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激光打孔技术的介绍及优点

  2020-08-13         Chris         8552

激光钻孔是利用高功率密度、短停留(低于激光切割)的脉冲热源进行钻孔的激光加工技术。孔径的形成可以通过单脉冲或多脉冲实现。
激光钻孔是利用高功率密度、短停留(低于激光切割)的脉冲热源进行钻孔的激光加工技术。孔径的形成可以通过单脉冲或多脉冲实现。与机械钻孔、电火花放电钻孔等传统钻孔技术相比,浅孔位置激光钻孔更经济。虽然基于切割设计的激光热源也可以用于钻孔,但基于钻孔设计的激光热源工作效率更高。同时,大功率、可重复的脉冲激光器可以切割一系列紧密相连的孔。一般来说,激光钻孔的直径一般在0.075 ~ 1.5mm之间(0.003 ~ 0.060英寸)。
激光制造的洞是干净的,有少量的重铸,这意味着熔化的金属可能会粘在洞的内部在钻过程中。当需要大孔径时,需要采用切割方式的激光束钻孔技术来获得所需孔径。在钻削过程中,首先使用射孔方式准备足够大小的孔,以便从这一点开始后续的切割过程。钻孔或穿透过程需要具有峰值功率和高气压的可重复脉冲激光束。工件穿透后,激光束可以通过降低峰值功率甚至变为无脉冲方式进行切割。
固态激光器波长较短,可实现高强度脉冲输出,因此更适合激光打孔,如钕:YAG激光器、钕:玻璃激光器和钕:红宝石激光器。在工程应用中,常采用Nd:YAG激光器对金属材料进行激光打孔(如图1所示)。二氧化碳激光器通常用于在陶瓷、复合材料、塑料或橡胶等非金属材料上开孔。
金属激光打孔需要脉冲激光聚焦功率密度为10^5 W/mm^2 (6.5 W/in)。^2乘以10^7 W/in ^2)或更多。当聚焦光束在切割过程中撞击到材料表面时,材料熔化挥发,熔化蒸发的金属被喷射出来,在工件上形成孔。一般来说,激光开口的深度是孔径的6倍。对于厚壁零件的激光开口,可能需要多个脉冲来实现材料的完全穿透。激光射孔技术可对厚达25mm的材料进行钻孔。


 

激光束的焦点
在激光打孔模式下,采用短焦距透镜将脉冲激光器的峰值功率光束聚焦到直径为0.6mm的点上,达到打孔所需的功率密度水平。
采用特定的谐振腔可以实现激光束的低散度。在钻孔过程中,低散度激光束改变了工作光束的反射传播,从而提高了孔的质量和深度。通过改变聚焦装置的孔径可以控制光束直径。因此,孔径可以用来改善聚焦光束的能量密度和光束的强度分布。这些原理对激光打孔的应用具有一定的参考意义。

 


激光打孔技术的优点
激光钻孔具有激光切割的大部分优点。当你需要孔直径小于0.5毫米(0.020英寸),激光钻井特别有益,和在传统工具无法进入区域开放期间,只需要让梁和材料表面形成一定角度的激光能达到吸入孔,有效避免干扰机械加工的结构破碎事件发生的影响。
1激光钻孔的其他优点如下:
2开门时间短
对自动化的适应性强
可用于耐火材料的穿透加工
与机械开口相比,工件与开口之间没有机械磨损

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