激光微细孔加工技术及其在航空航天领域中的应用

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1、2009年12月航空精密制造技术Dec．2009第45卷第6期AVIATIONPRECISIONMANUFACTURINGTECHNOLOGYVol．45No．6特种加工激光微细孔加工技术及其在航空航天领域中的应用荣烈润（上海静安区职工大学，上海200040）[摘要]越来越多的产品向着微型化、精密化的方向发展。促使微细孔加工技术也得到了飞速发展。本文对当前世界上利用激光加工微细孔的技术及其在航空航天领域中的应用作了介绍。[关键词]激光微细孔加工；脉冲宽度；焦点；群孔加工[中图分类号]TG665[文献标识码]A[文章编号]1003-5451(2009)06-0030-04The

2、LaserMicroholProcessingTechnolgyAndItsApplicationsinSpaceNavigationFieldRongLie-run（ShanghaiJinganDistrictstaffUniversity,Shanghai200040）[Abstract]Moreandmoreproductsaregettingminiatureandprecise.Itmakesthemicroholeprocessingtechnologydevelopfaster.Thisarticleintroducesthelasermicroholeproc

3、essingtechnologyanditsapplicationsinspacenavigationfieldinthenowworld.[Keywords]Lasermicroholepracessing;pulsewidth;focus;collectiveprocessing引言以用激光可以实行激光微细孔的加工。激光打孔与机械钻孔、电火花打孔相比，具有以下显著的优点：随着科学技术和工业的迅速发展，越来越多的①激光打孔速度快、效率高、经济效益好。效率产品向着微型化及精密化的方向发展，在这些产品要比传统的加工方法提高（10～1000）倍。例如，用机上使用硬度大、熔点高的难

4、加工材料（金属和非金属械钻孔在钟表宝石轴承上打孔径为0.3mm的小孔，的）越来越多，而使用传统的加工方法已不能满足微每秒钟只能打0.2个孔；用红宝石激光打孔，每秒钟细孔加工的工艺需求。为此对于微细孔加工技术的可以打出（10～14）个孔。发展及研究日趋广泛，并倍受重视。另外，激孔打孔时与工件不接触，避免了刀具折微细孔结构不仅广泛应用于机械工业和电子工断、磨损、更换等问题。工件只需作简单的装夹，进业的手表夹板、油泵油嘴、化纤拉丝板、计算机喷墨打而使得加工成本大大降低。印机、集成电路板、先导纤维连接器、电子显微镜光②激光打孔可获得大的深径比。一般情况下，栅，而且还用于航天、航空、航

5、海陀螺仪表元件、微型传统打孔方法所获得的深径比不超过10，而用激光滑阀套筒、涡轮发动机叶片的汽膜冷却孔等产品上。打孔可以获得很大的深径比。激光经聚丝后能形成直径为亚微米的光点，可获③激光打孔与工件材料的刚度、强度、硬度、脆性8202得高达（10～10）W/cm的功率密度及10000℃以上等机械性能无关。能在铜、铁、铍、铝、钼、锌、钨、钽、的高温，可在4分之几秒内熔化或汽化多种材料。所镁、硅、不锈钢、耐热合金、复合纤维、硬质合金、红宝·30·《航空精密制造技术》2009年第45卷第6期石、金刚石、陶瓷、玻璃、塑料、橡胶、纸等材料上打孔，1.2激光打孔工艺容易实现自动化，而且对邻

6、近材料无影响和无污染。激光打孔过程是激光和物质相互作用的热物理④激光打孔无工具损耗。与在激光照射瞬间产生的定向性很强的冲击波的综⑤激光打孔特别适合于数量多、高密度的群孔加工。合作用过程，为此，影响激光打孔质量的因素很多。⑥用激光可在难加工材料的倾斜角上加工小孔，为了获得高质量的孔，应根据打孔的原理及特点，对它特别适合于加工与工件表面成6°～90°角的小孔。这影响激光打孔质量的主要参数进行分析及了解。对机械加工来说，在倾斜面上打小孔是极为困难的。①激光脉冲的能量对打孔的影响⑦激光可以对置于真空中或其他条件下的工件当要求激光打孔的孔深及孔径较大时，激光脉冲进行打孔。的能量也应较大

7、；材料的导热性越好、熔点越高或硬激光微细孔加工适用于直径为（0.5～0.001）mm度越高，则脉冲能量也应越大。但过大的脉冲能量会孔的加工，不适用于盲孔或台阶孔的加工。激光打使孔的锥度及直径变大，且孔的入口处破坏较严重。孔对于孔径为（0.025～0.3）mm的孔，是利用横态控②激光脉冲宽度对打孔的影响制产生细小的高能光斑进行冲击加工；对于孔径为当激光脉冲功率一定时，脉冲宽度的变化对孔（0.3～0.5）mm的孔则采用偏焦产生较大的光斑加径、孔深的影响较大。这是由于孔深与脉冲宽度的关工；对于（0.5～2.0