随着近代工业和科学技术的迅速发展,使用硬度大、熔点高的材料越来越多,而传统的加工方法已不能满足某些工艺要求。这一类的加工任务用常规机械加工方法很困难,有时甚至是不可能的,而用激光打孔则不难实现。激光束在空间和时间上高度集中,利用透镜聚焦,可以将光斑直径缩小到微米级从而获得105-1015W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可以在任何材料实行激光打孔。
激光打孔过程是激光和物质相互作用的热物理过程,它是由激光光束特性(包括激光的波长、脉冲宽度、光束发散角、聚焦状态等)和物质的诸多热物理特性决定的。激光打孔的方式最初阶段一般都必须先用激光在板材上穿一个小孔,然后再从小孔处开始切割。在厚板切割中,穿孔不好容易造成切割、加工不良。下面本文将对穿孔打孔的加工特性进行说明。
脉冲穿孔
脉冲穿孔的原理是采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,通常采用空气或氮气作为辅助气体。每段脉冲激光都会产生小的微粒喷射,并逐步深入,直至穿透板材,因此厚板穿孔时间较长。
爆破穿孔
爆破穿孔的工作原理是材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑,然后由与激光束同轴的气流很快将熔融材料去除形成一个孔。孔的大小与板材厚度有关,爆破穿孔平均直径通常为板材厚度的一半。对较厚的板材进行爆破穿孔,孔径会较大且不圆,因此爆破穿孔通常需要在废料区上进行。
对比这两种穿孔方法:脉冲穿孔的穿孔质量要比爆破穿孔好,但由于穿孔时间长,脉冲穿孔成本要更高一些。
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