Nagy-precíziós lézerfúrási technológia és ipari alkalmazások

A lézerfúrás egy nagy-precíziós gyártási eljárás, amely nagy-teljesítménysűrűségű-impulzusos lézerenergiát használ az anyag olvasztására és elpárologtatására, pontos lyukak kialakítására. Az intenzív hőenergia rendkívül rövid impulzusidő alatt történő leadásával a lézerfúrás hatékony anyageltávolítást tesz lehetővé minimális hőhatás mellett.

A hagyományos mechanikus fúrással, az elektromos kisüléses megmunkálással (EDM) és az elektrokémiai módszerekkel összehasonlítva a lézerfúrás rendkívül költséghatékony megoldás, különösen a sekély mikro{1}}lyukak esetében. A tipikus lézer-fúrt furatok átmérője 0,075 mm és 1,5 mm (0,003 és 0,060 hüvelyk) között van.

Az ultra-nagy pontosság és a mikro-funkciók szub-milliméteres skála alatti gyártása érdekében ezeket a technikákat széles körben integrálták a fejlettmikro és nano precíziós lézeres feldolgozó berendezések.

A fúrási folyamat során a nagy-csúcs-teljesítményű lézerimpulzusok-nagy-nyomású segédgázzal-együtt érik az anyag felületét. A lokalizált anyag gyorsan megolvad és elpárolog, és az olvadt fémet a segédgáz kilöki, tiszta lyukat képezve.

• Képarány:Egy szabványos lézerrel{0}}fúrt furat körülbelül 6:1 oldalarányt (mélység-/-átmérő) ér el.
• Vastag{0}}metszetek behatolása:Vastagabb alkatrészek esetén több{0}}impulzusos technikát alkalmazunk. A fejlett lézerrendszerek akár 25 mm vastag anyagokat is képesek fúrni.
• Átmenet a fúrásról a vágásra:Ha nagyobb rekesznyílásokra van szükség, a lézer először fúrás üzemmódban működik, hogy előfuratot hozzon létre, majd vágási módba kapcsol (gyakran csökkenti a csúcsteljesítményt vagy folyamatos hullámra vált) a furat geometriájának profilozása érdekében.
• Furatminőség és átdolgozott réteg:A lézeres fúrás precíz lyukakat készít minimális újraöntési réteggel (vékony újraszilárdult olvadt fémréteg a belső falon).

A lézerforrás kiválasztása elsősorban a munkadarab anyagától függ:

• Szilárdtest{0}}lézerek (Nd:YAG, Nd:Glass, Ruby):A rövidebb hullámhosszúság és a nagy csúcsteljesítmény jellemzi, hogy a szilárdtestlézerek-különösen az Nd:YAG lézerek- a fémek és ötvözetek fúrásának iparági szabványai.
• CO₂ lézerek:A hosszabb hullámhosszon működő CO₂-lézerek kiválóan teljesítenek a nem-fémes anyagok, köztük a kerámiák, kompozitok, polimerek és gumi fúrásában.

Amikor a lyuk-fal minősége és az átdolgozott rétegek döntik el, hogy megfelelnek-e vagy nem, az impulzusszélesség lesz a döntő változó -femtoszekundumos versus nanoszekundumos fúrási minőségmutatja a különbséget azonos munkadarabokon.

A szükséges teljesítménysűrűség eléréséhez -amely általában meghaladja a 10⁵ W/mm² -az optikai beállítást pontosan kell konfigurálni:

• Rövid gyújtótávolságú objektívek:A rövid gyújtótávolságú optika a sugarat 0,6 mm-es (vagy kisebb) foltméretekre koncentrálja, maximalizálva az energiakoncentrációt.
• Alacsony divergenciájú rezonátorok:A speciális lézerrezonátorok alacsony -divergencia sugarakat állítanak elő, javítva a sugár terjedését, a furatmélységet és a kúposodás minőségét.
• Rekesznyílás szabályozás:A sugárnyílás beállítása lehetővé teszi a kezelők számára, hogy az energiaeloszlást és az intenzitásprofilokat az adott furatok geometriájához igazítsák.

A lézeres fúrás a lézeres feldolgozás általános előnyein túlmenően a gyártási előnyökkel is rendelkezik:

• Nem{0}}kontaktus megmunkálás:Megszünteti a mechanikai igénybevételt, a szerszámkopást és a fúrószár törését.
• Szögletes és nehezen{0}}elérhető-fúrás:Lehetővé teszi a rálátást--ferde szögekben, lehetővé téve a lyukak létrehozását szűk belső geometriákban mechanikai beavatkozás nélkül.
• Kiváló hatékonyság:Lényegesen gyorsabb ciklusidőt biztosít, mint a hagyományos mechanikus vagy szikraforgácsoló eljárások.
• Nehezen{0}}megmunkálható-anyagok:Könnyen fúrhat szuperötvözetek, edzett fémek, kerámiák és törékeny anyagok.
• Zökkenőmentes automatizálási integráció:Könnyedén integrálható több-tengelyes CNC-rendszerekbe és robotizált gyártósorokba.