DE102020201721A1

DE102020201721A1 - Device and method for the surface treatment of aluminum die-cast products

Info

Publication number: DE102020201721A1
Application number: DE102020201721.2A
Authority: DE
Inventors: Gergely Keszthelyi; Axel Bormann; Thorsten Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten umfassend zumindest eine Laserquelle (11), welche einen Laserstrahl erzeugt und zumindest eine Scanneroptik (12), welche mit der Laserquelle (11) verbunden ist und welche den von der Laserquelle (11) erzeugten Laserstrahl in einen Arbeitsstrahl (121) umformt und/oder ablenkt. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer solchen Vorrichtung (1) zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten, wobei der Arbeitsstrahl (121) zum lokalen Aufschmelzen zumindest eines Teils der Oberfläche eines Aluminium-Druckgussproduktes eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten.The invention relates to a device (1) for the surface treatment of aluminum die-cast products, comprising at least one laser source (11) which generates a laser beam and at least one scanner optics (12) which is connected to the laser source (11) and which provides the information from the laser source ( 11) is converted into a working beam (121) and / or deflected. The invention further relates to the use of such a device (1) for the surface treatment of aluminum die-cast products, the working jet (121) being used to locally melt at least part of the surface of an aluminum die-cast product. The invention finally relates to a method for the surface treatment of aluminum die-cast products.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten umfassend zumindest eine Laserquelle, welche einen Laserstrahl erzeugt, und zumindest eine Scanneroptik, welche mit der Laserquelle verbunden ist und welche den von der Laserquelle erzeugten Laserstrahl in einen Arbeitsstrahl umformt und/oder ablenkt. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer solchen Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten, wobei der Arbeitsstrahl zum lokalen Aufschmelzen zumindest eines Teils der Oberfläche eines Aluminium-Druckgussproduktes eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten.The invention relates to a device for the surface treatment of aluminum die-cast products comprising at least one laser source which generates a laser beam, and at least one scanner optic which is connected to the laser source and which converts and / or deflects the laser beam generated by the laser source into a working beam. The invention further relates to the use of such a device for the surface treatment of aluminum die-cast products, the working beam being used to locally melt at least part of the surface of an aluminum die-cast product. The invention finally relates to a method for the surface treatment of aluminum die-cast products.

Stand der TechnikState of the art

Aluminiumdruckgießen ist ein verbreitetes Verfahren zur Herstellung von komplexen Bauteilen, beispielsweise von Gehäusebauteilen. Durch dieses Herstellungsverfahren können Bauteile mit Hinterschneidungen kosteneffizient, mit hoher Genauigkeit und in großer Stückzahl hergestellt werden. Produkte, die durch Aluminiumdruckgießen hergestellt werden, weisen üblicherweise an ihren Begrenzungen eine Gusshaut auf, welche im Wesentlichen fluid- bzw. mediendicht ist. In ihrem Inneren weisen Produkte, welche durch Aluminiumdruckgießen hergestellt sind, eine poröse Struktur auf. Diese poröse Struktur entsteht durch beim Druckguss im Gefüge eingeschlossene Gasblasen. Aluminium-Druckgussprodukte müssen oftmals zueinander abgedichtet werden, beispielsweise um Flüssigkeiten oder Gase im Inneren eines aus DruckgussProdukten gebildeten Gehäuses einzuschließen. Dieses Abdichten erfolgt über Dichtelemente, welche zwischen den zueinander abzudichtenden Produkten angeordnet werden. Um eine sichere Abdichtung zu gewährleisten, müssen die Flächen, an denen die Dichtelemente anliegen ausreichend glatt sein. Oftmals ist die Haut, welche beim Druckgießen entsteht, aber nicht glatt genug, um eine solche sichere Abdichtung zu gewährleisten. Die Stellen, an denen Dichtelemente anliegen, können spannend, beispielsweise durch Fräsen, nach dem Druckgießen geglättet werden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass oftmals die fluiddichte Haut dabei entfernt wird und das poröse Gefüge im Inneren freigelegt wird. Dieses poröse Gefüge wiederum ist nicht mediendicht, wodurch Medien, welche eigentlich durch die Dichtung zurückgehalten werden sollen, an der Dichtung vorbei in die Wanderung des Aluminium-Druckgussproduktes eindringen können. Somit ist in diesem Fall auch keine sichere Abdichtung gewährleistet und es müssen weitere Maßnahmen zur Abdichtung, beispielsweise ein Lackieren, Oberflächenversiegeln oder ähnliches der nachbearbeiteten Stellen vorgenommen werden. Weiterhin bekannt ist die Nachbearbeitung einer rauen Oberfläche eines Aluminium-Druckgussproduktes durch Aufschmelzen mit einem Laser. Nach einem solchen Aufschmelzen erstarrt der aufgeschmolzene Bereich aufgrund der Oberflächenspannung der Schmelze mit einer geringeren Rauheit.Aluminum die casting is a common process for the production of complex components, for example housing components. With this manufacturing process, components with undercuts can be manufactured cost-effectively, with high accuracy and in large numbers. Products that are manufactured by aluminum die-casting usually have a cast skin at their boundaries, which is essentially fluid-tight or media-tight. Inside, products made by aluminum die casting have a porous structure. This porous structure is created by gas bubbles trapped in the structure during die casting. Aluminum die-cast products often have to be sealed off from one another, for example in order to enclose liquids or gases inside a housing made from die-cast products. This sealing takes place via sealing elements which are arranged between the products to be sealed off from one another. In order to ensure a secure seal, the surfaces on which the sealing elements rest must be sufficiently smooth. Often the skin that is created during die casting is not smooth enough to ensure such a secure seal. The places where the sealing elements are in contact can be smoothened after die casting, for example by milling. The disadvantage of this solution is that the fluid-tight skin is often removed in the process and the porous structure is exposed inside. This porous structure, in turn, is not media-tight, as a result of which media, which should actually be retained by the seal, can penetrate past the seal and into the migration of the aluminum die-cast product. In this case, therefore, no reliable sealing is guaranteed either, and further sealing measures, for example painting, surface sealing or the like, of the post-processed areas must be carried out. The post-processing of a rough surface of an aluminum die-cast product by melting it with a laser is also known. After such melting, the melted area solidifies due to the surface tension of the melt with a lower roughness.

