レーザー穴あけ技術と微細穴のレーザー穴あけの簡単な紹介

現在使用されているレーザーは、主にYAGレーザーとCO2レーザー、および一部のエキシマレーザー、同位体レーザー、半導体ポンプレーザーです。

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レーザービーム掘削機は、一般に、固体レーザー、電気システム、光学システム、および3座標移動テーブルの4つの部分で構成されています。
1）固体レーザーの動作原理

レーザー加工材料のイットリウムアルミニウムガーネットがライトポンプ（励起パルスキセノンランプ）によって励起されると、特定の波長の光を吸収するため、加工材料内の準安定粒子の数が低粒子の数よりも多くなる可能性があります。特定の条件下で粒子を水平にします。この現象は、ポピュレーションインバージョンと呼ばれます。少数の励起粒子が誘導放出遷移を生成すると、それは光増幅を引き起こし、次に共振空洞内の全反射鏡と部分反射鏡のフィードバックを介して振動し、最後にレーザーは共振空洞。レーザーをレンズで集束させて、ワークの表面に高エネルギーのビームを照射し、加工を行うことができます。
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2）電気系統には、レーザーにエネルギーを供給するための電源と、レーザー出力モード（パルスタイプまたは連続タイプなど）を制御する制御システムが含まれます。後者には、処理要件に従って作業台を駆動する自動制御装置が含まれる場合があります。高出力レーザーポインター
3）光学システムの機能は、ワークピースの処理部分にレーザービームを正確に集束させることです。この目的のために、それは少なくとも2つの部分、レーザー集束装置と観測および照準装置を含みます。
4）投影システムは、ワークピースの背面を表示するために使用され、比較的完全なレーザービームボール盤に装備されています。
5）作業台は手動で制御するか、数値制御装置で制御し、3座標方向に移動するため、ワークの位置を簡単かつ正確に調整できます。作業台の加工エリアの台面はガラス製です。不透明な金属製の台面は検査に不便をもたらし、ワークが貫通するとテーブル面が損傷するためです。作業面と集束対物レンズを清潔に保つために、作業台の上の集束対物レンズの下に吸引およびブロー装置があります。
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レーザー穴あけの簡単な紹介
コンポーネントに小さな穴を開けることは非常に一般的です。しかし、超硬合金に直径0.1mmから数ミクロンの小さな穴を多数開ける必要がある場合、通常の工作機械では容易ではなく、加工コストがかかります。非常に高くなります。既存の機械加工技術を使用して、毎分数万回転または数十万回転の高速回転小型ドリルを使用して材料に微細な穴を開けます。一般に、直径が0.25mmを超える小さな穴のみが可能です。この方法で処理されます。今日の工業生産では、これよりも小さい直径の穴を処理する必要があることがよくあります。たとえば、電子工業の生産では、多層プリント回路基板の製造には、直径が約0.1〜0.3mmの数万の小さな穴を基板に開ける必要があります。明らかに、前述のドリルビットを処理に使用する場合、遭遇する困難は比較的大きく、処理品質を保証することは容易ではなく、処理コストは低くありません。 1960年代には早くも、科学者は実験室で鋼の刃に小さな穴を開けるためにレーザーを使用していました。30年近くの改良と開発の後、材料に小さな穴を開けるためにレーザーを使用することはもはや難しくありません。処理品質は良好です。穴の穴は規則的で、バリはありません。打ち抜き速度は非常に速く、1000分の1秒程度で穴を開けることができます。
材料に小さな穴をレーザーで穴あけする原理は非常に単純で（レーザー穴あけ）、方法は複雑ではありません。
レーザーのコヒーレンスは良好で、光学系は直径が非常に小さい（1ミクロン未満）光点に焦点を合わせることができます。これは、穴あけに使用される「マイクロドリル」に相当します。第二に、レーザーの明るさが非常に高いため、焦点の焦点でのレーザーエネルギー密度（1平方センチメートルあたりの平均エネルギー）が非常に高くなります。一般的なレーザーからのレーザー出力は、109ジュール/ cm2ものエネルギーを生成できます。 。ドリルで穴を開けたのと同じように、材料に小さな穴を残して、材料を溶かして気化させるだけで十分です。
レーザーの「ドリル」を上手に使う方法、レーザー科学者も多くの研究を行ってきました。彼らは、「ドリルビット」として毎秒多くの光パルス（通常は高繰り返し率レーザーパルスと呼ばれる）を使用すると、打ち抜かれた小さな穴の品質が、単一の光パルスまたは毎秒数個の光パルスよりも優れていることを発見しました。良い穴。その理由は次のとおりです。1秒あたり1つの光パルスまたは数パルスで穴を開ける場合、各光パルスのレーザーエネルギー要件は比較的高いため、穴を開ける前に材料を加熱して溶かすことができます。しかし、溶融した材料を完全に気化させることはできませんが、その近くの材料を加熱して気化させるため、パンチ穴の形状やサイズはそれほど規則的ではありません。高繰り返し率のレーザーで出力された光パルスを使用する場合、この時点では各光パルスの平均エネルギーはそれほど高くありませんが、光パルスの幅が狭いため、パワーレベルは低くありません。したがって、主に気化のために、各レーザーパルスで材料に形成される溶融物はあまりありません。小さな穴の近くの材料はほとんど溶けずに加熱されるため、単一のパルスを使用して穴を開けた場合は表示されません。パンチ穴の形状とサイズははるかに規則的です。
高品質のパンチ穴を作るには、レーザーの焦点位置の選択にも注意を払う必要があります。焦点位置の選択の原理はおおまかに次のとおりです。厚い材料の場合、レーザービームの焦点位置はワークピースの内側に配置する必要があります。材料が薄い場合、レーザービームの焦点はワークピース。この配置により、パンチ穴は基本的に上下で同じサイズになり、「バケツ型」の穴は表示されません。
レーザーを使用して材料をドリルすることで、ドリルされる小さな穴の品質は非常に優れているだけでなく、特に同じ小さな穴を多数ドリルする場合、複数の小さな穴のサイズと形状を均一にすることができます。穴あけ速度が速く、生産効率が高い。そのため、電子工業でのレーザー穴あけの使用に加えて、通常のたばこフィルターの小さな穴や噴霧器のバルブの小さな穴など、他の多くの工業生産部門がレーザー加工を使用しています。噴霧器缶とボトルネックの両方に、圧縮された物質（消臭剤、油、その他の液体など）の流れを制御する機能があり、バルブの性能は噴霧器の小さな穴によって決まります。この小さな穴の直径は10マイクロメートルから40マイクロメートルであり、他の機械的処理方法では簡単に作成できません。レーザー処理により、品質と速度を確保できます。