Aukštos-tikslios lazerinio gręžimo technologijos ir pramoniniai pritaikymai

Gręžimas lazeriu yra labai{0}}tikslus gamybos procesas, kurio metu naudojama didelio-galios-tankio impulsinė lazerio energija medžiagai ištirpinti ir išgarinti, suformuojant tikslias skylutes. Tiekiant intensyvią šiluminę energiją per itin trumpą impulsų trukmę, lazerinis gręžimas leidžia efektyviai pašalinti medžiagą su minimaliu šiluminiu poveikiu.

Palyginti su tradiciniu mechaniniu gręžimu, elektrinio išlydžio apdirbimu (EDM) ir elektrocheminiais metodais, lazerinis gręžimas yra labai ekonomiškas{0}}sprendimas, ypač seklioms mikro{1}} skylėms. Įprastų lazeriu{3}}išgręžtų skylių skersmuo svyruoja nuo 0,075 mm iki 1,5 mm (0,003–0,060 colio).

Kad būtų sukurtas itin-didelis tikslumas ir mikro-ypatybės, mažesnės nei sub-milimetrų skalės, šios technologijos yra plačiai integruotos į pažangiasmikro ir nano tikslumo lazerinio apdorojimo įranga.

Gręžimo proceso metu didelės-didžiausios-galios lazerio impulsai-susijungę su aukšto-slėgio pagalbinėmis dujomis-paveikia medžiagos paviršių. Lokalizuota medžiaga greitai išsilydo ir išgaruoja, o išlydytas metalas išstumiamas pagalbinėmis dujomis ir susidaro švari skylė.

• Kraštinių santykis:Standartinės lazeriu{0}}išgręžtos skylės kraštinių santykis (gylis-ir-skersmuo) yra maždaug 6:1.
• Storos{0}}skilties skverbtis:Storesniems komponentams taikoma kelių{0}}impulsų technika. Pažangios lazerinės sistemos gali gręžti medžiagas iki 25 mm storio.
• Perėjimas nuo gręžimo prie pjovimo:Kai reikia didesnių diafragmų, lazeris pirmiausia veikia gręžimo režimu, kad sukurtų bandomąją skylę, tada persijungia į pjovimo režimą (dažnai sumažinant didžiausią galią arba perjungiant į nuolatinę bangą), kad profiliuotų skylės geometriją.
• Skylės kokybė ir perdarytas sluoksnis:Gręžiant lazeriu išgaunamos tikslios skylės su minimaliu pakartotinio liejimo sluoksniu (vidinėje sienelėje yra plona sustingusio išlydyto metalo plėvelė).

Lazerio šaltinio pasirinkimas visų pirma priklauso nuo ruošinio medžiagos:

• Kietojo kūno-lazeriai (Nd:YAG, Nd: Glass, Ruby):Kietojo kūno{0}}lazeriai-, ypač Nd:YAG lazeriai-, pasižymintys trumpesniais bangos ilgiais ir didele didžiausia galia, yra metalų ir lydinių gręžimo pramonės standartas.
• CO₂ lazeriai:Naudojant ilgesnius bangos ilgius, CO₂ lazeriai puikiai gręžia nemetalines medžiagas, įskaitant keramiką, kompozitus, polimerus ir gumą.

Kai skylės-sienos kokybė ir pakartotinio išdėstymo sluoksniai nusprendžia, kad bus arba nepavyks, impulso plotis tampa lemiamu kintamuoju -femtosekundės, palyginti su nanosekundės gręžimo kokybeparodo skirtumą tarp identiškų ruošinių.

Norint pasiekti reikiamą galios tankį,-paprastai viršijantį 10⁵ W/mm² -, optinė sąranka turi būti tiksliai sukonfigūruota:

• Trumpo židinio nuotolio objektyvai:Trumpo židinio nuotolio optika sukoncentruoja spindulį iki 0,6 mm (ar mažesnio) dydžio taško, maksimaliai padidindama energijos koncentraciją.
• Mažos divergencijos rezonatoriai:Specialūs lazeriniai rezonatoriai sukuria mažo{0}}divergencijos pluoštus, pagerindami pluošto sklidimą, skylės gylį ir smailėjimo kokybę.
• Diafragmos valdymas:Spindulio diafragmos reguliavimas leidžia operatoriams pritaikyti energijos paskirstymo ir intensyvumo profilius konkrečioms skylių geometrijoms.

Lazerinis gręžimas ne tik dalijasi bendrais lazerinio apdorojimo pranašumais, bet ir turi išskirtinių gamybos pranašumų:

• Ne{0}}kontaktinis apdirbimas:Pašalina mechaninį įtempį, įrankių susidėvėjimą ir grąžto lūžimą.
• Kampinis ir sunkiai pasiekiamas{0}}-gręžimas:Leidžia matyti--matymo liniją pasvirusiais kampais, leidžianti sukurti skylutes esant siauroms vidinėms geometrijoms be mechaninių trukdžių.
• Aukščiausias efektyvumas:Užtikrina žymiai greitesnį ciklo laiką nei įprastiniai mechaniniai arba EDM metodai.
• Sunkiai{0}}apdirbamos-medžiagos:Lengvai gręžia superlydinius, grūdintus metalus, keramiką ir trapias medžiagas.
• Sklandus automatikos integravimas:Lengvai integruojamas į kelių{0}}ašių CNC sistemas ir robotizuotas gamybos linijas.