激光加工在航空发动机上的工程应用较为广泛,常见的有激光打孔、激光切割、激光焊接、激光熔覆(也叫3D打印)、激光打标、激光表面强化等,今天我们重点聊一下激光打孔工艺。
激光通孔是最早达到实用化的激光加工技术,也是激光加工的主要应用领域之一。随着近代工业和科学技术的迅速发展,使用硬度大、熔点高的材料越來越多,而传统的加工方法已不能满足某些工艺的要求。例如,在高熔点金属铂板上加工微米量级孔径;在硬质碳化钨上加工几十微米的小孔;在红、蓝宝石上加工几百微米的深孔以及金刚石拉丝模具、化学纤维的喷丝头等。
激光通孔为无接触加工,避免了机械钻打微孔时易断钻头的问题。用机械钻加工直径为0.8mm以下的小孔,即使是在铝这样软的材料上,也常常出现折断钻头的问题,這不仅造成工具损耗而加大成本,而且會因钻头折断致使整個工件报废。如果是在群孔板的加工中出出现钻头折断,將使问题更为严重。在这种情况下,去除折断钻头的最好方法也仍然是激光打孔。当然此时的激光通孔设备必须具备精密的瞄准裝置,以便准确无误地打掉折断的钻头。
激光通孔也分冲击打孔和切割打孔,由于激光束焦点的光斑直径大多在0.3mm以下,对于航发常用的高温合金,通常直径0.6mm以上的圆孔多采用切割打孔,0.6mm以下多采用冲击打孔。
以下就是当今市场激光通孔用双头激光钻孔系统的三种主要类型:
1)双头紫外线钻孔系统;
2)双头CO2激光钻孔系统;
3)棍合激光钻孔系统(CO2和紫外线)。
所有这些类型的钻孔系统都有其自身的优点和缺点。激光钻孔系统可以简单地分成两种类型,双钻头单一波长系统和双钻头双波长系统。
不论是哪种类型,都有两个主要部分影响钻孔的能力:
1)激光能量/脉冲能量;
2)光束定位系统。