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打孔

在激光打孔时,激光束在不同材料中无接触地产生尺寸很小或者较大的孔眼。

在激光打孔时,功率密度很高的短脉冲激光在很短时间内向工件传导了巨大能量。这样就使工件材料被熔化和蒸发。脉冲能量越高,被熔化和蒸发的材料就越多。在蒸发过程中,孔眼中的材料体积急剧膨胀,产生了很大的压力。这个蒸汽压力将熔化的工件材料从孔眼中推出。

用皮秒激光器的超短脉冲激光进行加工尤其特殊。在这个过程中,工件材料未经熔化就直接从固态变为气态,即发生了升华现象,工件不会被加热。

随着时间的推移,人们根据这个基本原理研制出了几种不同的激光打孔工艺:

Einzelpulsbohren (links) und Perkussionsbohren (rechts).

单脉冲打孔和冲击打孔

在最简单的情况下,脉冲能量相对比较高的单脉冲激光束生成孔眼。通过这种方式,可以非常快地生成很多孔眼。在冲击打孔时,由脉冲能量和脉冲周期很小的多脉冲激光束生成孔眼。这个打孔工艺所产生的孔眼比单脉冲打孔深度更大、加工更精确。此外,冲击打孔工艺可以使孔眼直径比较小。

Trepanierbohren

旋切钻孔

在旋切钻孔时,同样由多脉冲激光束生成孔眼。首先,激光器利用冲击打孔工艺打出一个初始孔。然后激光器在工件上方几个越来越大的环形轨道中移动,将初始孔扩大。在这个过程中,绝大部分的工件材料熔体被向下从孔眼中推出。

Helixbohren

螺旋打孔

与钻孔工艺不同,螺旋打孔时不生成起始孔。在开始发射激光脉冲时,激光器在工件上方的一个环形轨道中移动。使很多材料向上溢出。激光器的运动轨迹就如同一个螺旋楼梯,逐渐向下伸。在这个过程中可以一直引导焦点的位置,使其始终位于孔眼的底部。如果激光已经穿透了工件材料,则激光器还要再转几圈。目的是将孔眼的底侧扩大,使边缘更加平滑。利用螺旋打孔,可以生成尺寸和深度大、加工质量高的孔眼。

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