[发明专利]用于借助对激光射束的到加工区中的能量进行调制来加工至少一个工件的方法

说明书

本发明涉及一种用于加工至少一个工件、优选地用于焊接两个工件(20，22)的方法，该方法包括向该至少一个工件(20，22)的加工区(4)施加脉冲激光束(110)、优选地超短脉冲激光束，其中对由该激光束(110)耦合到该加工区(4)中的能量进行时间上的调制。

技术领域

本发明涉及一种用于借助短激光脉冲加工至少一个工件的方法，例如 用于将两个工件彼此焊接、尤其是用于将一个透明工件焊接到另一工件或 用于将两个透明工件彼此焊接的方法。

背景技术

为了加工工件，尤其是为了将两个工件彼此焊接，已知借助激光束加 载(beaufschlagen)加工区中的相应工件，以便以这种方式通过能量吸收而 在通过激光束加载的加工区中产生熔化物，所述熔化物凝固后在两个工件 之间构造焊缝。

在此，已知尤其是为了将透明工件与不透明工件焊接，或者为了焊接 两个透明工件，使加工区处于两个工件之间。这通过以下方式实现：如此 将加工激光束聚焦到加工区中，使得能量输入在加工区的区域中最高，以 相应地在两个工件之间在加工区中提供熔化物，然后在熔化物凝固后提供 焊缝。在此，加工激光束相应地穿过透明工件中的一个透明工件，并且仅 聚焦到工件相对于入射区域的相反侧上的加工区中。

在此，加工激光束通过相应的光学器件和与之相关联的射束成形聚焦 到工件中的一个工件的材料中、聚焦到两个工件中和/或聚焦到彼此贴靠 (anliegend)的两个工件之间的接触面的区域中，以便然后在这个区域中形 成各加工区。

在工件加工期间，尤其是在将两个工件彼此焊接期间，由于通过聚焦 激光束引起的高局部能量输入，在加工区中会出现周围材料区域中不存在 的高温。因此，加工区中加工(例如对于制造焊缝)所需的热量导致相对 于周围材料区域的热应力。因此，焊缝区域的材料中可能会出现应力和/或 裂纹，这可能导致连接材料的质量降低。

这同样适于执行局部的体积改变或表面改变的其他局部加工方法。在 这些其他加工方法中，局部的体积改变或表面改变的形状和尺寸也受到周 围材料区域中所允许的热应力的限制。

因此，尤其是在实际热输入期间出现的热应力对待引入加工区的改变 的尺寸和形状具有限制作用。换句话说，已知的焊接方法受到以下限制： 通过局部热输入引入的热应力不应高于以下特定测量值，该特定测量值可 能导致材料结构变化、裂纹、或焊缝或彼此连接的工件的低质量。

发明内容

从已知的现有技术出发，本发明的任务是，进一步扩展用于加工工件 的已知的加工方法，这些加工方法借助脉冲激光束来执行。

通过具有权利要求1的特征的用于加工至少一个工件、优选地用于将 两个工件彼此焊接的方法来实现该任务。此外，通过根据独立设备权利要 求的用于加工至少一个工件、优选地用于将两个工件彼此焊接的设备来实 现该任务。从从属权利要求、本说明书和附图中可以明显看出有利的扩展 方案。

因此，提出了一种用于加工至少一个工件、优选地用于焊接两个工件 的方法，该方法包括借助脉冲激光束、优选地超短脉冲激光束加载该至少 一个工件的加工区。根据本发明，对由激光束耦合(eingekoppelt)到加工 区中的能量进行时间上的调制。

通过对通过激光束耦合到加工区中的能量进行时间上的调制，与在没 有这种调制的情况下进行的加工相比，可以减小材料中产生的热应力。在 应力方面，可以降低当材料仍被加热时在实际加工期间和之后出现的所谓 的瞬时应力以及永久应力。

通过对通过激光束耦合到加工区中的能量进行时间上的调制，可以如 此调制局部热积聚，使得实现将能量更均匀地耦合到加工区中。因此，尤 其可以实现，可以增加在材料中不会出现不期望的裂纹的情况下能够进行 焊接的平均能量，从而得到改善的加工效率。因此，也可以移动关于引入 材料中的、借助其能够实现无裂纹加工的改变的尺寸和形状的限制。