第一節 穿鋼斷鐵的利器(2 / 2)

激光打孔,通常采用重複脈衝式固體激光器,聚焦的激光束所到之處,一縷青煙升起,小孔即時出現。在各種硬度很高的金屬或非金屬材料、元件上,打出十分細微的小孔,直徑幾十微米的,甚至隻有幾微米的。例如,鍾表的寶石軸承,金剛石拉絲模具,鍋爐和發動機使用的硬質合金噴油嘴,噴氣發動機上用的渦輪導向葉片,電子束噴槍,以及陶瓷、玻璃、橡膠和塑料等製品,都可以利用激光來打孔。

激光打孔的第一個特點是精確。激光打孔采用光學瞄準,定位精度高,打出來的孔位置準確,孔形十分好。在金屬、金剛石、陶瓷上,可以打出直徑隻有10微米的細孔,孔徑與孔深之比為1:50,小孔又細又深。

激光打孔的第二個特點是神速。激光打孔速度極快,加工效率非常高。在金剛石上打穿一個孔,普通機械加工方法需要幾個小時,激光打孔則隻需要不到0.01秒。因此,鍾表工業采用高自動化的鑽石軸承激光打孔機,生產效率和產品質量都顯著提高。

激光打孔的第三個特點是方便。激光打孔是利用聚焦的光束,不需要鑽頭,這樣就避免了鑽頭磨損、折斷和更換等麻煩,操作十分方便,而且可以在工件運動過程中進行加工。激光打孔使用靈活,不僅可以在空氣中,而且可以在真空中或其他氣體環境中進行工作。此外,激光束也可以穿過玻璃等透明物質,以非接觸方式給玻璃罩或透明殼體內的工件打孔;還可以借助於光學成像方法,在盲孔底部或側深部位進行打孔。

激光能夠打孔,如果在打孔時移動激光束或移動工件,像縫紉機機針在布料上穿孔那樣,結果將怎麼樣呢?那就會連續地打出一排小孔,正如一大張郵票,每一枚郵票同其他枚郵票之間有一行小孔一樣。如果讓激光打出的孔接連成一條線,就可以將工件截斷。因此,激光這支神鑽也可以用來切割材料,特別是切割那些用普通機械方法難以切割的高硬度、高熔點的金屬或非金屬材料以及脆性材料。激光切割速度快,效率高;切縫窄,材料損耗少;切割邊緣光潔,尺寸準確。

激光能夠打孔,是因為聚焦激光束溫度極高,如果采用適當的方法控製光束的能量,讓它隻把材料燒熔而不把材料“燒穿”,那就可以用來將兩塊材料或兩個工件熔合在一起,這就是激光焊接。激光焊接要比普通的“水焊”(氣焊)和電焊“神”多啦!它不僅可以用在兩種不同材料的工件之間焊接,還可以用在金屬和非金屬材料之間進行焊接。激光既可以焊接大型造船鋼板、汽車底盤及各種發動機管路,又可以焊接微型元件,如儀表遊絲、電子器件引線、印刷電路和集成電路等。激光焊接的主要特點是定位精確、操作靈活、焊區範圍窄小,不容易引起焊區周圍的受熱變形和機械變形,不容易產生濺汙,此外,還具有成本低、效率高和容易實現自動化等優點。

目前,我國激光加工技術已躋身於國際先進行列。例如,我國第一台高平均功率Nd:YAG激光加工機,總體指標達到國際先進水平。這種激光加工機的主體部分激光器平均輸出功率800瓦,單脈衝輸出能量為98焦以上。整機可連續工作16小時,供機械、電子、航空、儀表和輕工等部門工業化應用。這種激光加工機可以切割最硬的人造金剛石材料,焊接熔點高達3300℃以上的鎢錸金屬,將不同材料焊接在一塊。

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