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1、毕业设计（论文）开题报告学生姓名：郑科城学号：专业：无机（光电材料）班级：光电1202设计（论文）题目：激光加工微孔工艺优化设计及其结构研究教师：王云龙2016年3月4日一、与本课题有关的国内外研究情况：激光打孔是一种最早达到实用化的激光材料加工技术。激光打孔技术具有精度高,通用性强,效率高,成本低及综合技术经济效益显著,已成为现代制造领域的关键技术之一。目前,工业发达国家激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。用激光打孔的零部件有飞机机翼、飞机防冰系统、航空涡轮发动机燃烧室及涡轮叶片、仪
2、表宝石轴承、集成电路基板、燃油泵、喷油嘴、过滤器、记忆装置的铁淦氧体薄片、接触透镜等。上世纪80年代的中、后期,以美国、德国为代表的工业发达的国家己将激光加工深微孔技术大规模的应用到飞机制造业等行业。美国通用电器公司在涡轮叶片、喷嘴、外罩等打出直径为0.127~1.27mm，深度为1524mm的小孔；美国一家发动机制造厂对涡轮发动机零件进行数万个冷却孔激光加工，孔径为0.25~1.25mm在透平压缩机燃料室衬砌里加工直径为1.17~12.5mm的小孔多个，且大多数孔对工件表面成25°角；英国的一家公司用高功率
3、的激光束精确可控的加工小孔,在0.05英寸厚的不锈钢和钦板上加工出孔径为0.025英寸的小孔35万个；原苏联基辅工学院用工业激光器在硬质合金毛坯上打中心孔,孔径为0.6~1.0mm，深度为6mm；瑞士某公司利用固体激光器给飞机涡轮叶片进行打孔,可以加工直径从20μm到80μm的微孔。进入上世纪90年代，激光打孔朝着多样化、高速度、孔径更微小的方向发展。例如,在飞机机翼上打上5万个直径为0.064mm的小孔,可以大大减少气流对飞机的阻力,取得节油的效果。丹麦一家公司研究出高速打孔技术,在3mm厚的不锈钢材料上以
4、65孔/秒的速度打孔,而在1mm厚的不锈钢上以100孔/秒的速度打出高质量的孔,以这样超级打孔的速度在1小时内可加工出以往需要5天才能打出的同样数量的孔；日本在1mm厚的氮化硅板上打出孔径0.2mm的孔,在0.05mm的陶瓷薄膜上加工出孔径0.02mm的孔；美国TRS公司利用激光打孔设备加工飞机防冰板上的群孔,孔径为0.06mm,每块板有3.5万个孔(防冰板尺寸为:1.8m×0.15m)；美国伯罗兹公司的电子元件分公司在制造一种自动扫描荧光屏时,利用激光在此屏幕的厚度为76.2μm的金属阴极上精密地打出直径为
5、50.8μm的微孔1.6万个,福特汽车用Robomatix400W激光加工系统,分成两束,在8轴龙门机床上,对Aerostor行李车车顶箱支架打孔,两路光束在30秒钟内各打5个孔；欧盟于1999年完成了旨在研究激光亚微米加工的BRITEEURAM计划,实现了借助激光亚微米加工的高精度微型零件和光学模具结构的大批量生产。其中包括用激光切割0.2mm厚、0.01mm宽的金属片,用激光在1mm厚的金属片上打直径为10μm的非锥形孔。近年来,激光打孔技术己经广泛应用于高密度印刷线路板微通道打孔及芯片封装设备中,最新的
6、世界微通道打孔信息显示,每年有超过万平方米的高密度多层印刷线路板是用激光来打孔的。日木丰桥技术科学大学成功完成了晶体玻璃二维激光打孔实验,此技术可用于实现只对加工孔的尖端部进行加工的三维打孔技术。国内近十年来,激光打孔技术发展也比较快,研究单位不断增加,应用领域不断扩大,激光打孔技术在拉丝模孔、手表宝石轴承孔、香烟水松纸孔、过滤筛孔、飞机发动机叶片群孔的加工中得到广泛的应用。1993年我国的科研人员用激光在8mm厚的硬质合金上打出孔径为0.01~0.6mm的深微孔而在多种非金属材料上如人造钻石、陶瓷、玻璃、人
7、类牙齿上打孔也相当的成功,孔径可达0.03mm,最小孔径可达到6μm,深度≥10mm,而且孔的圆度也较理想,但是在碳钢上利用激光打微孔的研究较少,尤其是系统研究含碳量对激光打孔质量影响的更少。随着激光打孔技术的不断深入,激光器输出参数及激光器的种类、激光加工机的类型等都有了长足的发展。国内外激光加工机生产技术日趋完善,激光打孔朝着多样化、高速度、孔径更微小的方向发展,一般激光打微孔的孔径是指上孔径小于0.5mm的孔。当前,激光打孔最常用的方法是采用Nd：YAG激光器以单脉冲方式进行打孔,其平均功率为350~5
8、00W,重复频率为30~100赫兹,脉冲能量为10J,环切一个孔的平均时间为4~10秒，脉宽为1ms,根据工业中的平均数据,单孔消耗能量为1200-1600焦耳。中国大恒公司研制的激光打孔机,单脉冲能量5J,重复频率1、2、5、10、25、50Hz；分档可调。平均功率100W；微机调控驱动X、Y平面工作台。电子部11所研制的激光针头打孔机,孔径0.13~0.2mm；连续工作大于16小时以上。但是由于
