Лазерное сверление

Лазерное сверление

Лазерное сверление - это, по сути, термический процесс, который осуществляется в следующие этапы:
(а) поглощение энергии лазера,
(б) нагрев подложки за счет теплопроводности,
(в) плавление и кипение,
(г) испарение,
(д) образование плазмы и выброс расплавленного материала.

Для миллисекундных и микросекундных импульсов происходит плавление и испарение материала, а для ультракоротких импульсов, таких как фемтосекундные; происходит прямое испарение материала. Поглощение излучения является важным и желательным явлением при лазерной обработке материалов. По окончании лазерного импульса начинается охлаждение, которое обычно длится дольше периода нагрева, и в то же время часть расплава, который не был удален, полностью затвердевает и прилипает к внутренним стенкам. Эта оставшаяся часть расплава образует тонкий слой вдоль боковых стенок, который называется «восстановленным слоем». Поскольку повторное затвердевание происходит с другой скоростью, т.е. за короткий промежуток времени; этот слой имеет микроструктуру, которая отличается от микроструктуры основного металла.

Рисунок 1.
Микрошлифы переплавленного слоя:
a) – 100х увеличение,
b) – 200х увеличение.
На текущий момент существует несколько основных способов получения микроотверстий:
электроэрозионная обработка (EDM);
сухое лазерное сверление (Dry laser);
сверление лазерным лучом направленным водяной струей (WJGL);
сухое лазерное сверление ультракороткими импульсами (USP laser).
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. К примеру, самым производительным процессом из упомянутых является сухое лазерное сверление. Сверление отверстия в никелевом сплаве диаметром 0,55 мм глубиной 6 мм составляет всего 2 секунды. В то время как сверление того же отверстия электроэрозионным методом займёт 40 секунд. Но при этом качество отверстия, получаемого этими методами будет разное.




Рисунок 3.

Микрошлифы отверстий (Ø0.8 мм, увеличение 50x) Dry laser – вход, b) Dry laser – выход, c) WJGL – вход, d) WJGL – выход, e) EDM – вход, f) EDM – выход.

Электроэрозионный метод обработки за счёт возможности изгиба электрода позволяет выполнять сверление отверстий, находящихся в недосягаемой для лазерного луча зоне, или, как принято говорить, вне зоны видимости. Но ключевым преимуществом лазерных методов обработки по отношению к электроэрозии является то, что они позволяют выполнять сверление не токопроводящих материалов. Это может быть важно, к примеру, при наличии на детали теплозащитного керамического покрытия. Универсальным решением, позволяющим обрабатывать такие лопатки, является станок с совмещенной технологией EDM+Dry laser. Он позволяет выполнять отверстие в керамическом слое лопатки методом абляции, а затем досверливать оставшуюся металлическую часть электроэрозионным методом. ООО «Интеллектуальные Робот Системы» может подобрать и поставить станок сверления отверстий технологиями EDM, Dry laser, WJGL, USP laser, подходящий под Ваши требования к качеству и производительности.

Примеры обработки