁，包括步驟
在中空部件中插入不被激光熔化的填充物；和
用所述激光照射壁，同時振動所述填充物；
其中，當形成通孔時，激光穿過通孔應用到填充物。
在這個穿孔方法中，激光熔化壁，達到中空部件的內側，并且被應用 到中空部件中的填充物。由于填充物不被熔化，激光由填充物阻止并且因 而防止達到對面壁。
由激光照射的部分填充物經常被移除(例如，由于照射而破裂)。然 而，填充物在振蕩下持續地轉動或者垂直地移動，激光應用到的位置持續 改變。換句話說，激光不持續地應用到填充物的相同位置。因此，激光可 以被防止透過填充物達到對面壁。
通過以上述方式防止激光達到對面壁，防止對面壁被損壞。
填充物可以包括粉末。在這種情況下，優選地，在由激光照射的過程 中，壓力被應用到粉末。當粉末破裂時，由于細粉產生并且滲透在粉粒之 間，粉末的表觀體積減少，并且小孔(即激光路徑)形成在填充物中。然 而，當壓力應用到粉末時，粉末被壓縮以關閉小孔(即激光路徑)，從而， 可以有效地防止對面壁被損壞。
根據本發明的另一方面，提供一種通過用激光從外側照射壁而在中空 部件的壁中形成通孔的穿孔裝置，包括
填充物，所述填充物插入所述中空部件并且不被激光熔化，和
用于振動所述填充物的振蕩裝置。
中空部件由激光照射，同時如上所述使用振蕩裝置振動填充物，從而 可防止對面壁被損壞。
填充物可以包括粉末。在這種情況下，優選地，穿孔裝置進一步包括 壓力應用裝置，用于應用壓力到粉末。
如上所述，在本發明中，中空部件填充有填充物并且由激光照射以在 其中形成通孔，同時振動填充物，由此已經穿過所述孔的激光可以被防止 達到對面壁。因此，對面壁可以顯著地防止被損壞，并且是容易地，不用 復雜的激光照射情況等等的嚴格控制的試驗和錯誤處理。
本發明的上述和其它目的、特征和優點，將參照附圖從如下描述中變 得更明顯，其中，本發明優選的實施例通過說明性例子顯示。


圖l是放大縱向剖視圖，顯示燃料噴射嘴的端部的主要部分，根據本 發明第一實施例的穿孔裝置插入其中；
圖2是放大縱向剖視圖，顯示燃料噴射嘴的端部的主要部分，根據本
發明第二實施例的穿孔裝置插入其中；和圖3是放大縱向剖視圖，顯示燃料噴射嘴的端部的主要部分，通過所
述部分由激光照射形成注射孔。
具體實施例方式
根據本發明，參照附圖詳細說明穿孔方法和裝置優選的實施例如下。
圖l是放大縱向剖視圖，顯示燃料噴射嘴l的端部的主要部分，根據本 發明第一實施例的穿孔裝置10插入其中。穿孔裝置10包含激光發射機構 (未示出)、具有超聲波振蕩器12的振蕩機構、和氧化鋯球16 (填充物)， 所述氧化鋯球16插入端部并由超聲波振蕩器12的探頭14支撐。
如在圖l中所示，燃料噴射嘴l的端部具有中空結構。在燃料噴射機構 中，閥被插入中空端部。
激光發射機構可以發射激光，所述激光的輸出量足以形成穿過燃料噴 射嘴1的壁的注射孔2。例如，通過使用脈沖激光裝置，以振動頻率為lkHz 且能量為lmJ發射激光L。
優選地，超聲波振蕩器12可以以比激光L的振動頻率高的頻率振動填
充物。在這種情況下，在這種情況下，如下所述，激光L的每個脈沖被應
用到氧化鋯球16的不同位置。例如，當激光L在上述情況下被發射時，氧 化鋯球16可以通過超聲波振蕩器12以64kHz的振蕩頻率和14pm的振幅而振動。
氧化鋯球16由氧化的陶瓷氧化鋯組成。如在本技術領域公知，氧化鋯 具有顯著的高熔點，并且不被激光L熔化。當氧化鋯球16的一部分由激光L 照射時，所述部分破裂并且產生細粉末。
氧化鋯球16的直徑根據激光L的照射時間和振動頻率控制，從而可以 防止在激光照射過程中，激光L達到對面壁。設V。是用激光L照射之前氧化 鋯球16的體積，Z是每一個脈沖在氧化鋯球16中破裂的部分的體積，t是用 激光L照射的時間，并且f是激光L的振動頻率，使用如下公式獲得氧化鋯 球16的最小半徑R:
R = { (3V() - tfZ) /4兀r" (1)
因此，氧化鋯球16具有比由公式(1)獲得的半徑大的半徑。
在第一實施例中，內壁與對面壁之間的間隙CL在從注射孔2延長的線 上是大約0.8mni，注射孔2形成在所述內壁中。此時，氧化鋯球16直徑大約
為1,0
根據第一實施例的穿孔裝置10基本上具有上述結構。使用所述穿孔裝 置10的穿孔方法將描述如下。
