Введение в лазерную буровую технологию

Лазерное бурение - это технология лазерной обработки, которая использует импульсный источник тепла с высокой плотностью мощности и короткое пребывание (ниже лазерной резки) для сверления. Формирование апертуры может быть достигнуто одним импульсом или несколькими импульсами. По сравнению с традиционными буровыми технологиями, такими как механическое бурение, электрохимия и электрические искры, лазерное бурение - это более экономичная технология бурения при обработке мелких отверстий. Хотя лазерный источник тепла на основе конструкции резания также может быть использован для сверления, более эффективно использовать источник лазерного тепла на основе конструкции сверления. В то же время эта мощная мощная, повторяющийся импульсный лазер может реализовать лазерную резку путем обработки серии тесно связанных небольших отверстий. Вообще говоря, диаметр лазерного сверления обычно составляет от 0,075 до 1,5 мм. (0,003 ~ 0,060 дюйма).

Небольшие отверстия, приготовленные лазером, чистыми и сопровождаются небольшим количеством перемокающего слоя, что означает, что расплавленный металл может придерживаться внутренней стенки небольших отверстий во время процесса сверления. Когда требуется большая диафрагма, для получения требуемой апертуры необходима технология бурения лазерного луча в режиме резания. В процессе штамповки сначала используйте режим штамповки для приготовления небольших отверстий достаточного размера, так что последующий процесс резания начинается отсюда. Процесс бурения или проникновения требует повторяющегося импульсного лазерного луча с высокой пиковой мощностью и высоким давлением воздуха. После того, как заготовки проникают, лазерный луч сводит пика или даже преобразует в пульсъемный режим для достижения резки.

Твердый государственный лазер имеет короткую длину волны и может достигать высокоинтенсивных импульсных выходов, поэтому он более подходит для лазерного бурения, таких как Nd: YAG-лазер, Nd: стеклянный лазер и Nd: Ruby Laser. В инженерных приложениях Nd: YAG-лазеры часто используются для лазерного сверления металлических материалов (как показано на рисунке 1). Лазеры CO2 обычно используются для открытия отверстий в неметаллических материалах, таких как керамика, композиты, пластмассы или резина.

Лазерное сверление металлических материалов требует импульсного лазера, а плотность мощности фокусировки луча должна быть выше 10 ^ 5 Вт / мм ^ 2 (6,5 Вт / в. ^ 2 × 10 ^ 7 Вт / в. ^ 2). Во время процесса резания сфокусированный пучок попадает на поверхность материала, материал расплавляется и расточен, а расплавленный и испаренный металл будет выброшен, тем самым образуя отверстие в заготовке. Вообще говоря, глубина лазерного отверстия обычно 6 раз упертуру. Для лазерного бурения толстостенных деталей могут потребоваться несколько импульсов для достижения полного проникновения материала. Технология лазерной бурения может достигать до 25 мм, толстым материалом бурения.

Фокусировка лазерного луча

В режиме лазерного бурения необходимо использовать ближний объектив с короткими фокусными длинами, чтобы сосредоточиться на высокой пиковой мощности пульса импульсного лазера на месте порядка 0,6 мм в диаметре для достижения уровня плотности мощности, необходимого для сверления.

Низкое расхождение лазерного луча может быть достигнута удельным лазерным резонатором. Во время процесса бурения лазерный луч с низким расхождением изменяет отражение и распространение луча во время работы, тем самым улучшая качество и глубину бурения. Диаметр луча может контролироваться путем изменения апертуры фокусирующего устройства. Следовательно, апертура может быть использована для повышения плотности энергии фокусированного луча и увеличивает распределение интенсивности луча. Эти принципы имеют определенную ссылочную значимость для применения лазерного бурения.

Рисунок 1: Использование ND: YAG-лазер для открытия смазочных отверстий на поршневой стержене двигателя

Преимущества технологии лазерной бурения

Лазерное бурение имеет большинство преимуществ лазерной резки. Когда требуемый диаметр отверстия составляет менее 0,5 мм (0,020 дюйма), особенно выгодное, лазерное бурение особенно выгодно, а при открытии отверстия в области, которая не может быть доступна обычными инструментами, лазерный луч может быть достигнут только путем формирования определенного угла между луч и поверхность материала. Потребление и штамповка могут эффективно избежать возникновения измельчающих инцидентов, вызванных структурными помехами во время механической обработки.

Преимущества другого лазерного бурения следующие:

Время открытия короткого отверстия

Сильная адаптивность автоматизации

Может использоваться для обработки проникновения труднодоступных материалов

По сравнению с механическим бурением нет механического истирания между заготовкой и заготовкой во время процесса бурения