Перспектива развития лазерного бурения

  18 Apr , 2022         Chris         8455

 На буровые приложения приходится около 5% от общего объема рынка применения лазерного материала. Повышение производительности привело к нескольким стратегиям бурения, связанным с лазерами (горячее и абляционное бурение), обработкой лучей, спектрофотометрией и обработкой заготовок, что способствовало общей эффективности процесса и повышению производительности. 

  Приложения, требующие перфорации включают охлаждение отверстий в реактивных двигателях или газовых турбин, отверстия смазки в компонентах трансмиссии, отверстия для насадки, воздухоносные и душевные отверстия для сопла и т.д. Есть также отверстия в ситеки, экраны и трансмиссии сепараторы, средства для пищевых продуктов и химических веществ, и отверстия в отливки. 

   Слепые отверстия используются в хирургических иглах и в предварительно вырезанной стадии, используемой для сегмента хрупких материалов, что в настоящее время является стандартом в изготовлении соединительных стержней, подшипников и керамики, а также сапфировых субстратов. Другие применения включают нефтедобывающие ямы или медицинские имплантаты для поверхностной смазки, а также развивающиеся рынки для контактной обработки кристаллических солнечных элементов или полупроводников. В этой бумаге диаметр сквозного отверстия составляет от 0,01 до 1,5 мм, а соотношение глубины и диаметра между глубиной и диаметром составляет от 1 до 30.В зависимости от применения отверстия имеют различные геометрические формы, начиная от цилиндров до конусов, канавок или конкретных форм. 

   Основная задача, стоящая сегодня, заключается в сочетании высокой производительности с растущим спросом на более высокие геометрические допуски, при одновременном снижении побочных эффектов в обработке. На каждом заготовке пробурено всего несколько отверстий, а время бурения очень короткое, что довольно сложно с точки зрения системного проектирования. С другой стороны, необходимо принять эффективную стратегию бурения в трудоемкой обработке отверстий с высоким коэффициентом глубины и диаметра, так как в каждой заработах пробурены сотни отверстий. 

   Промышленное лазерное бурение можно разделить на монопульс или пунш, удар или спиральный удар. Импульсные твердотельные лазеры или модулированные/импульсные волоконные лазеры используются в этих приложениях с импульсными интервалами обычно между микросекундами (термальные импульсы) и пикосекундами (нетермальными импульсами). Как правило, отверстия с более низкими требованиями к качеству и более высоким коэффициентом глубины и диаметра обычно обрабатываются с помощью тепловых импульсов. Лампа накачкой лазер может обеспечить такие импульсы с типичной частотой повторения импульса ниже 5kHz.High качества отверстия могут быть разработаны коротким импульсным лазером с частотой повторения более 100 кГц.        

   Высокоскоростной, слой за слоем "петля" перфорации становится все более популярным с высокой яркостью полупроводниковых диодов насосных твердотельных лазеров или cw режим волокна лазеров с использованием передовых технологий рулевого пучка, таких как быстрая точность вращающихся оптических элементов или осцилляторов для обработки тонких материалов толщиной менее 1 мм.

   Для всех горячих процессов штамповки, производительность должна скомпрометировать качество, особенно в случае возможных побочных эффектов тепловых эффектов (таких как переделывания и микрокрекинга).

Монопульс штамповки

   Отверстия диаметром от 0,015 до 1,2 мм могут быть обрабатываемы с помощью лампы накачкой импульса промышленного Nd:YAG твердого государственного лазера с значением M2 между 3 и 60.Рисунок 2 показывает качественный диапазон, учитывая производительность в качестве функции коэффициента глубины и диаметра и диафрагмы. Когда соотношение глубины и диаметра составляет 10, оно было отмечено на рисунке. Предел производительности высокочастотного лазера мощности указывается существующей частотой повторения импульса. Иллюстрация (a) на рисунке 2 показывает 0,5 мм толщиной фильтр автомобиля из нержавеющей стали с до 1200 отверстий диаметром 0,05 мм. Отверстия обрабатываемы за 2 секунды. Эта производительность достигается на предпосылке быстро вращающегося вала и других вспомогательных средств (таких как скобки) для достижения повторного отверстия обработки геометрической точности и избежать заусенцев. Иллюстрация b) представляет собой часть кофемашины из нержавеющей стали диаметром 0,25 мм (коэффициент глубины-диаметра 2,5), пробуренную со скоростью 30 отверстий в секунду. Поршневое кольцо с отверстиями диаметром 0,7 мм обрабатываемо на 30 отверстий в секунду с помощью лазера мощностью 500 ватт (импульсная пиковая мощность 30 кВт). Типичные допуски варьируются от 5% до 10%.