레이저 드릴링 기술 소개

레이저 드릴링은 드릴링을위한 고전력 밀도와 짧은 체류 (레이저 절단보다 낮은)를 사용하는 펄스 열원을 사용하는 레이저 가공 기술입니다. 구멍의 형성은 단일 펄스 또는 다중 펄스에 의해 달성 될 수있다. 기계식 드릴링, 전기 화학 및 전기 스파크 방전과 같은 전통적인 드릴링 기술과 비교하여 레이저 드릴링은 얕은 구멍을 가공 할 때보다 경제적 인 시추 기술입니다. 절삭 설계를 기반으로하는 레이저 열원은 드릴링에도 사용할 수 있지만 드릴링 디자인을 기반으로 레이저 열원을 사용하는 것이 더 효과적입니다. 동시에,이 고전력, 반복 가능한 펄스 레이저는 일련의 밀접하게 연결된 작은 구멍을 가공하여 레이저 절단을 실현할 수 있습니다. 일반적으로 레이저 드릴링의 직경은 일반적으로 0.075에서 1.5mm 사이입니다. (0.003 ~ 0.060 인치).

레이저에 의해 제조 된 작은 구멍은 세척되고 소량의 수축 층이 수반되어 용융 금속이 드릴링 공정 중에 작은 구멍의 내벽에 부착 될 수 있음을 의미합니다. 더 큰 조리개가 필요한 경우 필요한 조리개를 얻기 위해서는 레이저 빔 드릴링 기술이 필요합니다. 펀칭 과정에서 먼저 펀칭 모드를 사용하여 충분한 크기의 작은 구멍을 준비하므로 후속 절단 프로세스가 시작됩니다. 드릴링 또는 침투 공정은 높은 피크 전력 및 고기 압력을 갖는 반복적 인 펄스 레이저 빔을 필요로한다. 공작물이 침투 한 후, 레이저 빔은 피크 전력을 줄이거 나 맥박이없는 모드로 변환하여 절단을 달성합니다.

고체 레이저는 짧은 파장을 가지며 고강도 펄스 출력을 달성 할 수 있으므로 ND : YAG 레이저, ND : 유리 레이저 및 ND : 루비 레이저와 같은 레이저 드릴링에 더 적합합니다. 엔지니어링 응용 분야에서는 ND : YAG 레이저는 종종 금속 재료의 레이저 드릴링에 사용됩니다 (그림 1과 같이). CO2 레이저는 일반적으로 도자기, 복합 재료, 플라스틱 또는 고무와 같은 비금속 재료의 구멍을 개방하는 데 사용됩니다.

금속 재료의 레이저 드릴링은 펄스 레이저를 필요로하며 빔 포커스 전력 밀도는 10 ^ 5 W / mm ^ 2 (6.5W / in. ^ 2 × 10 ^ 7 W / in. ^ 2) 이상이어야합니다. 절단 공정 동안, 집속 된 빔은 재료의 표면을 히고, 재료가 용융되고 휘발되고 용융 및 기화 된 금속이 배출되어 공작물에 구멍을 형성한다. 일반적으로 레이저 개구의 깊이는 일반적으로 조리개의 6 배입니다. 두꺼운 부품의 레이저 드릴링을 위해 재료의 완전한 침투를 달성하기 위해 여러 펄스가 필요할 수 있습니다. 레이저 드릴링 기술은 최대 25mm 두께의 재료 드릴링에 도달 할 수 있습니다.

레이저 빔의 초점

레이저 드릴링 모드에서 짧은 초점 거리 렌즈를 사용하여 펄스 레이저의 높은 피크 전원 빔을 직경 0.6 mm 정도의 정점에 초점을 맞추어 드릴링에 필요한 전력 밀도 레벨을 달성 할 필요가 있습니다.

레이저 빔의 낮은 발산은 특정 레이저 공진기에 의해 달성 될 수 있습니다. 드릴링 프로세스 동안, 저 발산이 적은 레이저 빔은 작업 중에 빔의 반사 및 전파를 변화시켜 드릴링의 품질과 깊이를 향상시킵니다. 빔 직경은 포커싱 장치의 조리개를 변경하여 제어 할 수 있습니다. 따라서, 개구가 집중된 빔의 에너지 밀도를 증가시키고 빔의 강도 분포를 증가 시키는데 사용될 수있다. 이러한 원칙은 레이저 드릴링의 적용에 대한 특정 참조 중요성을 가지고 있습니다.

그림 1 : ND : YAG 레이저를 사용하여 엔진의 피스톤로드에 윤활 구멍을 뚫습니다.

레이저 드릴링 기술의 장점

레이저 드릴링은 레이저 절단의 대부분의 장점을 가지고 있습니다. 필요한 구멍 직경이 0.5mm (0.020 인치) 미만이면, 레이저 드릴링이 특히 유리하고, 종래의 공구에 의해 액세스 될 수없는 영역에서 구멍을 열 때, 레이저 빔은 특정 각도를 형성함으로써 달성 될 수있다 빔과 재료의 표면. 흡기 및 펀칭은 기계적 처리 중 구조적 간섭으로 인한 분쇄 사고 발생을 효과적으로 피할 수 있습니다.

다른 레이저 드릴링의 장점은 다음과 같습니다.

짧은 구멍 개업 시간

강력한 자동화 적응력

어려운 재료의 침투 처리에 사용할 수 있습니다.

기계 드릴링과 비교하여 드릴링 프로세스 중에 공작물과 공작물 사이에 기계적 마모가 없습니다.