專利名稱：穿孔方法和穿孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)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(shù)：
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(jié)構(gòu)。
多個(gè)注射孔2延伸穿過(guò)燃料噴射嘴1的端部的壁。近年來(lái)，通過(guò)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(guò)激光L從外部到內(nèi)部熔 化。最后，內(nèi)壁表面被熔化以形成注射孔2。
內(nèi)壁被熔化以形成注射孔2以后，用激光L繼續(xù)照射即使很短的時(shí)間， 在注射孔2延長(zhǎng)線的位置處，激光L達(dá)到對(duì)面內(nèi)壁。在這種情況下，對(duì)面內(nèi) 壁(對(duì)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(guò)程中，難以形成通孔而不損壞對(duì)面壁。
在曰本待審專利公開(kāi)號(hào)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(guò)為把鏡面反射器插進(jìn)所述端部。在這 種方法中，通過(guò)注射孔導(dǎo)入的激光通過(guò)鏡面反射器反射到光吸收器，因而 激光被防止到達(dá)對(duì)面壁。
而且，在日本待審專利公開(kāi)號(hào)No. 2001-526961 (PCT)中提到，為了
產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象以散射激光，引導(dǎo)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(kāi)號(hào)No. 09-066381描述的相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)激光的 入射角或者鏡面反射器的反射角沒(méi)有被嚴(yán)格控制時(shí),激光被反射到內(nèi)壁。 因此，在相關(guān)技術(shù)中，不利地，難以可靠地防止激光反射到內(nèi)壁。
在日本待審專利公開(kāi)號(hào)No. 2001-526961 (PCT)描述的相關(guān)技術(shù)中，
被散射的激光部分可能到達(dá)內(nèi)壁，因此，內(nèi)壁可能由于激光的輸出而被損 壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總的目的是提供能夠通過(guò)激光形成穿孔同時(shí)防止損壞對(duì)面壁 的方法。
本發(fā)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(shí)防止損壞對(duì)面壁。
根據(jù)本發(fā)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(cè)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(shí)振動(dòng)所述填充物；
其中，當(dāng)形成通孔時(shí)，激光穿過(guò)通孔應(yīng)用到填充物。
在這個(gè)穿孔方法中，激光熔化壁，達(dá)到中空部件的內(nèi)側(cè)，并且被應(yīng)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(dá)到對(duì)面壁。
由激光照射的部分填充物經(jīng)常被移除(例如，由于照射而破裂)。然 而，填充物在振蕩下持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)或者垂直地移動(dòng)，激光應(yīng)用到的位置持續(xù) 改變。換句話說(shuō)，激光不持續(xù)地應(yīng)用到填充物的相同位置。因此，激光可 以被防止透過(guò)填充物達(dá)到對(duì)面壁。
通過(guò)以上述方式防止激光達(dá)到對(duì)面壁，防止對(duì)面壁被損壞。
填充物可以包括粉末。在這種情況下，優(yōu)選地，在由激光照射的過(guò)程 中，壓力被應(yīng)用到粉末。當(dāng)粉末破裂時(shí)，由于細(xì)粉產(chǎn)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(dāng)壓力應(yīng)用到粉末時(shí)，粉末被壓縮以關(guān)閉小孔(即激光路徑)，從而， 可以有效地防止對(duì)面壁被損壞。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種通過(guò)用激光從外側(cè)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(dòng)所述填充物的振蕩裝置。
中空部件由激光照射，同時(shí)如上所述使用振蕩裝置振動(dòng)填充物，從而 可防止對(duì)面壁被損壞。