DE 20 2008 003 143 U1 offenbart eine bekannte Laserbearbeitungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Bearbeitung von Produkten aus Aluminiumdruckguss. Bei dieser Laserbearbeitungseinrichtung kommt ein leistungsstarker Laser zum Einsatz, der geeignet ist, Schneid- und Schweißaufgaben vorzunehmen. Bei der offenbarten Technologie besteht der Nachteil, dass durch die beim Bearbeiten in das Produkt eingebrachte Wärmeenergie die im porösen Gefüge eingeschlossenen Gase explosionsartig verdampfen, wodurch eine raue Endoberfläche zurückbleibt, die nicht geeignet zur Anlage von Dichtelementen ist. DE 20 2008 003 143 U1 discloses a known laser processing device and a method for processing products made of die-cast aluminum. In this laser processing device, a powerful laser is used that is suitable for cutting and welding tasks. The disclosed technology has the disadvantage that the thermal energy introduced into the product during processing causes the gases enclosed in the porous structure to explode, leaving a rough end surface that is not suitable for sealing elements.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten vorgeschlagen, umfassend zumindest eine Laserquelle, welche einen Laserstrahl erzeugt, und zumindest eine Scanneroptik, welche mit der Laserquelle verbunden ist und welche den von der Laserquelle erzeugten Laserstrahl in einen Arbeitsstrahl umformt und/oder ablenkt. Die Vorrichtung umfasst weiterhin zumindest ein Positionierelement, welches zumindest die Scanneroptik relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück positioniert. Die Scanneroptik erzeugt auf ihrer Ausgangsseite den Arbeitsstrahl, welcher einen Arbeitspunkt aufweist, der bei der Oberflächenbehandlung mit der Vorrichtung auf dem zu bearbeitenden Werkstück auftritt, wobei dieser Arbeitspunkt einen Durchmesser aufweist, der zwischen 10 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 10 µm und 30 µm liegt.. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist geeignet zur Oberflächenbehandlung von Druckgussprodukten, insbesondere von Aluminium-Druckgussprodukten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zumindest eine Laserquelle, welche einen Laserstrahl erzeugt. Diese Laserquelle kann an verschiedenen Stellen der Vorrichtung angeordnet sein. Weiterhin umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Scanneroptik, welche den von der Laserquelle erzeugten Laserstrahl in einen Arbeitsstrahl umformt. Unter Scanneroptik ist dabei ein Element zu verstehen, welches den Laserstrahl der Laserquelle als Eingang nutzt und diesen umformt und/oder ablenkt. Der umgewandelte Laserstrahl verlässt die Scanneroptik an deren Ausgang als Arbeitsstrahl. Die Scanneroptik ist dazu geeignet, einen Arbeitsstrahl zu erzeugen, welcher zeitabhängig in unterschiedliche Richtungen gerichtet aus der Scanneroptik austritt. Eine solche Scanneroptik ermöglicht es beispielsweise, den Arbeitsstrahl nach einem vorher programmierten Muster über die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstückes zu bewegen. Dadurch kann der Arbeitsstrahl in ausgesuchten Bereichen der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks bewegt werden, um dort die gewünschte Glättung der Oberfläche eines Druckgussproduktes herbeizuführen. Durch die Scanneroptik können gezielt einzelne Bereiche bearbeitet werden, wodurch eine schnelle und effiziente Bearbeitung des Druckgussproduktes gewährleistet ist. Die Scanneroptik einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht insbesondere eine schnelle Bewegung des Arbeitsstrahles über das Werkstück. Auf diese schnelle Bewegung des Arbeitsstrahles wird später beim erfindungsgemäßen Verfahren näher eingegangen.A device for the surface treatment of aluminum die-cast products is proposed, comprising at least one laser source which generates a laser beam, and at least one scanner optic which is connected to the laser source and which converts and / or deflects the laser beam generated by the laser source into a working beam. The device further comprises at least one positioning element which positions at least the scanner optics relative to a workpiece to be processed. The scanner optics generate the working beam on its output side, which has an operating point that occurs during the surface treatment with the device on the workpiece to be processed, this operating point having a diameter between 10 μm and 250 μm, preferably between 10 μm and 30 μm A device according to the invention is suitable for the surface treatment of die-cast products, in particular aluminum die-cast products. The device according to the invention comprises at least one laser source which generates a laser beam. This laser source can be arranged at various points on the device. Furthermore, a device according to the invention comprises scanner optics which convert the laser beam generated by the laser source into a working beam. In this context, scanner optics is to be understood as an element which uses the laser beam from the laser source as an input and transforms and / or deflects it. The converted laser beam leaves the scanner optics at its exit as a working beam. The scanner optics are suitable for generating a working beam which emerges from the scanner optics in different directions as a function of time. Such scanner optics make it possible for example, moving the working beam over the surface of a workpiece to be machined according to a previously programmed pattern. As a result, the working beam can be moved in selected areas of the surface of the workpiece to be processed in order to bring about the desired smoothing of the surface of a die-cast product there. The scanner optics allow targeted processing of individual areas, which ensures fast and efficient processing of the die-cast product. The scanner optics of a device according to the invention enable, in particular, a rapid movement of the working beam over the workpiece. This rapid movement of the working beam will be discussed in greater detail later in the method according to the invention.