在穿孔方法中，首先，氧化鋯球16和超聲波振蕩器12插入燃料噴射嘴 1的端部。在這個步驟中，氧化鋯球16由超聲波振蕩器12的探頭14支撐。
然后，振動超聲波振蕩器12以振動氧化鋯球16。例如，氧化鋯球16 可以在如上所述的64kHz的振蕩頻率和14pm的振幅情況下振動。在振蕩的 情況下，當在圖l的垂直方向中向上和向下移動大約O. lmm時，具有直徑大 約為lmm的氧化鋯球16轉動。因此，當轉動時，氧化鋯球16反復地與探頭 14接觸和分開。
在這種情況下，激光L從激光發射機構發射。燃料噴射嘴l的外壁表面 由激光L照射，通過激光L，燃料噴射嘴l的壁從外側到內側熔化。隨著壁 的熔化形成注射孔2。
最后，燃料噴射嘴1的內壁表面由激光L熔化，并且激光L被引導進燃 料噴射嘴l的中空空間。在第一實施例中，氧化鋯球16被插入如上所述的
中空結構中。因此，氧化鋯球16由激光L照射。
氧化鋯球16具有顯著的高熔點，并且不能被激光L熔化。然而，由于 激光L具有高能量，在由激光L照射的氧化鋯球16的部分處，物理結合力減 弱。因此，所述部分破裂并從氧化鋯球16中移除。所述破裂部分以細粉末 的狀態保留在燃料噴射嘴l中。
如上所述，在用激光L照射的過程中，氧化鋯球16持續轉動并且垂直 地移動。因此，激光L的每個脈沖被應用到氧化鋯球16的不同位置。換句 話說，激光L不是持續地應用到氧化鋯球16的相同位置。因此，激光L可以 被防止通過氧化鋯球16達到對面壁。
在第一實施例中，由于氧化鋯球16被振動，并且由此轉動及垂直地移 動，激光L可以被有效地防止達到對面壁。例如，在上述情況下，即使當 激光L的照射(穿孔)執行相對長的l分鐘的時間時，仍然可以防止對面壁 被損壞。
另外，與其它陶瓷球相比，氧化鋯球16產生更少量的細粉。換句話說， 在使用氧化鋯球16的情況下，只有較小量的細粉保留在燃料噴射嘴l中。 因此，氧化鋯球16的優點在于，填充物的轉動或者垂直運動沒有被大量堆 積的細粉抑制。
細粉可以通過細粉抽吸/排出裝置(未示出)從燃料噴射嘴l抽吸并且 排出。在這種情況下，細粉可以被更容易地防止殘留在燃料噴射嘴l中。 氧化鋯球16可以由激光L照射直到氧化鋯球16的半徑變成上述通過公
式(1)獲得的最小半徑R。換句話說，直到氧化鋯球16達到耐用性極限 的和激光L達到對面壁的時間可以近似地從氧化鋯球16的實際半徑和公式 (1)中計算。到所述時間為止，氧化鋯球16可以被用于另一個燃料噴射 嘴1的穿孔。重復地用于多個燃料噴射嘴1的穿孔的氧化鋯球16可以在耐用
性極限時間時被換下。
參照圖2詳細描述根據第二實施例的穿孔裝置20如下。如在圖2中所
示，用在穿孔裝置20中的粉末22具有平均直徑大約為30到70iim，代表性
地50pm。粉末22由氧化鋯組成。
在這個實施例中，穿孔裝置20包括激光發射機構(未示出)、支撐件
24、插入支撐件24中的套26和可滑動地包含在套26中的活塞28。
插入開口 30形成在支撐件24在直徑方向上大致中心處。套26被插入到 插入開口30中，從而套26的末端從插入開口30中暴露出。錐形部分32形成 在支撐件24的末端中并且與燃料噴射嘴1的內表面接觸。
套26包括具有開口的球狀膨脹部分34。膨脹部分34的壁的高度圍繞開 口逐漸變化，從而，在圖2中，壁的高度從左到右增加。熱傳感器36布置 在膨脹部分34中，在面對對面壁的區域處。
用于汽缸(未示出)的活塞28被插入套26的恒定直徑部分。在圖2中 活塞28向上移動以擠壓粉末22 。
超聲波振蕩器(未示出)設置在活塞28的上部分。因此，在第二實施 例中，粉末22通過超聲波振蕩器振動。
使用穿孔裝置20的穿孔方法描述如下。
在穿孔方法中，首先，活塞28向后移動，并且粉末22被引進套26中。 粉末22和套26與支撐件24—起插入進燃料噴射嘴1的端部。
然后，當活塞28在圖2中向上行進時，粉末22散出套26的膨脹部分34 的開口，從而燃料噴射嘴1被粉末22填充。活塞28被保持由驅動力激勵， 由此粉末22由活塞28持續擠壓。
超聲波振蕩器被振蕩以振動粉末22。例如，以如第一實施例相同的方 式，粉末22可以在64kHz的振蕩頻率和14pm振幅的情況下振動。當在振蕩 的情況下改變粒子的位置時，粉末22在燃料噴射嘴1中移動。
然后，激光發射機構發射激光L。激光L的照射情況可以與第一實施例 相同。
燃料噴射嘴1的外壁表面由激光L照射，且燃料噴射嘴1的壁由激光L