填充物可以包括粉末。在這種情況下，優(yōu)選地，穿孔裝置進(jìn)一步包括 壓力應(yīng)用裝置，用于應(yīng)用壓力到粉末。
如上所述，在本發(fā)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(shí)振動(dòng)填充物，由此已經(jīng)穿過(guò)所述孔的激光可以被防止 達(dá)到對(duì)面壁。因此，對(duì)面壁可以顯著地防止被損壞，并且是容易地，不用 復(fù)雜的激光照射情況等等的嚴(yán)格控制的試驗(yàn)和錯(cuò)誤處理。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，將參照附圖從如下描述中變 得更明顯，其中，本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例通過(guò)說(shuō)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(jù)本 發(fā)明第一實(shí)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(jù)本
發(fā)明第二實(shí)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(guò)所
述部分由激光照射形成注射孔。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明穿孔方法和裝置優(yōu)選的實(shí)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(jù)本 發(fā)明第一實(shí)施例的穿孔裝置10插入其中。穿孔裝置10包含激光發(fā)射機(jī)構(gòu) (未示出)、具有超聲波振蕩器12的振蕩機(jī)構(gòu)、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(jié)構(gòu)。在燃料噴射機(jī)構(gòu) 中，閥被插入中空端部。
激光發(fā)射機(jī)構(gòu)可以發(fā)射激光，所述激光的輸出量足以形成穿過(guò)燃料噴 射嘴1的壁的注射孔2。例如，通過(guò)使用脈沖激光裝置，以振動(dòng)頻率為lkHz 且能量為lmJ發(fā)射激光L。
優(yōu)選地，超聲波振蕩器12可以以比激光L的振動(dòng)頻率高的頻率振動(dòng)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(gè)脈沖被應(yīng)
用到氧化鋯球16的不同位置。例如，當(dāng)激光L在上述情況下被發(fā)射時(shí)，氧 化鋯球16可以通過(guò)超聲波振蕩器12以64kHz的振蕩頻率和14pm的振幅而振動(dòng)。
氧化鋯球16由氧化的陶瓷氧化鋯組成。如在本技術(shù)領(lǐng)域公知，氧化鋯 具有顯著的高熔點(diǎn)，并且不被激光L熔化。當(dāng)氧化鋯球16的一部分由激光L 照射時(shí)，所述部分破裂并且產(chǎn)生細(xì)粉末。
氧化鋯球16的直徑根據(jù)激光L的照射時(shí)間和振動(dòng)頻率控制，從而可以 防止在激光照射過(guò)程中，激光L達(dá)到對(duì)面壁。設(shè)V。是用激光L照射之前氧化 鋯球16的體積，Z是每一個(gè)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(shí)間，并且f是激光L的振動(dòng)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(shí)施例中，內(nèi)壁與對(duì)面壁之間的間隙CL在從注射孔2延長(zhǎng)的線 上是大約0.8mni，注射孔2形成在所述內(nèi)壁中。此時(shí)，氧化鋯球16直徑大約
為1,0
根據(jù)第一實(shí)施例的穿孔裝置10基本上具有上述結(jié)構(gòu)。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(gè)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(dòng)超聲波振蕩器12以振動(dòng)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(dòng)。在振蕩的 情況下，當(dāng)在圖l的垂直方向中向上和向下移動(dòng)大約O. lmm時(shí)，具有直徑大 約為lmm的氧化鋯球16轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氧化鋯球16反復(fù)地與探頭 14接觸和分開(kāi)。
在這種情況下，激光L從激光發(fā)射機(jī)構(gòu)發(fā)射。燃料噴射嘴l的外壁表面 由激光L照射，通過(guò)激光L，燃料噴射嘴l的壁從外側(cè)到內(nèi)側(cè)熔化。隨著壁 的熔化形成注射孔2。