Die Scanneroptik ist mit der Laserquelle derart verbunden, dass eine Übertragung des von der Laserquelle erzeugten Laserstrahles zur Scanneroptik möglich ist. Die Verbindung zwischen Scanneroptik und Laserquelle kann beispielsweise über einen Lichtleiter erfolgen. Scanneroptik und Laserquelle können benachbart zueinander oder aber auch distanziert voneinander angeordnet sein. Unter Arbeitsstrahl ist ebenfalls ein Laserstrahl zu verstehen, welcher durch die Scanneroptik umgewandelt und/oder abgelenkt ist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin ein Positionierelement, welches zumindest die Scanneroptik relativ zu einem zu bearbeitenden Werkstück positioniert. Dieses Positionierelement kann auch zur Aufnahme oder Fixierung der Laserquelle vorgesehen sein. Das Positionierelement fixiert die Scanneranordnung zumindest zeitweise räumlich. Das Positionierelement kann ortsfest, beispielsweise an einem Maschinengestell, befestigt sein. Alternativ kann das Positionierelement jedoch auch an einem beweglichen Maschinenelement, wie beispielsweise einem Roboterarm oder ähnlichem, angeordnet werden. Durch eine solche Anordnung an einem beweglichen Maschinenelement kann ein einfaches und schnelles Zustellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem Werkstück vorgenommen werden, wenn eine Bearbeitung des Werkstückes erforderlich ist. Nach der durchgeführten Bearbeitung kann die Vorrichtung dann schnell und sicher wieder vom Werkstück entfernt werden. Der auf der Ausgangsseite der Scanneroptik austretende Arbeitsstrahl ist im Betrieb der Vorrichtung auf das Werkstück, insbesondere auf die Oberfläche eines Aluminium-Druckgussproduktes, gerichtet. Der Punkt oder der Bereich des Arbeitsstrahles, der tatsächlich auf dem Werkstück auftrifft, wird als Arbeitspunkt des Arbeitsstrahles bezeichnet. Der Arbeitspunkt weist somit üblicherweise eine flächige Erstreckung auf und ist nicht als mathematischer, eindimensionaler Punkt aufzufassen. Erfindungsgemäß ist der Arbeitspunkt jedoch so gestaltet, dass er deutlich kleiner ist als beim bekannten Stand der Technik. Erfindungsgemäß weist dieser Arbeitspunkt einen Durchmesser auf, der zwischen 10 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 10 µm und 30 µm liegt. Dieser Durchmesser des Arbeitspunktes ist abhängig von der Wellenlänge des Laserstrahls, welcher den Arbeitsstrahl bildet. Üblicherweise kommt zur Erzeugung des Arbeitsstrahles ein Faserlaser zum Einsatz, dessen Wellenlänge in der Nähe von Infrarot liegt. Bei dieser Wellenlänge ist ein Durchmesser des Arbeitsstrahles zwischen 10 µm und 30 µm, insbesondere 25 µm optimal. Bei Verwendung anderer Lasertypen zur Erzeugung des Arbeitsstrahles, welche Laserstrahlung mit einer unterschiedlichen Wellenlänge erzeugen, kann auch ein größerer Durchmesser des Arbeitspunktes gewählt werden. Bei Wellenlängen, die im Bereich von blau oder grün liegen ist ein Durchmesser des Arbeitspunktes zwischen 100 µm und 150 µm optimal.The scanner optics are connected to the laser source in such a way that the laser beam generated by the laser source can be transmitted to the scanner optics. The connection between the scanner optics and the laser source can be made, for example, via a light guide. Scanner optics and laser source can be arranged adjacent to one another or also at a distance from one another. A working beam is also to be understood as a laser beam which is converted and / or deflected by the scanner optics. A device according to the invention further comprises a positioning element which positions at least the scanner optics relative to a workpiece to be processed. This positioning element can also be provided for receiving or fixing the laser source. The positioning element fixes the scanner arrangement spatially at least temporarily. The positioning element can be fixed in place, for example on a machine frame. Alternatively, however, the positioning element can also be arranged on a movable machine element, such as a robot arm or the like, for example. Such an arrangement on a movable machine element enables the device according to the invention to be moved quickly and easily to a workpiece when machining of the workpiece is required. After the machining has been carried out, the device can then be removed from the workpiece quickly and safely. The working beam emerging on the output side of the scanner optics is directed onto the workpiece, in particular onto the surface of an aluminum die-cast product, when the device is in operation. The point or the area of the working beam that actually strikes the workpiece is called the working point of the working beam. The working point thus usually has a flat extension and is not to be understood as a mathematical, one-dimensional point. According to the invention, however, the operating point is designed in such a way that it is significantly smaller than in the known prior art. According to the invention, this working point has a diameter which is between 10 μm and 250 μm, preferably between 10 μm and 30 μm. This diameter of the working point depends on the wavelength of the laser beam which forms the working beam. Usually, a fiber laser with a wavelength in the vicinity of infrared is used to generate the working beam. At this wavelength, a diameter of the working beam between 10 µm and 30 µm, in particular 25 µm, is optimal. When using other types of laser to generate the working beam, which generate laser radiation with a different wavelength, a larger diameter of the working point can also be selected. For wavelengths in the blue or green range, a working point diameter between 100 µm and 150 µm is optimal.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laserquelle einen Faserlaser umfasst. Ein Faserlaser ist ein Festkörperlaser, bei dem eine Faser, insbesondere eine Glasfaser, das aktive Medium bildet. Faserlaser zeichnen sich durch eine sehr gute Strahlqualität und Energiedichte aus. Selbstverständlich kann die Laserquelle auch einen anderen Typ von Laser umfassen, beispielsweise Gaslaser, Halbleiterlaser oder Scheibenlaser.In one embodiment it is provided that the laser source comprises a fiber laser. A fiber laser is a solid-state laser in which a fiber, in particular a glass fiber, forms the active medium. Fiber lasers are characterized by a very good beam quality and energy density. Of course, the laser source can also comprise another type of laser, for example gas laser, semiconductor laser or disk laser.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Brennweite, gemessen von der Austrittsstelle des Arbeitsstrahles aus der Scanneroptik bis zum Arbeitspunkt, zumindest 0,25 m, bevorzugt zumindest 0,5 m beträgt. Unter Brennweite ist hier die Distanz zwischen der Austrittsstelle des Arbeitsstrahles aus der Scanneroptik bis zum Arbeitspunktes zu verstehen. Eine große Brennweite hat mehrere Vorteile: durch eine große Brennweite kann die Scanneroptik entfernt vom zu bearbeitenden Werkstück und vom Aufschmelzprozess angeordnet werden. Durch diese große Entfernung ist die Scanneroptik geschützt vor Hitze und möglicherweise ungewollt entstehenden Verbrennungsprodukten bei der Bearbeitung des Werkstückes. Weiterhin ist eine große Brennweite vorteilhaft, um den Arbeitspunkt mit einer hohen Geschwindigkeit über die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes zu bewegen. Üblicherweise wird der Arbeitsstrahl und damit der Arbeitspunkt durch rotierende bzw. sich drehende Spiegel in der Scanneroptik abgelenkt und bewegt. Aus einer solchen Rotationsbewegung eines Spiegels wird eine geradlinige Bewegung des Arbeitspunktes erzeugt. Je größer die Brennweite, d. h. der Abstand zwischen Scanneroptik und Arbeitspunkt, bei gleichbleibender Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels ist, desto schneller ist die Bewegung des Arbeitspunktes auf der Oberfläche des Werkstückes. Durch eine Vergrößerung der Brennweite kann somit bei gleicher Bewegungsgeschwindigkeit des Spiegels eine erhöhte Geschwindigkeit des Arbeitspunktes erreicht werden. Darüber hinaus ermöglicht eine große Brennweite und damit ein großer Abstand der Scanneroptik vom Werkstück einen großen Bildbereich, in dem der Arbeitspunkt bewegt werden kann. Unter Bildbereich ist der Bereich zu verstehen, der durch Ablenken des Arbeitsstrahles durch die Scanneroptik vom Arbeitsstrahl erreicht werden kann. Durch einen solchen großen Bildbereich können günstigerweise alle zu bearbeiteten Stellen des Werkstückes in einer Aufspannung und ohne Bewegung von Werkstück oder Vorrichtung vorgenommen werden. Bei sehr großen Werkstücken, bei denen die Werkstückoberfläche größer als der Bildbereich ist, kann unterstützend das Werkstück relativ zur Vorrichtung oder die gesamte Vorrichtung zusätzlich relativ zum Werkstück bewegt werden. In der Praxis hat sich eine Brennweite von 0,5 m +/-10 % als besonders günstig herausgestellt.In a further embodiment it is provided that the focal length, measured from the exit point of the working beam from the scanner optics to the working point, is at least 0.25 m, preferably at least 0.5 m. The focal length here is to be understood as the distance between the point of exit of the working beam from the scanner optics and the working point. A large focal length has several advantages: with a large focal length, the scanner optics can be arranged away from the workpiece to be processed and from the melting process. Due to this great distance, the scanner optics are protected from heat and possibly unwanted combustion products when the workpiece is being processed. Furthermore, a large focal length is advantageous in order to move the working point at a high speed over the surface of the workpiece to be machined. The working beam and thus the working point are usually deflected and moved by rotating or rotating mirrors in the scanner optics. A straight-line movement of the working point is generated from such a rotational movement of a mirror. The greater the focal length, ie the distance between the scanner optics and the working point, with the mirror rotating at the same speed, the faster the movement of the working point on the surface of the workpiece. By increasing the focal length, an increased speed of the working point can be achieved with the same speed of movement of the mirror. Furthermore A large focal length and thus a large distance between the scanner optics and the workpiece enables a large image area in which the operating point can be moved. The image area is to be understood as the area that can be reached by deflecting the working beam from the working beam by the scanner optics. With such a large image area, all of the parts of the workpiece to be machined can advantageously be performed in one setting and without moving the workpiece or device. In the case of very large workpieces, in which the workpiece surface is larger than the image area, the workpiece can be moved relative to the device or the entire device can additionally be moved relative to the workpiece. In practice, a focal length of 0.5 m +/- 10% has proven to be particularly favorable.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Scanneroptik zumindest einen beweglichen Spiegel zur Ablenkung des Laserstrahls aufweist. In dieser Ausführungsform erfolgt die Ablenkung und oder Umformung des Arbeitsstrahles durch zumindest einen beweglichen Spiegel. Dieser bewegliche Spiegel ist um zumindest eine Achse drehbar in der Scanneroptik gelagert und beweglich. Günstigerweise ist dieser Spiegel klein und leicht ausgeführt, so dass er ein geringes Trägheitsmoment aufweist. Durch ein solches geringes Trägheitsmoment lässt sich der Spiegel schnell beschleunigen und bewegen und ermöglicht somit eine schnelle zeitabhängige Änderung der Ausrichtung des Arbeitsstrahles. Durch einen solchen Spiegel mit geringem Trägheitsmoment in Kombination mit einer ausreichend großen Brennweite lassen sich Geschwindigkeiten des Arbeitspunktes auf der Oberfläche des Werkstückes im Bereich von mehreren Metern pro Sekunde erreichen.It is also provided that the scanner optics have at least one movable mirror for deflecting the laser beam. In this embodiment, the deflection and / or reshaping of the working beam takes place by means of at least one movable mirror. This movable mirror is mounted in the scanner optics so that it can rotate about at least one axis and is movable. This mirror is advantageously designed to be small and light, so that it has a low moment of inertia. Such a low moment of inertia allows the mirror to be accelerated and moved quickly and thus enables the alignment of the working beam to be changed quickly over time. With such a mirror with a low moment of inertia in combination with a sufficiently large focal length, speeds of the working point on the surface of the workpiece in the range of several meters per second can be achieved.

