激光打孔机工作原理

牧睿机械

　　激光打孔机的工作原理基于激光与被加工材料相互作用引起的物态变化形成的热物理效应，以及各种能量变化产生的综合结果。以下是其工作原理的详细分析：

　　激光打孔机通过将高能量密度的激光束聚焦在材料表面，使材料迅速熔化和气化，从而形成孔洞。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10的5次方~10的15次方W/cm2的激光功率密度，这种高功率密度几乎可以对任何材料进行激光打孔。

　　打孔过程中的物理变化：

　　1、熔化和蒸发：在激光打孔时，功率密度很高的短脉冲激光在很短时间内向工件传导了巨大能量，使工件材料被熔化和蒸发。脉冲能量越高，被熔化和蒸发的材料就越多。

　　2、蒸汽压力：在蒸发过程中，孔眼中的材料体积急剧膨胀，产生了很大的压力，这个蒸汽压力将熔化的工件材料从孔眼中推出。

　　3、升华现象(皮秒激光器)：用皮秒激光器的超短脉冲激光进行加工时，工件材料未经熔化就直接从固态变为气态，即发生了升华现象，工件不会被加热。

　　不同的激光打孔工艺：

　　1、旋切钻孔：利用冲击打孔工艺打出一个初始孔，然后激光器在工件上方几个越来越大的环形轨道中移动，将初始孔扩大。在这个过程中，绝大部分的工件材料熔体被向下从孔眼中推出。

　　2、螺旋打孔：不生成起始孔，在开始发射激光脉冲时，激光器在工件上方的一个环形轨道中移动，使很多材料向上溢出。激光器的运动轨迹如同一个螺旋楼梯，逐渐向下伸。如果激光已经穿透了工件材料，则激光器还要再转几圈，目的是将孔眼的底侧扩大，使边缘更加平滑。

　　3、单脉冲打孔和冲击打孔：在最简单的情况下，脉冲能量相对比较高的单脉冲激光束生成孔眼。通过这种方式，可以非常快地生成很多孔眼。在冲击打孔时，由脉冲能量和脉冲周期很小的多脉冲激光束生成孔眼。这个打孔工艺所产生的孔眼比单脉冲打孔深度更大、加工更精确，并且可以使孔眼直径比较小。

　　激光打孔的特点：

　　1、精度高：激光打孔能够实现微米级别的孔径控制，确保每一个孔的尺寸均匀一致。

　　2、效率高：激光打孔的加工速度非常快，能够在极短的时间内完成大量微孔的加工。

　　3、非接触式加工：激光打孔是非接触式的，不会对材料施加机械应力，避免了材料的变形和损伤。

　　4、无毛刺和高光洁度：激光打孔后的孔洞边缘光滑，无需进行二次加工处理，直接满足高光洁度要求。

　　5、小热影响区：激光打孔的能量集中在小区域，加工时的热影响区极小，避免了材料的热变形。

wenzi911

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劳资蜀道山

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