第一節 穿鋼斷鐵的利器(1 / 2)

在科學技術發展的道路上,往往有這種情況:一門新科學、一種新技術的出現,打開了新的通道,於是,萬象更新,創造出驚人的奇跡來。激光的出現,就是這樣,從問世到現在,雖然僅僅經過40年的發展,卻已為人類立下了豐偉的功績……

一輛自行車,一台摩托車,都是由各種各樣的零部件組裝成的。我們仔細觀察一下,就會發現,自行車和摩托車的許多零件都有孔,通過這些孔,用螺釘或鉚釘把這些零件相互連接起來。

金屬零件上的孔是怎麼“打”出來的呢?有的零件是衝壓製造的,孔也就在衝壓製造零件時“打”出來了。大多數機械零件上的孔,都是采用一種鑽孔用的鑽床“打”出來的。鑽床上安裝有一種像麻花一樣的鑽頭,俗稱“麻花鑽”。鑽頭在機床動力驅動下,高速旋轉起來,那鋒刃的頭部便能鑽進鋼鐵零件裏去,鑽掉的鐵屑從麻花狀的溝槽中跑出來,金屬零件就被鑽出了孔。

在工業上,常常有許多零件需要打孔,打孔是一種不可缺少的機械加工工序。生產的發展,技術的進步,對打孔的孔徑、精度和效率提出了更高的要求,譬如說,要求打出比頭發絲還細小得多的微孔,要求打出的孔形狀十分規整,通常的機械打孔方法已經遠遠滿足不了甚至沒有辦法達到這些要求。

激光的出現,為我們提供了一種極好的打孔技術——激光打孔。

激光打孔,其實說它是“打孔”,不如說它是“燒孔”。激光打孔是利用激光的高亮度(高熱度)和高定向性的特點,采取聚焦方法把激光的光能集中在空間的一定範圍內,從而獲得比較大的光的功率密集度,產生幾千度到幾萬度的高熱。在這麼高的溫度下,一些高熔點的金屬和非金屬材料都會迅速熔化,甚至汽化。

激光“燒孔”是怎麼回事呢?

讓我們來做一個小實驗,觀察一下光是怎樣“燒孔”的吧。我們將放大鏡對準太陽,讓陽光透過放大鏡而照射在下麵的紙上,手拿放大鏡上下移動,直到紙上的光斑變得很小很亮為止。本來太陽光照到的地方就熱,這個點又是太陽光經過透鏡而集中的地方,那就更熱了,這個點就會被烤焦,甚至會著起火來。正是由於這個緣故,人們把放大鏡叫做“火鏡”,而把光線會聚、使物體烤焦的點叫做透鏡的焦點。

從這裏,我們可以想到,激光的亮度比太陽的亮度要高幾十萬倍至幾百萬倍,而且,激光本身的定向性就極好,如果再采取光學方法加以聚焦的話,那不是很容易得到溫度極高的光束,一種用來燒穿一切材料的光束嗎?

那麼,為什麼說“激光打孔”呢?

根據研究,功率密度極高的聚焦激光束“打”在工件上,在工件上極小的區域內產生上萬度的高溫,使工件表麵材料急劇熔化,從而迅速汽化蒸發。在千分之幾秒的瞬間,猶如產生了一次微型的爆炸,汽化的物質以比聲速還快的速度噴射出來,產生一縷青煙。物質噴射的反衝力在工件內部形成一個強有力的衝擊波,在衝擊波的作用下,工件就被打出了一個孔。因此,這個孔確實是“打”出來的。

現代工業技術使用耐熔的硬質材料越來越多,而要在這樣的材料上打出極細小的孔,成為機械加工中的技術難題。例如,生產化學纖維用的“噴絲頭”,就是機械加工“難啃的骨頭”。

在我們的生活中,化學纖維衣物和織品日益增多,滌棉、腈綸、滌綸、錦綸、尼龍名目繁多的化學纖維衣服、被褥、窗簾和襪子等。在這些化學纖維的織物中,纖維絲都是比頭發還要細的。生產這些化學纖維,需要有一種噴絲頭,就像澆花水壺的噴頭或淋浴器的噴頭那樣。這種化學纖維噴絲頭,是用難熔的硬質合金製成的,直徑約為10厘米,在這麼大一塊金屬圓盤上要打出10000多個直徑隻有0.06毫米的小孔,而且小孔直徑的大小要一樣。如果小孔有的大,有的小,那麼,從噴絲頭“噴”出來的化學纖維就會粗細不均勻,那就是一堆廢品。要在那麼一塊圓盤上密密麻麻地打出10000多個要求嚴格的小孔,如果采取機械加工的方法,需要四五個熟練工人幹七八天才能完成,而采用激光打孔的方法,隻需要2小時就完成了。而且,機械加工方法很難保證小孔大小一致,激光打孔卻可以完全保證質量,還省去大量的檢驗時間。

上一章 書頁/目錄 下一頁