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利用短脉冲激光器进行精确螺旋状钻孔
发布时间:2021-05-14
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本文摘要:电子元件、医疗设备、传感器、计算机、航空电子等设备的制造商必须一些零件,它们具备微型尺寸,简单的外形和小孔形状。纺织工业用于的喷丝头和火车柴油机的喷油嘴就是这样的例子,这两个实例都是金属零件,在上面铁环了细致的小孔。这些典型的小孔尺寸为50-100m,小孔深度约2mm。 与线切割静电加工,化学转印,机械加工/切割成,电铸,以及其他加工技术比起,激光纸带设备的性能要好,这是因为激光加工所谓接触式的,并且更加灵活性。

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电子元件、医疗设备、传感器、计算机、航空电子等设备的制造商必须一些零件,它们具备微型尺寸,简单的外形和小孔形状。纺织工业用于的喷丝头和火车柴油机的喷油嘴就是这样的例子,这两个实例都是金属零件,在上面铁环了细致的小孔。这些典型的小孔尺寸为50-100m,小孔深度约2mm。

  与线切割静电加工,化学转印,机械加工/切割成,电铸,以及其他加工技术比起,激光纸带设备的性能要好,这是因为激光加工所谓接触式的,并且更加灵活性。此外,加工过程蒙受的容许更加较少,不必须展开便宜的废弃物处置,工具的成本也更加合理。

与静电加工比起,激光纸带需要获得更高的长度直径比,此外,它需要对各种材料展开纸带,还包括陶瓷,硅,钻石和聚合物。图1用作纸带的光学装置  由于用于了灵活性的激光光束来扫瞄,甚至非圆形且具备简单外形的小孔都可以获得。在生产尺寸较小的孔的方面,早已有一系列非认识、无摩擦的技术,它们用于了密切探讨的光束,这些技术早已在微电子生产工艺和发动机零件的生产中创建了一定地位。如果小孔必需是圆锥形,将遇上尤其的艰难,因为在纸带方向上直径大大在减少。

这种几何形状在一些零件中是必须的,比如燃烧室组件,它们从偏移是无法超过的。Fraunhofer激光技术研究中心(ILT)的科学家早已研发了这样的纸带技术,用于了一种新型的准确纸带的光学装置,它需要获取很高的扫瞄速度,且能获得的小孔几何准确率更高。

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图260m的小孔  用于激光辐射来纸带早已在各种工业应用于中已奠定其地位。激光技术从手表工业首先开始其应用于。当必须在节约能源条件下获得高深宽比的小孔时,比如在气体涡轮机生产中的加热小孔,或者在燃料供给系统中的过滤器,都用于了激光,它已沦为一个广泛的工具。在这些应用于中,应用于脉长为几个微秒的单脉冲展开激光钻孔或者冲击钻孔需要获得的钻孔速度较高。

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但是因为激光加工主要是个冷却过程,激光钻孔造成孔内残余有熔融层。由高强度的激光脉冲熔融或者汽化的材料在被自己的蒸汽传输过来以前,不会在孔壁上凝固或者重铸。

在冲击钻孔中更是如此,这里激光束没移动,总是打在同一个地方,这造成所产生的熔融体积相当大。更加较短的脉冲(在飞秒和皮秒量级)所产生的热渗透深度更加深,然而依然不会残余熔融层。但是,用于这类激光器时,生产率很低,这是因为在脉冲能量低的情况下,激光功率过于。

  用于称作螺旋式纸带/穿孔法的纸带技术就可以解决这些质量和生产率方面的容许。在这个技术中,用于了密切探讨的短脉冲激光束,沿着中心点转动,严苛的描绘出小孔的几何外型。纸带过程中,每一小部分材料陆续的被冷却,范围限定版得很好的激光脉冲被转动和重合用于。用于这项纸带技术时,在整个纸带过程中,孔壁仍然被冷却,这就制止了新的凝结的过程和白色厚层的产生。

用于了这项技术,甚至在纳秒范围的长脉冲也可以被用于,从而使得较大量材料的冷却和更高的生产率沦为有可能,需要获得用于皮秒脉冲才能获得的效果。螺旋式纸带的光学装置各不相同激光束的可探讨性,它需要在厚度为1mm的材料上投出直径约30微米的圆形小孔。


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