激光打孔(论文)1

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1、激光打孔技术汪雷班级：120206学号：20121577摘要：激光打孔是最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。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需求，而用激光打孔则不难实现。激光朿在空间和吋间上的高度集屮，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得很高的功率密度，几乎可以对任何材料进行激光打孔。关键词：激光打孔1引言早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技

2、术有了很大进展,使用范围随之扩大。激光是一种因刺激产生辐射而强化的光。激光加工技术即利用激光与物质相互的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门技术。2激光打孔的特点激光打孔技术与机械钻孔、电火花加工等常打孔手段相比，具冇显著的优点:激光打孔速度快，效率高，经济效益好，激光打孔可获得大的深径比，激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进行，激光打孔无工具损耗，激光打孔适合于数量多、高密度的群孔加工，激光可在难加工材料倾斜而上加工小孔。3激光打孔的分类3.1复制法激光朿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，没有光朿和工件的相对位移

3、。复制法包括单脉冲和多脉冲。口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。激光朿形状可用光学系统获得。如在聚焦光朿屮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。3.2轮廓迂回法加工表面形状由激光朿和被加工工件相对位移的轨迹决定。用轮廓迂冋法加工吋，激光器既可以在脉冲状态下也可以在连续状态下工作。用脉冲方式吋，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。4影响打孔质量的主要参^激光打孔的

4、过程是激光和物质相互作用的极其复杂的热物理过程。因此，影响激光打孔质量的因素很多。为了获得高质量的孔，应根据激光打孔的一般原理和特点，对影响打孔质量的参数进行分析和了解。这些参数包括：激光脉冲的能量，脉冲宽度，离焦量，脉冲激光的重复频率，被加工材料的性质。5水松纸激光打孔5.1多棱镜转速对打孔结果的影响当走纸线速度固定不变时，由于多棱镜转速不同对打孔结果的影响和当复杂。分析如下：在激光器功率恒定情况下，多棱镜转速改变，激光器发岀的连续激光束经多棱镜扫描分光后形成的各路脉冲激光序列频率和应变化，各激光脉冲的占空比发生变化，从而每一个激光脉冲作用于水松纸上的时问与多棱镜转速变化前

5、不同。具体的说，当多棱镜转速升高时，各激光脉冲作用于水松纸上的时问减小；当多棱镜转速降低时，各激光脉冲作用于水松纸上的时问增加。在和同的走纸线速度下，激光脉冲作用的时问越匕，则在水松纸上由于蒸发作用打出的孔越大；反之打出的孔越小。另外，在和同走纸线速度下，多棱镜的转速对水松纸上打孔的孔问距也有重要影响。随多棱镜转速升高，水松纸上和邻孔的问距减小,多棱镜转速降低，和邻孔问距增加。5.2水松纸走纸线速度对打孔结果的影响水松纸走纸线速度是影响打孔结果的重要因素。为保证打孔后水松纸透气度的一致性，必须保证水松纸走纸线速度稳定。实验装置采用编码器进行线速度反馈，使水松纸走纸线速度不稳定

6、度小于1%。，在多棱镜转速稳定不变的情况下，打孔水松纸样品透气度随走纸线速度增加而减小，但不成线性关系。5.3研究发现激光打孔水松纸的速度可以达到每秒钟数万个孔或更多，而现有的脉冲激光器凋制频率还不能达到如此之高,故口前用于打孔的激光器一•般仍釆用连续C02激光器。光路变换系统的基木任务就是将连续激光器发出的连续波激光朿变换为脉冲激光序列。光路变换系统按其实现的不同方案可分为两种:通过机械斩光盘斩光变换和通过多棱镜扫描变换。6激光打孔的应用领域及应用举例激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电了仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已

7、由5年前的400w提高到了800w至lOOOw,W内R前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多足印刷线路板等行业的生产中。当加工“全陶瓷发动机”中的碳化硅或氮化硅等高硬度(相当于钢玉)、高熔点的脆性陶瓷件时，可采用多次重复打孔的办法，使孔的深径比达到25以上，这是通常加工方法无法办到的。此外，激光打孔过程为非接触加工过程，加工出来的工件表面清洁(原材料在加工时已被气化)、没宥污染，同时省去了机加工过程中所造成的铅头断裂、磨损、更换等麻烦。激光打