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激光打孔的原理和优点是什么?
- 2017-07-14-

  激光打孔本质上是一种将激光束聚焦在工件上,将光能转化为热能的热加工方法。

  激光打孔过程是激光脉冲辐射在工件材料上产生一定流量密度的作用过程,即材料的熔化、气化和以固相形式抛撒一些材料的过程。在辐射脉冲开始时,气相会飞出,具有射流特性。随后,随着孔径和深度的增加,飞屑中大部分为材料熔化。熔化的液体物质形成在孔的侧壁和底部,并被蒸汽的残余压力挤出。当脉冲接近末端时,由于激光能量通量的最大密度的降低,飞溅的排放将被减少,能量通量密度将进一步降低。首先,碎片中的液相将占主导地位。当能流密度接近材料开始破坏的相同值时,只会形成表面焊接。当激光脉冲结束时,工件会形成凹坑。在激光脉冲的连续作用下,凹坑将逐渐加深和增大。在适当的时候,会形成一个小孔。

  激光打孔的优点

  与传统打孔技术相比,激光打孔机具有以下优点:

  (1)激光打孔速度快、效率高、经济效益好。

  (2)激光钻削可获得较大的深径比。

  (3)可对硬、脆、软等材料进行激光打孔。

  (4)激光钻削,无刀具损耗。

  (5)激光打孔适用于大批量、高密度的群孔加工。

  (6)在难加工材料的斜面上用激光加工小孔。

  (7)激光打孔对工件夹紧要求简单,易于实现在线自动生产线。

  (8)激光打孔容易在复杂形状零件上打孔,或在真空中打孔。

  由于激光打孔具有单色性、相干性和平行性等优点,被应用于材料加工领域,形成了一种新型的激光加工产业。激光的时空控制非常好。它对加工对象的材料、形状、尺寸和加工环境具有很大的自由度。与计算机数控技术相结合,可以形成高效的自动加工设备。广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等重要部门,经过不断的研发,在提高劳动生产率、产品质量、自动化、无污染、降低材料消耗等方面发挥了重要作用。激光已广泛应用于切削、焊接、表面工程技术、非金属材料和硬质合金加工等领域。激光熔覆是在基体表面添加熔覆材料,并利用高能量密度激光束照射加热,使熔覆材料与基体表面的薄层熔化,并迅速凝固,从而与冶金结合形成基体表面的熔覆层场。

  激光打孔熔覆具有激光束能量密度高、加热速度快、对基体的热冲击小、工件变形小等优点;控制激光的输入能量可以将基体的稀释效应限制在很低的程度(一般为2%-8%),从而保持优异的性能。激光熔覆层与基体结合牢固(冶金性好,熔覆层组织细小)。近十年来,激光熔覆技术越来越受到材料表面改性的重视。