Weiterhin wird erfindungsgemäß die Verwendung einer Vorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten vorgeschlagen, wobei der Arbeitsstrahl zum lokalen Aufschmelzen zumindest eines Teils der Oberfläche eines Aluminium-Druckgussproduktes eingesetzt wird, um im Bereich dieses Aufschmelzens die Oberflächenrauheit zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen dazu eingesetzt, durch den Arbeitsstrahl und dessen Arbeitspunkt zumindest einen Teil der Oberfläche eines von einem Aluminium-Druckgussprodukt gebildeten Werkstückes in einem räumlich begrenzten Bereich aufzuschmelzen. Durch ein solches Aufschmelzen geht die Oberfläche des Werkstückes in einem begrenzten Bereich in den flüssigen Zustand über und erstarrt kurz danach wieder. Der aufgeschmolzene und erstarrte Bereich weist eine deutlich geringere Rauheit auf, als die Oberfläche im ursprünglichen Zustand. Der Grund für diese Reduzierung der Rauheit ist die im aufgeschmolzenen Zustand wirkende Oberflächenspannung, welche die Oberfläche des lokal verflüssigten Werkstoffes glättet. Ein derart bearbeiteter Bereich ist somit geeignet, als ausreichend glatte Anlagefläche für Dichtelemente zur dienen. Die erfindungsgemäße Verwendung ist besonders vorteilhaft, da sie eine Bearbeitung oder Glättung der Oberfläche von Aluminium-Druckgussprodukten nur an den Stellen ermöglicht, wo diese Bearbeitung tatsächlich erforderlich ist, da an diesen Stellen später Dichtelemente oder ähnliche Elemente, die eine geringere Rauheit erfordern, angeordnet werden sollen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung wird eine aufwändige Bearbeitung der gesamten Oberfläche des Aluminium-Druckgussproduktes, wie beispielsweise eine Lackierung, Imprägnierung oder sonstige Beschichtung, vermieden. Die erfindungsgemäße Verwendung ermöglicht somit eine schnelle und effiziente Nachbearbeitung der Oberfläche von Aluminium-Druckgussprodukten um deren Oberflächenrauheit zu reduzieren.Furthermore, the invention proposes the use of a device according to one or more of the above-described embodiments for the surface treatment of aluminum die-cast products, the working beam being used for local melting of at least part of the surface of an aluminum die-cast product in order to reduce the surface roughness in the area of this melting . According to the invention, a device according to one of the embodiments described above is used to melt at least part of the surface of a workpiece formed by an aluminum die-cast product in a spatially limited area through the working beam and its working point. As a result of such melting, the surface of the workpiece changes to the liquid state in a limited area and solidifies again shortly thereafter. The melted and solidified area has a significantly lower roughness than the surface in its original state. The reason for this reduction in roughness is the surface tension in the melted state, which smooths the surface of the locally liquefied material. An area machined in this way is therefore suitable for serving as a sufficiently smooth contact surface for sealing elements. The use according to the invention is particularly advantageous since it enables the surface of aluminum die-cast products to be machined or smoothed only at the points where this machining is actually required, since sealing elements or similar elements that require less roughness will later be arranged at these locations must. The use according to the invention avoids time-consuming processing of the entire surface of the aluminum die-cast product, such as, for example, painting, impregnation or other coating. The use according to the invention thus enables the surface of die-cast aluminum products to be reworked quickly and efficiently in order to reduce their surface roughness.

