激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。國內目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業(yè)的生產中。
目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主,也有一些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器。
激光束打孔機一般由固體激光器、電氣系統(tǒng)、光學系統(tǒng)和三坐標移動工作臺等四大部分組成。
1)固體激光器工作原理
當激光工作物質釔鋁石榴石受到光泵(激勵脈沖氙燈)的激發(fā)后,吸收具有特定波長的光,在一定條件下可導致工作物質中的亞穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)大于低能級粒子數(shù),這種現(xiàn)象稱為粒子數(shù)反轉。一旦有少量激發(fā)粒子產生受激輻射躍遷,就會造成光放大,再通過諧振腔內的全反射鏡和部分反射鏡的反饋作用產生振蕩,最后由諧振腔的一端輸出激光。激光通過透鏡聚焦形成高能光束照射在工件表面上,即可進行加工。
2)電氣系統(tǒng)包括對激光器供給能量的電源和控制激光輸出方式(脈沖式或連續(xù)式等)的控制系統(tǒng)。在后者中有時還包括根據加工要求驅動工作臺的自動控制裝置。
3)光學系統(tǒng)的功能是將激光束精確地聚焦到工件的加工部位上。為此,它至少含有激光聚焦裝置和觀察瞄準裝置兩個部分。
4)投影系統(tǒng)用來顯示工件背面情況,在比較完善的激光束打孔機中配備。
5)工作臺由人工控制或采用數(shù)控裝置控制,在三坐標方向移動,方便又準確地調整工件位置。工作臺上加工區(qū)的臺面用玻璃制成,因為不透光的金屬臺面會給檢測帶來不便,而且臺面會在工件被打穿后遭受破壞。工作臺上方的聚焦物鏡下設有吸、吹氣裝置,以保持工作表面和聚焦物鏡的清潔。
激光打微孔簡述
在元件上開個小孔是件很常見的事。但是,如果要求在堅硬的材料上,比如在硬質合金上打大量0.1毫米到幾微米直徑的小孔,用普通的機械加工工具怕是不容易辦到,即使能夠做,加工成本也會很高�,F(xiàn)有的機械加工技術在材料上打微型小孔是采用每分鐘數(shù)萬轉或者幾十萬轉的高速旋轉小鉆頭加工的,用這個辦法一般也只能加工孔徑大于0.25毫米的小孔。在今天的工業(yè)生產中往往是要求加工直徑比這還小的孔。比如在電子工業(yè)生產中,多層印刷電路板的生產,就要求在板上鉆成千上萬個直徑約為0.1~0.3毫米的小孔。顯然,采用剛才說的鉆頭來加工,遇到的困難就比較大,加工質量不容易保證,加工成本不低。早在本世紀60年代后,科學家在實驗室就用激光在鋼質刀片上打出微小孔,經過近30年的改進和發(fā)展,如今用激光在材料上打微小直徑的小孔已無困難,而且加工質量好。打出的小孔孔壁規(guī)整,沒有什么毛刺。打孔速度又很快,大約千分之一秒的時間就可以打出一個孔。