最后，燃料噴射嘴1的內(nèi)壁表面由激光L熔化，并且激光L被引導(dǎo)進(jìn)燃 料噴射嘴l的中空空間。在第一實(shí)施例中，氧化鋯球16被插入如上所述的
中空結(jié)構(gòu)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(diǎn)，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(jié)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(xì)粉末 的狀態(tài)保留在燃料噴射嘴l中。
如上所述，在用激光L照射的過(guò)程中，氧化鋯球16持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并且垂直 地移動(dòng)。因此，激光L的每個(gè)脈沖被應(yīng)用到氧化鋯球16的不同位置。換句 話說(shuō)，激光L不是持續(xù)地應(yīng)用到氧化鋯球16的相同位置。因此，激光L可以 被防止通過(guò)氧化鋯球16達(dá)到對(duì)面壁。
在第一實(shí)施例中，由于氧化鋯球16被振動(dòng)，并且由此轉(zhuǎn)動(dòng)及垂直地移 動(dòng)，激光L可以被有效地防止達(dá)到對(duì)面壁。例如，在上述情況下，即使當(dāng) 激光L的照射(穿孔)執(zhí)行相對(duì)長(zhǎng)的l分鐘的時(shí)間時(shí)，仍然可以防止對(duì)面壁 被損壞。
另外，與其它陶瓷球相比，氧化鋯球16產(chǎn)生更少量的細(xì)粉。換句話說(shuō)， 在使用氧化鋯球16的情況下，只有較小量的細(xì)粉保留在燃料噴射嘴l中。 因此，氧化鋯球16的優(yōu)點(diǎn)在于，填充物的轉(zhuǎn)動(dòng)或者垂直運(yùn)動(dòng)沒(méi)有被大量堆 積的細(xì)粉抑制。
細(xì)粉可以通過(guò)細(xì)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(xì)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(guò)公
式(1)獲得的最小半徑R。換句話說(shuō)，直到氧化鋯球16達(dá)到耐用性極限 的和激光L達(dá)到對(duì)面壁的時(shí)間可以近似地從氧化鋯球16的實(shí)際半徑和公式 (1)中計(jì)算。到所述時(shí)間為止，氧化鋯球16可以被用于另一個(gè)燃料噴射 嘴1的穿孔。重復(fù)地用于多個(gè)燃料噴射嘴1的穿孔的氧化鋯球16可以在耐用
性極限時(shí)間時(shí)被換下。
參照?qǐng)D2詳細(xì)描述根據(jù)第二實(shí)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(gè)實(shí)施例中，穿孔裝置20包括激光發(fā)射機(jī)構(gòu)(未示出)、支撐件
24、插入支撐件24中的套26和可滑動(dòng)地包含在套26中的活塞28。
插入開(kāi)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(kāi)口30中，從而套26的末端從插入開(kāi)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(nèi)表面接觸。
套26包括具有開(kāi)口的球狀膨脹部分34。膨脹部分34的壁的高度圍繞開(kāi) 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(duì)對(duì)面壁的區(qū)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(dòng)以擠壓粉末22 。
超聲波振蕩器(未示出)設(shè)置在活塞28的上部分。因此，在第二實(shí)施 例中，粉末22通過(guò)超聲波振蕩器振動(dòng)。
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(dòng)，并且粉末22被引進(jìn)套26中。 粉末22和套26與支撐件24—起插入進(jìn)燃料噴射嘴1的端部。
然后，當(dāng)活塞28在圖2中向上行進(jìn)時(shí)，粉末22散出套26的膨脹部分34 的開(kāi)口，從而燃料噴射嘴1被粉末22填充?；钊?8被保持由驅(qū)動(dòng)力激勵(lì)， 由此粉末22由活塞28持續(xù)擠壓。
超聲波振蕩器被振蕩以振動(dòng)粉末22。例如，以如第一實(shí)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(dòng)。當(dāng)在振蕩 的情況下改變粒子的位置時(shí)，粉末22在燃料噴射嘴1中移動(dòng)。
然后，激光發(fā)射機(jī)構(gòu)發(fā)射激光L。激光L的照射情況可以與第一實(shí)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(cè)到內(nèi)側(cè)熔化。最終，燃料噴射嘴l的內(nèi)壁表面熔化，且激光L被引導(dǎo)