Schließlich wird ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium-Druckgussprodukten insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die die Schritte:

- Positionieren des Arbeitspunktes eines energiereichen Arbeitsstrahls auf der zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstückes,
- Formbewegung des Arbeitspunktes auf der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks, wobei diese Formbewegung hochfrequent und in einem lokal begrenzten Bereich erfolgt,
- Vorschubbewegung des Arbeitspunktes auf der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks, wobei die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung niedriger ist als die Geschwindigkeit der Formbewegung und die Vorschubbewegung über einen lokal größeren Bereich als die Formbewegung erfolgt.

Finally, a method for the surface treatment of aluminum die-cast products is proposed, in particular using a device according to one of the embodiments described above. The procedure includes the following steps:

- Positioning the working point of a high-energy working beam on the surface of a workpiece to be machined,
- Form movement of the working point on the surface of the workpiece to be processed, this form movement taking place at high frequency and in a locally limited area,
- Feed movement of the working point on the surface of the workpiece to be machined, the speed of the feed movement being lower than the speed of the mold movement and the feed movement taking place over a locally larger area than the mold movement.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Formbewegung und Vorschubbewegung des Arbeitspunktes überlagert.In the method according to the invention, the shape movement and the feed movement of the working point are superimposed.

Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Arbeitspunkt eines energiereichen Arbeitsstrahles, insbesondere eines Laserstrahles, auf der zu bearbeitenden Oberfläche eines Werkstückes positioniert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dazu vorgesehen, die Oberfläche von Aluminium-Druckgussprodukten zu bearbeiten, insbesondere zu glätten. Bei der Positionierung des Arbeitspunktes auf dem Werkstück wird der Arbeitsstrahl so fokussiert und gelenkt, dass er mit der gewünschten Größe des Arbeitspunktes auf der zu bearbeitenden Stelle des Werkstückes auftrifft. Die Einstellung der gewünschten Größe sowie die Position des Arbeitspunktes wird günstigerweise durch eine Vorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen. Eine solche Vorrichtung zur Bearbeitung der Oberfläche von Aluminium-Druckgussprodukten weist eine Scanneroptik auf, welche den Arbeitsstrahl umlenken und den Arbeitspunkt formen kann. Mit Hilfe der Scanneroptik kann in einfacher Weise eine Positionierung des Arbeitspunktes auf der Werkstückoberfläche vorgenommen werden.At the beginning of the method according to the invention, the working point of a high-energy working beam, in particular a laser beam, is positioned on the surface of a workpiece to be processed. The method according to the invention is intended to process the surface of aluminum die-cast products, in particular to smooth them. When positioning the working point on the workpiece, the working beam is focused and steered in such a way that it strikes the part of the workpiece to be machined with the desired size of the working point. The setting of the The desired size and the position of the working point is advantageously made by a device according to one of the embodiments described above. Such a device for processing the surface of aluminum die-cast products has scanner optics which can deflect the working beam and shape the working point. With the aid of the scanner optics, the working point can be positioned on the workpiece surface in a simple manner.

