新浪微博|騰訊微博|收藏本站|網(wǎng)站地圖歡迎光臨武漢紐瑞德特種氣體有限公司!

氦氣,氖氣,六氟化硫等特種氣體,紐瑞德專業(yè)!中國特種氣體供應(yīng)首選品牌
23年資深專家創(chuàng)辦  國家科研單位指定供應(yīng)商

全國服務(wù)熱線:4006277838
紐瑞德感謝客戶對其大力支持
當(dāng)前位置:首頁 » 紐瑞德資訊 » 氣體指南 » 準(zhǔn)分子激光材料加工--打孔

準(zhǔn)分子激光材料加工--打孔

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時間:2022-10-14 13:54:00【

 在材料加工中,鉆孔是激光在工業(yè)中最早的應(yīng)用之一。當(dāng)時使用紅寶石激光器是因為它們具有敏銳的啟動特性。目前,脈沖Nd:YAG激光器主要用于大量鉆井作業(yè)。

作為一種合適的技術(shù),激光鉆孔主要用于鉆取薄膜冷卻孔。它用于鉆削燃氣輪機部件,如葉片、葉片、燃燒室、加力燃燒室和其他部件,如燃油柴油發(fā)動機噴油器和金屬絲擠壓用硬模具。盡管激光鉆孔速度很快,但它仍然必須與電火花加工(EDM)技術(shù)競爭,因為旋轉(zhuǎn)空心電極和直線電機高壓供油技術(shù)的發(fā)展大大提高了EDM的鉆孔速度,即從質(zhì)量角度來看,該加工技術(shù)的性能優(yōu)于激光打孔。

激光打孔優(yōu)于電火花加工的優(yōu)點是,激光不依賴于材料的導(dǎo)電性。由于相對較高的熱輸入,激光加工不適合鉆削陶瓷涂層部件。

脈沖激光通常用于鉆井作業(yè)。其平均性能取決于以下比率:

路面。Pp.tp*與p

在這里:

Pp=峰值功率[kW]

Tp=脈沖寬度[ms]

v P=脈沖頻率[Hz]

對于給定的平均功率,峰值功率、脈沖寬度和脈沖頻率有無數(shù)種可能的組合,并且至少一種組合可以提供最佳處理結(jié)果。長脈沖會導(dǎo)致低峰值功率,因此材料只能在加熱過程中熔化而不被移除。如果脈沖寬度較短且頻率較低,則峰值功率非常高。然而,由于曝光時間短,只有一層很薄的材料被燒蝕剝離。

準(zhǔn)分子激光鉆孔

由于它們的波長比Nd:YAG激光器的波長短,因此準(zhǔn)分子激光器比Nd:YAG激光器更容易被金屬吸收。短波長使準(zhǔn)分子激光器更適合于鉆取小直徑的孔。然而,鉆小孔時的材料去除成為一個限制因素。

傳統(tǒng)準(zhǔn)分子激光器的脈沖寬度為10到20ns。在研究脈沖寬度對鉆孔效率和質(zhì)量的影響時,Schoondebeek2使用了高達μ的XeCl 308nm激光器。研究發(fā)現(xiàn),在長脈沖(104 ns)和高峰值功率(15 kW)下可以獲得最佳的鉆井質(zhì)量。他還發(fā)現(xiàn),當(dāng)累積能量固定時,單個104納秒脈沖的效率高于12 9納秒脈沖。

效率是不同的,因為熱能必須從材料的表面轉(zhuǎn)移到內(nèi)部。這項研究的另一個結(jié)果是,即使在激光脈沖停止后,孔中的材料仍會放電。對于0.65mm厚的哈氏合金X金屬板,材料去除沒有停止到0.1 ms,這比脈沖寬度的典型值長100倍。另一方面,脈沖寬度比用于鉆孔的傳統(tǒng)Nd:YAG激光器短,因此熱影響區(qū)域很小。同時,功率密度將更高。這樣,更多的材料在氣相中被去除,從而導(dǎo)致形成層的厚度減小。所有這些影響都有助于提高鉆井過程的質(zhì)量。

梁剖面圖

通常,待鉆孔的橫截面為圓柱形,而準(zhǔn)分子激光的原始光束為矩形。打圓孔的一個簡單方法是使用防曬霜。一個或多個鏡頭用于在材質(zhì)表面上映射遮光罩。這種方法的缺點是只使用了部分激光能量;在許多情況下,僅使用30%或更少的爆炸功率。一種更有效的光束整形方法是使用Biesheuvel的方法3,通過全息技術(shù)聚焦光束,可以達到90%的效率。全息照相也可以得到不同的光束形狀。全息分束器可以用來鉆多個孔,也可以獲得圓形光束來鉆直徑較大的孔。

沖壓應(yīng)用程序

激光在陶瓷涂層表面鉆孔時,會遇到涂層剝落的問題。由于其短脈沖寬度,準(zhǔn)分子激光可以穿透涂層而不會剝落。