進(jìn)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(jìn)不受所述壁的抑制。
引導(dǎo)進(jìn)燃料噴射嘴1的激光L被應(yīng)用于移動(dòng)的粉末22。粉末22包含氧化
鋯，并且被激光L破裂，同時(shí)防止激光L達(dá)到對(duì)面壁。由于粉末22的破裂產(chǎn)
生的細(xì)粉在粉末22的粒子之間穿過(guò)。
當(dāng)粉末22破裂時(shí)，產(chǎn)生空腔(小孔)。然而，由于粉末22是不斷地移 動(dòng)的，所述小孔被快速填充。因此，激光L不能穿過(guò)所述小孔而通過(guò)粉末 22。
當(dāng)細(xì)粉產(chǎn)生并且滲透在粉末22的粒子之間時(shí)，粉末22的表觀體積減 少。在第二實(shí)施例中，壓力由活塞28應(yīng)用到粉末22上。因此，當(dāng)粉末22 的表觀體積減少并且小孔增加時(shí)，活塞28向上移動(dòng)以擠壓粉末22。結(jié)果， 小孔被填充，激光L的路徑被關(guān)閉。應(yīng)該注意，以與第一實(shí)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(chǎn)生更少量的細(xì)粉。
在第二實(shí)施例中，以上述方式，激光L可以被防止達(dá)到對(duì)面壁，從而
對(duì)面壁沒(méi)有被損壞。
在粉末22被損壞并且激光L可以穿過(guò)粉末22的情況下，激光L達(dá)到對(duì)應(yīng) 對(duì)面壁的膨脹部分34中的區(qū)域。所述區(qū)域的溫度由于激光L而增加，并且 溫度增加被布置在這個(gè)區(qū)域中的熱傳感器36檢測(cè)。因此，可以由熱傳感器 36判斷激光L是否達(dá)到膨脹部分34的壁。對(duì)面壁可以可靠地防止被損壞， 從而當(dāng)判斷激光L達(dá)到所述區(qū)域時(shí)，激光L的照射被停止。
雖然使用在第一和第二實(shí)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(diǎn)金屬。
上述激光照射情況和振蕩情況被相應(yīng)地認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制 性的，根據(jù)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(jié)構(gòu) 的部件。
雖然本發(fā)明的某種優(yōu)選實(shí)施例己經(jīng)被顯示并且被詳細(xì)描述，應(yīng)該理解 為，在不背離附加的權(quán)利要求范圍的情況下，可以做出多種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)用激光從外側(cè)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(shí)振動(dòng)所述填充物；其中當(dāng)形成通孔(2)時(shí)，激光(L)穿過(guò)所述通孔(2)應(yīng)用到所述填充物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的穿孔方法，其中所述填充物被超聲地振動(dòng)。
3. —種通過(guò)用激光(L)從外側(cè)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(dòng)所述填充物的振動(dòng)裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿孔裝置(10)，其中所述振動(dòng)裝置包括 超聲振動(dòng)器(12)。
5. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(gè)脈沖在球體 中破裂的部分的體積，t是用激光(L)照射的時(shí)間，并且f是激光(L)的 振蕩頻率。
7. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求5所述的穿孔裝置(10)，進(jìn)一步包括細(xì)粉抽吸/排出裝置。
9. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(fā)明公開(kāi)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(yīng)用到中空部件以形成注射孔(2)，同時(shí)使用超聲波振蕩器(12)振動(dòng)氧化鋯球(16)。注射孔(2)形成以后，通過(guò)注射孔(2)引導(dǎo)激光(L)到燃料噴射嘴(1)的內(nèi)側(cè)，并且因而應(yīng)用到振動(dòng)的氧化鋯球(16)上。
文檔編號(hào)B23K26/38GK101357418SQ20081013014
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者中島克幸, 小林崇, 山岸弘昭, 根本章宏 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社