Direkt nach dieser initialen Positionierung des Arbeitspunktes wird dieser über die Werkstückoberfläche bewegt. Diese Bewegung des Arbeitspunktes über die Werkstückoberfläche erfolgt durch die Überlagerung zweier Bewegungen: Zum einen wird der Arbeitspunkt in eine Formbewegung versetzt. Diese Formbewegung erfolgt auf einer kleinen Fläche in einem lokal begrenzten Bereich. Diese Formbewegung ist hochfrequent. Das bedeutet, dass die Formbewegung schnelle Wechsel in ihrer Richtung aufweist und typischerweise gleichbleibenden geometrischen Mustern folgt. So kann eine Formbewegung beispielsweise durch eine hochfrequente Kreisbewegung des Arbeitspunktes auf der Werkstückoberfläche erfolgen. Zum anderen wird der Arbeitspunkt in eine Vorschubbewegung versetzt. Die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung ist niedriger als die Geschwindigkeit der Formbewegung und die Vorschubbewegung erfolgt über einen lokal größeren Bereich als die Formbewegung. Mit der Vorschubbewegung wird der Arbeitspunkt über die Fläche bewegt, auf der die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet werden soll. Soll beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Fläche auf der Werkstückoberfläche geglättet werden, wird der Arbeitspunkt durch die Vorschubbewegung über diese gesamte im Wesentlichen rechteckige Fläche bewegt. Die Vorschubbewegung kann beispielsweise in Zeilen erfolgen, wodurch nach und nach die gesamte rechteckige Fläche überstrichen wird. Überlagernd zu dieser Vorschubbewegung erfolgt die Formbewegung des Arbeitspunktes. Durch die hochfrequente Formbewegung verbleibt der Arbeitspunkt jeweils nur eine kurze Zeit an einer Stelle. Durch diese kurze Verweilzeit des Arbeitspunktes erfolgt nur ein geringer Wärmeeintrag an dieser Stelle in das Werkstück. Dieser geringe Wärmeeintrag ist ausreichend, um die Werkstoffoberfläche aufzuschmelzen, jedoch nicht so groß, dass eine Erwärmung des Werkstückes bis in dessen Tiefe erfolgt. Durch die hochfrequente Formbewegung wird somit erreicht, dass die Werkstückoberfläche zwar aufgeschmolzen, jedoch nicht in der Tiefe erwärmt wird, was ein unerwünschtes, plötzliches Expandieren der in den tieferen Schichten des Gefüges des Werkstückes befindlichen Gase oder Gasblasen verhindert. Erfindungsgemäß werden somit eine hochfrequente Formbewegung, mit der der Arbeitspunkt sehr schnell über die Oberfläche des Werkstückes bewegt wird, und eine deutlich langsamer ausgeführte Vorschubbewegung, mit der der formbewegte Arbeitspunkt zusätzlich entlang der zu bearbeitenden Bereiche des Werkstückes geführt wird, überlagert. Wie zuvor beschrieben wird vom Arbeitspunkt in einem räumlich begrenzten Bereich Material auf geschmolzenen, wobei in diesem räumlich begrenzten Bereich die Oberflächenspannung der Schmelze für eine Glättung der Oberfläche sorgt. Dadurch ergibt sich eine ausreichend glatte Oberfläche, die zur wirksamen Anbringung von Dichtelementen geeignet ist. Wird die Vorschubbewegung zeilenweise durchgeführt, ist es möglich, dass durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eine langwellige leichte Unebenheit zwischen den Zeilen der Vorschubbewegung entsteht. Diese langwellige Unebenheit ist jedoch unkritisch bei der Anbringung von Dichtelementen. Insgesamt wird die Oberflächenrauheit durch eine Behandlung eines Werkstückes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich reduziert. Gleichermaßen ist das erfindungsgemäße Verfahren zügig und einfach durchzuführen. Die bearbeiteten Stellen benötigen nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinerlei Nachbehandlung, da die bearbeiteten Stellen durch das Aufschmelzen und anschließende Erstarren der Werkstückoberfläche fluid- bzw. mediendicht sind.Immediately after this initial positioning of the working point, it is moved over the workpiece surface. This movement of the working point over the workpiece surface takes place by superimposing two movements: On the one hand, the working point is set in a form movement. This shape movement takes place over a small area in a locally limited area. This form movement is high frequency. This means that the shape movement has rapid changes in direction and typically follows constant geometric patterns. Thus, a shape movement can take place, for example, through a high-frequency circular movement of the working point on the workpiece surface. On the other hand, the working point is set in a feed movement. The speed of the feed movement is lower than the speed of the mold movement and the feed movement takes place over a locally larger area than the mold movement. With the feed movement, the working point is moved over the area on which the surface of the workpiece is to be machined. If, for example, an essentially rectangular area on the workpiece surface is to be smoothed, the working point is moved over this entire essentially rectangular area by the feed movement. The feed movement can take place, for example, in lines, as a result of which the entire rectangular area is swept over gradually. The form movement of the working point is superimposed on this feed movement. Due to the high-frequency shape movement, the working point only remains in one place for a short time. Due to this short dwell time of the working point, only a small amount of heat is introduced into the workpiece at this point. This low heat input is sufficient to melt the material surface, but not so great that the workpiece is heated to its depth. The high-frequency shaping movement thus ensures that the workpiece surface is melted, but not heated in depth, which prevents undesired, sudden expansion of the gases or gas bubbles in the deeper layers of the structure of the workpiece. According to the invention, a high-frequency shaping movement, with which the working point is moved very quickly over the surface of the workpiece, and a significantly slower feed movement, with which the shaping working point is additionally guided along the areas of the workpiece to be machined, are superimposed. As described above, material is melted from the working point in a spatially limited area, the surface tension of the melt ensuring a smoothing of the surface in this spatially limited area. This results in a sufficiently smooth surface that is suitable for the effective attachment of sealing elements. If the feed movement is carried out line by line, it is possible that a long-wave, slight unevenness arises between the lines of the feed movement as a result of a method according to the invention. However, this long-wave unevenness is not critical when attaching sealing elements. Overall, the surface roughness is significantly reduced by treating a workpiece in accordance with the method according to the invention. The method according to the invention can also be carried out quickly and easily. After the method according to the invention has been carried out, the machined areas do not require any aftertreatment, since the machined areas are fluid-tight or media-tight due to the melting and subsequent solidification of the workpiece surface.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Formbewegung mit einer Geschwindigkeit von 0,5-2,5 m/s und die Vorschubbewegung mit einer Geschwindigkeit von 0,25-3 m/min erfolgt und der Durchmesser des Arbeitspunktes zwischen 10 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 10 µm und 30 µm liegt.. Diese Kombination an Parametern für das erfindungsgemäße Verfahren hat sich in der Praxis als besonders günstig herausgestellt. Besonders hervorzuheben ist die Kombination aus einem sehr kleinen Arbeitspunkt mit einer sehr schnell durchgeführten Formbewegung. Die Vorschubbewegung kann auch langsamer erfolgen, wobei vergleichbare Oberflächeneigenschaften des Werkstücks erreicht werden.In one embodiment of the method it is provided that the mold movement takes place at a speed of 0.5-2.5 m / s and the feed movement takes place at a speed of 0.25-3 m / min and the diameter of the working point between 10 μm and 250 μm, preferably between 10 μm and 30 μm. This combination of parameters for the method according to the invention has proven to be particularly favorable in practice. Particularly noteworthy is the combination of a very small working point with a very fast mold movement. The feed movement can also take place more slowly, with comparable surface properties of the workpiece being achieved.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Formbewegung sich wiederholende Geometrien aufweist und insbesondere kreisförmig erfolgt. Neben der bereits beschriebenen Geschwindigkeit der Formbewegung weist diese auch eine Richtung oder wechselnde Richtungen auf. Günstigerweise wird die Formbewegung nach sich wiederholenden Geometrien durchgeführt. In einer einfachen Ausführungsform erfolgt die Formbewegung kreisförmig, das bedeutet, dass der Arbeitspunkt mit hoher Geschwindigkeit in Form von sich wiederholenden Kreisen über die Werkstückoberfläche bewegt wird. Alternativ kann die Formbewegung auch in anderen sich wiederholenden Geometrien erfolgen, beispielsweise in Schleifen, Linien, Rechtecken oder sonstigen Geometrien.In a further embodiment of the method it is provided that the shape movement has repetitive geometries and in particular takes place in a circular manner. In addition to the already described speed of the mold movement, this also has one direction or alternating directions. The shape movement is expediently carried out according to repetitive geometries. In a simple embodiment, the shape movement is circular, which means that the working point is moved at high speed in the form of repeating circles over the workpiece surface. Alternatively, the shape movement can also take place in other repeating geometries, for example in loops, lines, rectangles or other geometries.

