激光限定结构通过拼接方法在卸压装置上的形成制造方法及图纸

提供在卸压装置上形成各种激光限定控制结构的方法，该方法利用具有一定视场的激光器，激光器视场小于待铣削成卸压装置的激光限定结构的总尺寸。该方法一般地包括将装置的工作表面分隔为多个小块，在小块内将铣削控制结构的特定段。一旦在一个小块内铣削了控制结构段，则重新定位卸压装置和/或激光器，以在另一小块内可形成控制结构段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
本专利技术总体上涉及在卸压装置上形成各种激光限定结构的方法，所述激光限定结构即为包括可破裂构件的结构。尤其是，该方法利用具有小视场的激光器，该视场小于有待铣削成卸压装置的激光限定结构的总体尺寸。其结果，该结构必须是通过拼接(tiling，平铺)工艺逐个地铣削。卸压装置的工作表面被分为多个小块(tile)，通过激光和/或卸压装置在不同小块的铣削之间变换，来个体地铣削每个小块。因此，本专利技术的方法允许使用具有较小视场的激光器在卸压装置表面上形成通常大的铣削结构。通过各种机加工技术形成了用来控制破裂盘各种操作特性的结构，操作特性诸如开口压力、盘反向压力以及盘花瓣几何形状。传统上，通过盘表面与模具的接触，导致在与模具接触的区域内产生金属的位移并形成“刻痕”线，来形成诸如盘开口线的控制结构。模具刻痕方法通常不导致从盘中除去金属，相反，在接触区域内金属颗粒结构发生变化。一般地，该变化涉及金属受压缩和冷作硬化。该冷作硬化可提高金属脆性并形成应力区域。脆性和应力区域限制了卸压装置的寿命，这是疲劳开裂和应力腐蚀造成的。此外，在盘的制造过程中难于在刻痕深度上达到高的控制程度，考虑到模具本身在刻痕过程中变得磨损并必须定期地进行更换。这种对控制的缺乏对盘开口特性带来一定程度的不可预见性。为了避免模具刻痕的问题，已经设计了替代的工艺过程来形成破裂盘打开的线。一个如此的工艺过程可见美国专利第7，600，527号中的描述，该专利披露了通过电解抛光法来形成减弱线。在该工艺过程中，破裂盘设置有一层阻抗材料。然后使用激光来除去对应于要求的减弱线的一部分阻抗材料。接下来，盘经受电解抛光操作以从盘表面除去金属，由此，形成具有要求深度的减弱线。然而，控制电解抛光的减弱线的宽度会是困难的，特别是在盘材料相对较厚，且需要延长电解抛光时间以达到要求的线深度的情况下更是如此。该特征限制了使用该方法来形成更复杂结构的能力，该复杂结构包括多个彼此紧密靠近的沟槽。也已经提出直接使用激光来对破裂盘加工减弱线(弱化线)。这方面，美国专利申请公开2010/0140264和2010/0224603可作示例。还有以下的专利文献是使用激光来形成卸压装置内各种控制结构的示例:2012年10月13日提交的美国临时专利申请第61/720,800号，其名称为“Pressure Relief Device Having Laser-Defined Line of Opening(具有激光限定开口线的卸压装置)” ;2012年7月18日提交的美国专利申请第13/552，165号，其名称为“Rupture Disc Having Laser-Defined Reversal Initiat1n and Deformat1nControl Features(具有激光限定反向启动和变形控制特征的破裂盘)” ；2013年2月28日提交的美国专利申请第13/780，729号，其名称为“Rupture Disc Having Laser-DefinedLine of Weakness with Disc Opening and Ant1-Fragmentat1n Control Structures(具有带盘开口和抗碎裂控制结构的激光限定减弱线的破裂盘)”；本文以参见方式引入所有这些专利的全部内容。然而，根据用于机加工过程中激光的视场，迄今为止，盘控制结构的激光加工的实践在实际上限于一定尺寸的破裂盘。所有扫描激光器包括光学器具(孔、透镜等)，它们建立起可操作的视场。可操作的视场主要是横越任何给定基体的激光的工作范围，特别是当激光器和工作表面相对于彼此固定就位时，可被加工的区域之间的最大空间，其以度数或距离单位来测定。在激光铣削操作过程中，在激光器和/或破裂盘之间实现任何相对的变换通常是认为不理想的。