激光打孔應用
一、激光打孔的特點。
激光打孔是最早達到實用化的激光加工技術,也是激光加工的主要應用領域之一。隨著近代工業(yè)和科學技術的迅速發(fā)展,使用硬度大、熔點高的材料越來越多,而傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足某些工藝需 ..
一、激光打孔的特點。
激光打孔是最早達到實用化的激光加工技術,也是激光加工的主要應用領域之一。隨著近代工業(yè)和科學技術的迅速發(fā)展,使用硬度大、熔點高的材料越來越多,而傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足某些工藝需求。例如,在高熔點金屬鉬板上加工微米量級孔徑,在硬質碳化鎢上加工幾十微米的小孔;在紅、藍寶石上加工幾十微米的深孔以及金剛石拉絲模具、化學纖維的噴絲頭等。這一類的加工任務用常規(guī)的機械加工方法很難,有時甚至是不可能的,而用激光打孔則不難實現(xiàn)。激光束在空間和時間上的高度集中,可以將光斑直徑縮小到微米級從而獲得很高的功率密度,幾乎可以對任何材料進行激光打孔。 激光打孔技術與機械鉆孔、電火花加工等?状蚩资侄蜗啾,具有顯著的優(yōu)點: (1)打孔速度快,效率高,經(jīng)濟效益好。 (2)可獲得大的深徑比。 (3)可在硬、脆、軟等各種材料上進行。 (4)無工具損耗。 (5)適合于數(shù)量多、高密度的群孔加工。 (6)可在難以加工的材料傾斜面上加工小孔。 二、激光打孔的分類。 1.復制法。 激光束以一定的形狀及精度重復照射到工件固定的一點上,在和輻射傳播方向垂直的方向上,沒有光束和工件的相對位移。復制法包括單脈沖和多脈沖。目前一般采用多脈沖法,其特點是可使工件上能量的橫向擴散減至最小,并且有助于控制孔的大小和形狀。毫秒級的脈沖寬度可以使足夠的熱量沿著孔的軸向擴散,而不只被材料表面吸收。激光束形狀可用光學系統(tǒng)獲得。如在聚焦光束中或在透鏡前方放置一個所需形狀的孔欄,即可以打出異形孔。 2.輪廓迂回法。 加工表面形狀由激光束和被加工工件相對位移的軌跡決定。 用輪廓迂回法加工時,激光器既可以在脈沖狀態(tài)下也可以在連續(xù)狀態(tài)下工作。用脈沖方式時,由于孔以一定的位移量連續(xù)的彼此迭加,從而形成一個連續(xù)的輪廓。采用輪廓加工,可把孔擴大成具有任意形狀的橫截面。 三、激光打孔設備。 1.激光打孔用激光器。 激光器是激光打孔設備的重要組成部分,它的主要作用是將電源系統(tǒng)提供的電能以一定的轉換效率轉換成激光能。按激光器工作物質性質,可分為氣體激光器和固體激光器。用于打孔的氣體激光器主要有二氧化碳激光器,而用于打孔的固體激光器主要有紅寶石激光器、釹玻璃激光器和YAG激光器。 二氧化碳激光器有許多獨特的優(yōu)點,它的轉換效率高于其它激光器,可以為許多非金屬材料(如有機玻璃、塑料、木材、多層復合板材、石英玻璃等)所吸收。更為重要的是,二氧化碳激光器與其他激光器相比,可以進行大功率輸出。當與其他技術配合時,可以實現(xiàn)高速打孔,最高速度可達100孔/秒,這是其他激光器很難做到的。 雖然如此,但由于二氧化碳激光器的對焦、調光都不方便,設備一次性投資也比較大,在激光打孔設備中不及其他三種激光器應用普遍。 固體激光器以其獨特的優(yōu)點在激光打孔中得到廣泛的應用。它的主要優(yōu)點是:(1)輸出波長短。(2)輸出的光可用普通的光學材料傳遞。(3)整機體積小,使用維護方便,價格低于二氧化碳激光器。 2.激光打孔用機床。 |
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