從外側到內側熔化。最終，燃料噴射嘴l的內壁表面熔化，且激光L被引導
進燃料噴射嘴l的中空空間。在套26中的膨脹部分34的壁的位置使所述引
進不受所述壁的抑制。
引導進燃料噴射嘴1的激光L被應用于移動的粉末22。粉末22包含氧化
鋯，并且被激光L破裂，同時防止激光L達到對面壁。由于粉末22的破裂產
生的細粉在粉末22的粒子之間穿過。
當粉末22破裂時，產生空腔(小孔)。然而，由于粉末22是不斷地移 動的，所述小孔被快速填充。因此，激光L不能穿過所述小孔而通過粉末 22。
當細粉產生并且滲透在粉末22的粒子之間時，粉末22的表觀體積減 少。在第二實施例中，壓力由活塞28應用到粉末22上。因此，當粉末22 的表觀體積減少并且小孔增加時，活塞28向上移動以擠壓粉末22。結果， 小孔被填充，激光L的路徑被關閉。應該注意，以與第一實施例的氧化鋯 球16相同的方式，包含氧化鋯的粉末22僅僅產生更少量的細粉。
在第二實施例中，以上述方式，激光L可以被防止達到對面壁，從而
對面壁沒有被損壞。
在粉末22被損壞并且激光L可以穿過粉末22的情況下，激光L達到對應 對面壁的膨脹部分34中的區域。所述區域的溫度由于激光L而增加，并且 溫度增加被布置在這個區域中的熱傳感器36檢測。因此，可以由熱傳感器 36判斷激光L是否達到膨脹部分34的壁。對面壁可以可靠地防止被損壞， 從而當判斷激光L達到所述區域時，激光L的照射被停止。
雖然使用在第一和第二實施例中的球和粉末填充物由氧化鋯組成，填 充物的材料不限于此。材料的例子包括諸如氧化鋁、氮化硅、碳化硅的陶 瓷，和高熔點金屬。
上述激光照射情況和振蕩情況被相應地認為是說明性的而不是限制 性的，根據被穿孔的工件的厚度可以做多種變化。
而且，被穿孔的工件不限于燃料噴射嘴l，可以是任何具有中空結構 的部件。
雖然本發明的某種優選實施例己經被顯示并且被詳細描述，應該理解 為，在不背離附加的權利要求范圍的情況下，可以做出多種改變和修改。
權利要求
1.一種通過用激光從外側照射中空部件(1)的壁而在中空部件(1)的壁中形成通孔(2)的穿孔方法，包括步驟在中空部件(1)中插入不被激光(L)熔化的填充物；和用所述激光(L)照射壁，同時振動所述填充物；其中當形成通孔(2)時，激光(L)穿過所述通孔(2)應用到所述填充物。
2. 根據權利要求l所述的穿孔方法，其中所述填充物被超聲地振動。
3. —種通過用激光(L)從外側照射中空部件(1)的壁而在中空部 件(1)的壁中形成通孔(2)的穿孔裝置(10)，包括填充物，所述填充物插入所述中空部件(1)并且不被所述激光(L)熔化，和用于振動所述填充物的振動裝置。
4. 根據權利要求3所述的穿孔裝置(10)，其中所述振動裝置包括 超聲振動器(12)。
5. 根據權利要求3所述的穿孔裝置(10)，其中所述填充物包括球體。
6. 根據權利要求5所述的穿孔裝置(10)，其中用于所述球體的最小半徑R使用公式(1)獲得<formula>formula see original document page 2</formula>其中Vo是用激光(L)照射之前球體的體積，Z是每一個脈沖在球體 中破裂的部分的體積，t是用激光(L)照射的時間，并且f是激光(L)的 振蕩頻率。
7. 根據權利要求5所述的穿孔裝置(10)，其中所述球體是氧化鋯 球(16)。
8. 根據權利要求5所述的穿孔裝置(10)，進一步包括細粉抽吸/排出裝置。
9. 根據權利要求3所述的穿孔裝置(10)，其中所述填充物包括粉 末(22)。
10.根據權利要求9所述的穿孔裝置(10)，其中所述粉末(22)是 氧化鋯粉。
全文摘要
本發明公開了一種穿孔方法和穿孔裝置，其中，燃料噴射嘴(1)的中空部件被諸如氧化鋯球(16)的填充物填充，并且激光(L)被應用到中空部件以形成注射孔(2)，同時使用超聲波振蕩器(12)振動氧化鋯球(16)。注射孔(2)形成以后，通過注射孔(2)引導激光(L)到燃料噴射嘴(1)的內側，并且因而應用到振動的氧化鋯球(16)上。
文檔編號B23K26/38GK101357418SQ20081013014
公開日2009年2月4日 申請日期2008年7月30日 優先權日2007年7月30日
發明者中島克幸, 小林崇, 山岸弘昭, 根本章宏 申請人:本田技研工業株式會社