因为这些激光铣削操作涉及在破裂盘任何特殊部位上除去某些但不是全部的盘材料，所以，精密控制除去材料深度是铣削操作的一个重要方面。除去材料的深度一般地取决于撞击在工作表面的任何特殊点上的激光所供应的总能量。激光供应的烧蚀能量越多，则可形成的控制结构深度越深。为了避免在盘材料内形成热影响区域，并为了达到除去盘材料要求的深度，盘控制结构的激光铣削操作通常以横贯(across)盘表面的多个连续的激光束道次进行。必须小心描绘这些激光束道次通过期间所遵循的激光路径，使得激光束不会意外地比达到要求深度所需的次数更多次地撞击在盘表面的一点上。如果允许激光束比要求的能量还多的能量提供给特殊点，诸如提供到横向受激光照射的沟槽的相交点，则交点处除去材料的深度可比所要求的还深，在某些实例中，可完全穿透盘材料。为了避免这些问题，禁止激光器和工作表面之间的相对运动，因为激光器和工作表面相对的重新定位会增大除去比要求除去材料还多的盘材料量的风险，可能导致不理想的盘控制特性。在实用的意义上说，这意味着盘内正在铣削的全部控制结构必须驻留在所使用的扫描激光器的视场之内。—般地说，激光器的视场越大，则激光器就越贵。因此，与激光器获得相关的投资成本，一般地将激光铣削控制特征限制在小直径的破裂盘上。工业上对于大直径的卸压装置有许多应用，包括大直径的破裂盘和破裂孔，它们可从诸如以上所列参考文献描述的结构的控制结构的使用中获益。然而，大规模控制特征的激光铣削已经受到限制，因为在激光器的视场之外，不能在如此卸压装置内执行铣削操作。
技术实现思路
本专利技术克服了上述问题，并提供用来形成具有较大尺寸的卸压装置控制结构的方法，该尺寸大于在铣削操作中所用特定激光的视场。根据本专利技术的一个实施例，提供一种在卸压装置中形成激光限定控制结构的方法，该控制结构包括多个控制结构段。该方法包括提供卸压装置，该卸压装置包括一对相对的表面、中区和与所述中区保持围绕关系的外凸缘区。卸压装置的相对表面中的一个表面的至少一部分被分隔为多个小块，其中至少两个对应于该一个表面的控制结构段待定位在其中的区域。由扫描激光器产生的激光束穿过该一个表面的对应于一个所述小块的区域，由此，形成一个控制结构段。其后，改变激光器和卸压装置的相对位置，激光束穿过该一个表面的对应于另一个小块的区域，由此，形成另一个控制结构段。在本专利技术的另一个实施例中，提供一种在卸压装置中形成激光限定控制结构的方法，该控制结构包括多个控制结构段。该方法包括提供卸压装置，该卸压装置包括一对相对的表面、中区和与所述中区保持围绕关系的外凸缘区。卸压装置的相对表面中的一个表面的至少一部分被分隔为多个小块，其中至少两个小块对应于该一个表面的控制结构段待定位在其中的区域。由扫描激光器产生的激光束穿过该至少两个小块的区域，由此，形成控制结构段。扫描激光器具有的视场小于该控制结构上两个最远点之间的距离。该穿过步骤导致在相邻控制结构段之间形成中间区域。该中间区域对应于相邻小块之间的边界并具有卸压装置材料厚度，该厚度大于在相邻控制结构中任一个结构的最深点处的卸压装置材料厚度。【附图说明】图1是根据本专利技术一个实施例的卸压装置的平面图，该卸压装置具有由拼接铣削操作形成的激光限定开口线；图2是示例性小块型式的示意图，该型式可用来在卸压装置内形成控制结构；图3是小块和开口线的驻留在该小块内的部分的局部放大图；图4-7是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在卸压装置中形成激光限定控制结构的方法，所述控制结构包括多个控制结构段，所述方法包括如下步骤：提供卸压装置，所述卸压装置包括一对相对的表面、中区和与所述中区保持围绕关系的外凸缘区；将所述卸压装置的所述表面中的一个表面的至少一部分分隔为多个小块，至少两个所述小块对应于所述一个表面的、所述控制结构段待定位在其中的区域；使由扫描激光器产生的激光束穿过所述一个表面的对应于一个所述小块的区域，由此，形成一个所述控制结构段；以及改变所述激光器和所述卸压装置的相对位置；使所述激光束穿过所述一个表面的对应于另一个所述小块的区域，由此，形成另一个所述控制结构段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·F·肖，J·瓦克，M·D·科瑞比尔，
申请(专利权)人：法克有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US