激光打孔

应用领域包括制衣、 制鞋、工艺品礼品制 作、机器设备、零件 制作等。借助激光这 种高效能手段进行印 版制作，是印前处理 及制版领域长期不懈 努力的目标。在计算 机图文信息处理的基 础上，使用激光对胶 片和胶印印版的图文 记录输出是目前最常 见的及最有发展前途 的胶印制版方法。
• 由于蒸气总是先从熔融的阻坑内部向外喷 射，起始阶段必然会形成较大的立体角， 故用激光打出来的孔，总是具有一定的锥 度，其激光束入口端星喇叭形。激光打孔 是在极短的时间内完成的，孔的形成是材 料在高功率密度激光束的照射下产生的一 系列热物理现象枢互作用的结果。在高能 激光的照射下，材料的蒸发和熔化是激光 打孔成形的两个基本过程。其中孔深的延 伸主要决定于蒸发；孔径的扩展主要决定 于孔壁的熔化，以及剩余蒸汽压力将熔融 材料的喷射排除。
• 多脉冲激光打孔使用很普遍，它是采用一组 重复周期远远大于材料凝固时间的极短脉冲 光束来进行打孔加工，由于多次脉冲激光能 量的不断积累，使照射区内的材料逐层汽化 蒸发，逐渐将孔加深。孔径决定于脉冲激光 重复照射的次数，孔径决定于单个脉冲激光 能量的大小。在这种加工方式中，还可以利 用每个脉冲激光之间的时问间隔，及时改变 工件与激光束焦点之间的相对位置，使得在 这个时间间隔内，激光束焦点的相对位移量 刚好等于被激光汽化蒸发出来的材料的厚度， 因而，在激光打孔的全过程中，可始终保持 激光束在照射内区的能量密度不变，以提高 打孔精度，减小孔壁的表面粗糙度。
• 三 激光打孔的优点 • ⑴激光打孔速度快，效率高，经济效益好。 • ⑵激光打孔可获得大的深径比。 • ⑶激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上 进行。 • ⑷激光打孔无工具损耗。 • ⑸激光打孔适合于数量多、高密度的群孔 加工。 • ⑹用激光可在难加工材料倾斜面上加工小 孔。 • ⑺激光可以对置于真空中或其它条件下的 工件进行打孔。
• 激光打孔设备主要由激光器、电源、光学传输 系统， 聚焦系统、观察对准系统、工作台，检 控装置等部分组成。激光打孔用的激光器有固 体激光器和气体激光器两大类。其中极大部分 使用的是各类脉冲固体激光器，由于固体激光 器的波长均较短，对材料曲穿透能力较强，适 合于对非透明的金属和非金属材料打孔。而对 于某些透明的非金属材料(如塑料、石英玻璃等)， 则不能采用固体激光器进行加工，对这类材料 的激光打孔加工，宜采用气体激光器，主要是 采用波长较长()的激光器。因为透明材料对这种 波长吸收率高。下表列出一些常见激光束的特 性：
• 随着科技和社会生产的迅速发展，一方面给激 光打孔提出了各种各样更高的要求；另一方面 使得生产高功率、高质量的激光打孔机成为可 能。这为微孔激光加工技术的不断发展提出了 目标，同时也提供了保障。总之，激光加工技 术的发展趋势是向着更加完善、应用范围更广 泛、质量更高的方向发展。随着微细孔激光加 工技术的不断成熟，进行激光打孔的激光加工 系统的数量将不断增加。激光打孔技术由于他 的速度快、效率高、经济效益好、应用领域广 的优点，在工业生产上有着非常广泛的应用。 激光可以在纺织面料、皮革制品、纸制品、金 属制品、塑料制品上进行打孔切割等操作。
• 四、激光打孔技术存在的问题：
• 激光和材料作用的物理过程是十分复杂的，其 原因和材料的多样化、激光参数的多样化、激 光打孔方式的选择、作用条件的多样化相关。 主要缺点有 • （1）打孔重复精度差； • （2）打孔锥度大； • （3）孔边缘容易产生裂纹和再铸层。
五、激光打孔的发展趋势：
源自文库
• 近几年随着激光技术的发展，皮秒、飞秒激光和准分 子激光等高性能激光器在工业上的应用越来越广泛， 激光打孔工艺技术也随之有了很大的发展。随着科学 技术的飞速发展，在航天、航空、电子、制药、食品、 纺织、仪器和医疗器械等行业中，带有小孔的零件材 料越来越多，并且对孔的精度和尺寸要求越来越高， 孔径越来越小。同时，工件的材料多种多样；既有金 属也有非金属；还有许多难加工的材料。因此80年代 的中、后期，以美国、德国为代表的工业发达的国家 • 已将激光深微孔技术大规模的应用到飞机制造业等行 业。但不论国内或国外激光打孔机共同缺点：
激光打孔
激光技术的研究
激光打孔的机理
• 激光束是一种在时间上和空间上高度集中的光子流束，其 发散角极小、聚焦性能良好， 采用光学聚焦系统， 可以 将激光束会聚到微米量级的极小范围内， 其功率密度可 高达，当这种微细的高能激光束照射到工件上时， 由于 这种高强热源对材料加热的结果，可使得照射区内的温度 瞬时上升到一万度以上，从而引起被照射区内的材料瞬时 熔化并大量汽化蒸发，气压急剧上升，高速气流猛烈向外 喷射，在照射点上立即形成一个小阻坑。随着激光能量的 不断输入， 阻坑内的汽化程度加剧，蒸气量急剧增多气 压骤然上升，对阻坑的四周产生强烈的冲击波作用，致使 高压蒸气带着溶液，从凹坑底部高速向外喷射，火花飞溅， 如同产生一种局部微型爆炸那样，在工件上迅速打出一个 具一定锥度的小孔来。
当功率密度很高时，蒸发极为旺盛，极大部分能量用于 蒸发，由于热传导而引起的能量损失，几乎可以忽略 不计，这便是一种“准稳定蒸发过程”，在这个过程 中，激光脉冲能量E几乎全部用于材料的破坏和蒸发 去除。
二．激光打孔的方式和设备
常用的激光打孔方式主要有 两种,一种是单脉冲激光打孔 另一种是多脉冲激光打孔。由 于单脉冲激光打孔过程中的许 多因素难以控制，例如从孔道 中喷出的材料蒸汽对激光束产 生的无规则屏蔽及散射，熔融 物未被喷射出去， 以及在表 面张力作用下熔融物的再凝固 等，都将引起孔形的畸变和孔 的尺寸的变化，因而单脉冲激 光打孔方式使用很少