Weiterhin ist in dem Verfahren vorgesehen, dass bei Überlagerung der Formbewegung mit der Vorschubbewegung die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks bis in eine Tiefe von 0,005 - 0,1 mm durch den Arbeitsstrahl aufgeschmolzen wird. Die Verweilzeit bzw. die Zeit des Energieeintrages in einen bestimmten Oberflächenbereich des Werkstückes wird durch die überlagerten Geschwindigkeiten von Formbewegung und Vorschubbewegung bestimmt. Diese Geschwindigkeiten werden so eingestellt, dass ein Aufschmelzen der Werkstückoberfläche nur bis in geringe Tiefe des Werkstückes, insbesondere bis in eine maximale Tiefe von 0, 1 mm erfolgt. Dadurch wird, wie bereits beschrieben, verhindert, dass sich im porösen Gefüge befindliche Gase explosionsartig ausdehnen und dabei die Werkstückoberfläche beschädigen. Zusätzlich wird bei einer so geringen Aufschmelztiefe ausgeschlossen, dass sich das Werkstück aufgrund von Wärmeausdehnungen verformt, wodurch mechanische Spannungen im Werkstück vermieden werden.Furthermore, it is provided in the method that when the shaping movement is superimposed on the feed movement, the surface of the workpiece to be machined is melted by the working jet to a depth of 0.005-0.1 mm. The dwell time or the time of energy input into a certain surface area of the workpiece is determined by the superimposed speeds of the mold movement and the feed movement. These speeds are set in such a way that the workpiece surface is only melted down to a small depth of the workpiece, in particular to a maximum depth of 0.1 mm. As already described, this prevents gases in the porous structure from expanding explosively and thereby damaging the workpiece surface. In addition, with such a small melting depth, it is impossible that the workpiece is deformed due to thermal expansion, whereby mechanical stresses in the workpiece are avoided.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen im Vergleich zum Stand der Technik sehr kleinen Arbeitspunkt auf. Durch einen derart kleinen Arbeitspunkt, wird vom Arbeitsstrahl nur ein sehr kleiner Bereich der Werkstückoberfläche lokal erwärmt. In diesem kleinen Bereich erfolgt das Aufschmelzen der Werkstückoberfläche. Dadurch, dass die Einbringung von Energie nur in diesem kleinen Bereich des Arbeitspunktes erfolgt, werden jedoch die im porösen Gefüge des zu bearbeitenden Druckgussproduktes eingeschlossenen Gase nicht oder nur sehr wenig erwärmt, so dass es zu keinem explosionsartigen Entweichen dieser Gase kommt. Es wird dabei nur ein kleines Volumen an der Oberfläche aufgeschmolzenen welches keine oder nur sehr wenig gelöste Gase enthält. Aufgrund der Oberflächenspannung der flüssigen Schmelze wird die Oberfläche geglättet. Aufgrund der kurzzeitigen Erwärmung werden tiefere Schichten des Werkstückes, welche größere Mengen an gelösten Gasen enthalten, nur sehr wenig erwärmt, so dass es zu keinem explosionsartigen Austreten dieser Gase kommt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es somit, die Oberfläche des Werkstückes aufzuschmelzen und damit zu glätten und verhindert gleichzeitig eine Beschädigung der Oberfläche durch unkontrolliert austretende Gase aus dem Inneren des Gefüges des Werkstückes. Günstigerweise wird ein Arbeitspunktes mit einem Durchmesser von 15 µm +/-10 % eingesetzt. Der Arbeitspunkt wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr schnell über die Werkstückoberfläche bewegt. Dadurch wird die Werkstückoberfläche nur bis in sehr geringe Tiefe erwärmt, was wiederum ein ungewolltes Ausdehnen der tiefer im Inneren des Gefüges eingeschlossenen Gase verhindert.The device according to the invention has a very small operating point compared to the prior art. With such a small working point, only a very small area of the workpiece surface is locally heated by the working beam. The workpiece surface is melted in this small area. Due to the fact that the introduction of energy only takes place in this small area of the working point, the gases enclosed in the porous structure of the die-cast product to be processed are not or only slightly heated, so that there is no explosive escape of these gases. Only a small volume is melted on the surface, which contains no or only very little dissolved gases. Due to the surface tension of the liquid melt, the surface is smoothed. Due to the short-term heating, deeper layers of the workpiece, which contain larger amounts of dissolved gases, are only heated very little, so that there is no explosive escape of these gases. The device according to the invention thus enables the surface of the workpiece to be melted and thus smoothed and at the same time prevents damage to the surface from uncontrolled gases escaping from the interior of the structure of the workpiece. A working point with a diameter of 15 μm +/- 10% is expediently used. The operating point is moved very quickly over the workpiece surface by the device according to the invention. As a result, the workpiece surface is only heated to a very small depth, which in turn prevents unwanted expansion of the gases trapped deeper inside the structure.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine schematische, perspektivische Ansicht der Überlagerung von Formbewegung und Vorschubbewegung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 a schematic, perspective view of an embodiment of a device according to the invention,
2 a schematic, perspective view of the superposition of molding movement and feed movement according to an embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst eine rechts dargestellte Laserquelle 11. Diese Laserquelle 11 ist über einen Lichtleiter LL mit einer Scanneroptik 12 verbunden. Der Lichtleiter LL überträgt den in der Laserquelle 11 erzeugten Laserstrahl zur Scanneroptik 12. Die Scanneroptik 12 formt diesen Laserstrahl um und lenkt ihn hier nach unten ab. Der abgelenkte und umgeformte Laserstrahl wird nach dem Austritt aus der Scanneroptik 12 als Arbeitsstrahl 121 bezeichnet. Dieser Arbeitsstrahl 121 ist auf das unten dargestellte Werkstück gerichtet. Das Werkstück wird hier von einem schalenförmigen Aluminium-Druckgussprodukt gebildet. Die Laserquelle 11 und die Scanneroptik 12 sind fest mit dem bügelförmigen Positionierelement 13 verbunden. Dieses Positionierelement 13 ist in der dargestellten Ausführungsform ortsfest verankert und fixiert somit Laserquelle 11 und Scanneroptik 12 räumlich. Der Bereich, an dem der Arbeitsstrahl 121 auf das Werkstück auftrifft, ist der Arbeitspunkt 1211. Dieser Arbeitspunkt 1211 kann durch die Scanneroptik 12 über die Werkstückoberfläche bewegt werden, was durch die beiden sich kreuzenden Doppelpfeile symbolisiert ist. 1 shows a schematic, perspective view of an embodiment of a device according to the invention 1 . The device 1 includes a laser source shown on the right 11 . This laser source 11 is via a light guide LL with a scanner optics 12th connected. The light guide LL transmits the in the laser source 11 generated laser beam to the scanner optics 12th . The scanner optics 12th reshapes this laser beam and deflects it downwards here. The deflected and reshaped laser beam is emitted from the scanner optics 12th as a working beam 121 designated. This working beam 121 is aimed at the workpiece shown below. The workpiece is formed here by a bowl-shaped aluminum die-cast product. The laser source 11 and the scanner optics 12th are fixed to the bow-shaped positioning element 13th connected. This positioning element 13th is fixedly anchored in the illustrated embodiment and thus fixes the laser source 11 and scanner optics 12th spatial. The area where the working beam 121 hits the workpiece, is the working point 1211 . This working point 1211 can through the scanner optics 12th be moved over the workpiece surface, which is symbolized by the two crossing double arrows.

