激光打孔是很早達到實用化的激光加工技術,也是激光加工的主要應用領域之一。硬度大、熔點高的材料傳統的加工方法已不能滿足某些工藝要求。這一類的加工任務用常規機械加工方法很困難,有時甚至是不可能的,而用激光打孔則不難實現。
激光束在空間和時間上高度集中,利用透鏡聚焦,可以將光斑直徑縮小到微米級從而獲得105-1015W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度幾乎可以在任何材料實行激光打孔,與其它方法如機械鉆孔、電火花加工等常規打孔手段相比,具有打孔速度快,效率高,經濟效益好等特點。由于激光打孔是利用功率密度為l07-109W/cm2的高能激光束對材料進行瞬時作用,作用時間只有10-3-10-5s,因此激光打孔速度非常快。將高X能激光器與高精度的機床及控制系統配合,通過微處理機進行程序控制,可以實現高X率打孔。在不同的工件上激光打孔與電火花打孔及機械鉆孔相比,效率提高l0-1000倍。
常見的打孔加工一般有兩種方法:
1、復制法。
激光束以一定的形狀及精度重復照射到工件固定的一點上,在和輻射傳播方向垂直的方向上,沒有光束和工件的相對位移。
復制法包括單脈沖和多脈沖。目前一般采用多脈沖法,其特點是可使工件上能量的橫向擴散減至最小,并且有助于控制孔的大小和形狀。毫秒級的脈沖寬度可以使足夠的熱量沿著孔的軸向擴散,而不只被材料表面吸收。
激光束形狀可用光學系統獲得。如在聚焦光束中或在透鏡前方放置一個所需形狀的孔欄,即可以打出異形孔。
2、輪廓迂回法。
加工表面形狀由激光束和被加工工件相對位移的軌跡決定。
用輪廓迂回法加工時,激光器既可以在脈沖狀態下也可以在連續狀態下工作。用脈沖方式時,由于孔以一定的位移量連續的彼此迭加,從而形成一個連續的輪廓。采用輪廓加工,可把孔擴大成具有任意形狀的橫截面。