激光打孔是很早达到实用化的激光加工技术,也是激光加工的主要应用领域之一。硬度大、熔点高的材料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,与其它方法如机械钻孔、电火花加工等常规打孔手段相比,具有打孔速度快,效率高,经济效益好等特点。由于激光打孔是利用功率密度为l07-109W/cm2的高能激光束对材料进行瞬时作用,作用时间只有10-3-10-5s,因此激光打孔速度非常快。将高X能激光器与高精度的机床及控制系统配合,通过微处理机进行程序控制,可以实现高X率打孔。在不同的工件上激光打孔与电火花打孔及机械钻孔相比,效率提高l0-1000倍。
常见的打孔加工一般有两种方法:
1、复制法。
激光束以一定的形状及精度重复照射到工件固定的一点上,在和辐射传播方向垂直的方向上,没有光束和工件的相对位移。
复制法包括单脉冲和多脉冲。目前一般采用多脉冲法,其特点是可使工件上能量的横向扩散减至最小,并且有助于控制孔的大小和形状。毫秒级的脉冲宽度可以使足够的热量沿着孔的轴向扩散,而不只被材料表面吸收。
激光束形状可用光学系统获得。如在聚焦光束中或在透镜前方放置一个所需形状的孔栏,即可以打出异形孔。
2、轮廓迂回法。
加工表面形状由激光束和被加工工件相对位移的轨迹决定。
用轮廓迂回法加工时,激光器既可以在脉冲状态下也可以在连续状态下工作。用脉冲方式时,由于孔以一定的位移量连续的彼此迭加,从而形成一个连续的轮廓。采用轮廓加工,可把孔扩大成具有任意形状的横截面。