2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht der Überlagerung von Formbewegung 14 und Vorschubbewegung 15 gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Durch das perspektivisch dargestellte Rechteck im Hintergrund wird die Werkstückoberfläche symbolisiert, welche durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet wird. Gestrichelt eingezeichnet ist ein im Wesentlichen rechteckig ausgeführter Bereich B, der mithilfe des Verfahrens geglättet werden soll. Der Arbeitspunkt 1211 wird in Überlagerung der Formbewegung 14 mit der Vorschubbewegung 15 über den gesamten Bereich B bewegt. In der Formbewegung 14 wird der Arbeitspunkt 1211 mit hoher Geschwindigkeit in sich geometrisch wiederholenden Mustern, hier auf Kreisbahnen, bewegt. Überlagert zur Formbewegung 14 erfolgt eine Vorschubbewegung 15 des Arbeitspunktes 1211. Diese Vorschubbewegung 15 erfolgt mit deutlich niedrigerer Geschwindigkeit als die Formbewegung 14. Die Vorschubbewegung 15 erfolgt hier zeilenförmig. Die Vorschubbewegung 15 erfolgt zunächst parallel zu einer Längskante des Bereiches B. Nachdem die gesamte Längskante abgefahren ist, wird der auch durch die Formbewegung 14 bewegte Arbeitspunkt 1211 auf eine Bahn bewegt, welche parallel zu dem bereits abgefahrenen Bereich an der Außenkante des Bereiches B verläuft. Diese Bahn kann auch als Zeile bezeichnet werden. Nach Abfahren der zweiten Bahn, wird die Vorschubbewegung 15 erneut in eine parallel zu den bereits abgefahrenen Bahnen gerichtete Bahn oder Zeile gelenkt. Auf diese Weise wird der gesamte Bereich B von der überlagerten Bewegung aus Formbewegung 14 und Vorschubbewegung 15 abgefahren und somit vom Arbeitspunkt 1211 aufgeschmolzen. Selbstverständlich kann die Vorschubbewegung 15 auch anderen geometrischen Mustern folgen und ist nicht auf eine Bewegung entlang der gezeigten Zeilen beschränkt. 2 shows a schematic, perspective view of the superposition of mold movement 14th and feed movement 15th according to one embodiment of the method according to the invention. The workpiece surface, which is represented by an embodiment of the Process according to the invention is processed. A substantially rectangular area is shown in dashed lines B. to be smoothed using the procedure. The working point 1211 is in superposition of the shape movement 14th with the feed movement 15th over the entire area B. emotional. In the form movement 14th becomes the working point 1211 moves at high speed in geometrically repeating patterns, here on circular paths. Superimposed for shape movement 14th a feed movement occurs 15th of the working point 1211 . This feed movement 15th takes place at a significantly lower speed than the mold movement 14th . The feed movement 15th takes place here in lines. The feed movement 15th initially takes place parallel to a longitudinal edge of the area B. . After the entire longitudinal edge has been traversed, this is also done by the shape movement 14th moving working point 1211 moves on a path which is parallel to the already traveled area on the outer edge of the area B. runs. This path can also be referred to as a line. After the second path has been traversed, the feed movement is started 15th steered again in a parallel to the already traveled paths or line. This way the whole area becomes B. from the superimposed movement from form movement 14th and feed movement 15th traversed and thus from the working point 1211 melted. Of course, the feed movement 15th also follow other geometric patterns and is not limited to a movement along the lines shown.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202008003143 U1 [0003]

Claims

Device (1) for the surface treatment of aluminum die-cast products comprising - at least one laser source (11) which generates a laser beam, - at least one scanner optic (12) which is connected to the laser source (11) and which provides the information from the laser source (11) generated laser beam into a working beam (121) and / or deflects, - at least one positioning element (13) which positions at least the scanner optics (12) relative to a workpiece to be processed, characterized in that the scanner optics (12) on its output side Working beam (121) is generated which has an operating point (1211) which occurs during the surface treatment with the device (1) on the workpiece to be processed, this operating point (1211) having a diameter between 10 μm and 250 μm, preferably is between 10 µm and 30 µm.

Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the laser source (11) comprises a fiber laser.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the focal length (122), measured from the exit point of the working beam (121) from the scanner optics (12) to the working point (1211), is at least 0.25 m, preferably at least 0 .5 m.

Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the scanner optics (12) have at least one movable mirror for deflecting the laser beam.

Use of a device (1) according to one of the preceding claims for the surface treatment of aluminum die-cast products, the working beam (121) being used for local melting of at least part of the surface of an aluminum die-cast product in order to reduce the surface roughness in the area of this melting.

Method for the surface treatment of aluminum die-cast products, in particular using a device (1) according to one of the Claims 1 until 5 comprising the steps of - positioning the working point (1211) of a high-energy working beam (121) on the surface of a workpiece to be machined, - shaping movement (14) of the working point (1211) on the workpiece surface to be machined, this shaping movement (14) being high frequency and takes place in a locally limited area, - feed movement (15) of the working point (1211) on the surface of the workpiece to be machined, the speed of the feed movement (15) being lower than the speed of the mold movement (14) and the feed movement (15) takes place over a locally larger area than the shaping movement (14), the shaping movement (14) and feed movement (15) of the working point (1211) being superimposed.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the shaping movement (14) takes place at a speed of 0.5-2.5 m / s and the feed movement (15) takes place at a speed of 0.25-3 m / min and the diameter of the working point (1211 ) is between 10 µm and 250 µm, preferably between 10 µm and 30 µm ..

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the shaping movement (14) has repeating geometries (141) and in particular takes place in a circular manner.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the shaping movement (14) is superimposed on the feed movement (15), the surface of the workpiece to be machined is melted to a depth of 0.005-0.1 mm by the working jet (121).