孔加工是機(jī)械加工中占比頗高的一道工序，孔加工約占機(jī)械加工總量的三成，占機(jī)械加工時間的四分之一，其中實現(xiàn)高質(zhì)量的微小孔洞加工最為困難。近日福州市納飛光電科技有限公司推出無錐度、高質(zhì)量打孔應(yīng)用解決方案，采用自身研發(fā)設(shè)計的工業(yè)級皮秒激光器，搭配經(jīng)調(diào)教的光學(xué)系統(tǒng)，可以滿足眾多領(lǐng)域?qū)Ω哔|(zhì)量、無錐度打孔需求。

眾多領(lǐng)域?qū)︺@孔要求高

當(dāng)前，在半導(dǎo)體、新能源、光伏、儀器儀表、電子信息、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域，小孔的應(yīng)用日趨廣泛，不僅要求孔徑小，錐度小或者無錐度，而且深徑比也比較大，同時工件的材料多種多樣，涵蓋金屬和非金屬以及復(fù)合材料等，對微小孔洞的加工提出非常高的要求。

傳統(tǒng)機(jī)械加工方式受限于刀具、加工方法和機(jī)床精度，加工時孔洞熱脹冷縮容易導(dǎo)致錐形孔的形成，且不能滿足微小孔洞加工的深徑比要求，電子束加工和電火花加工等方式則由于效率不高、性價比低等原因逐漸不能滿足當(dāng)前高質(zhì)量打孔的需求。

激光打孔帶來更多可能

巨大的市場需求需要新型、高效的微小孔洞加工技術(shù)。一個好的打孔方式，要求得到的孔表面干凈、具有較大的深徑比、錐度小或者無錐度。

激光打孔是當(dāng)前微小孔洞加工中不可或缺且獲得廣泛應(yīng)用的加工方式之一，主要有旋轉(zhuǎn)打孔和激光沖擊打孔等方式，具有加工效率高、可實現(xiàn)高縱橫比加工，在孔錐度、孔圓度、重鑄層、微裂痕、孔潔凈度等幾個打孔質(zhì)量指標(biāo)上均有著非常優(yōu)異的表現(xiàn)。

在幾個打孔質(zhì)量指標(biāo)中，孔錐度是衡量激光打孔的關(guān)鍵指標(biāo)，比如航空發(fā)動機(jī)中的氣膜冷卻孔就要求無錐度的直孔，孔錐度不僅影響氣流特性，且直接關(guān)乎零配件的壽命。

皮秒激光器能滿足高質(zhì)量鉆孔要求

值得一提的是，常規(guī)的長脈沖激光打孔容易帶來重鑄層、微裂痕，隨著更窄脈寬、更高功率激光器技術(shù)的發(fā)展，激光與材料相互作用研究的深入，采用皮秒激光器打孔成為當(dāng)前實現(xiàn)無錐度微小孔洞加工的主流加工方式。

眾所周知，皮秒激光器在工業(yè)微加工中具有眾多優(yōu)勢，一是非常窄的脈寬（皮秒級），加工過程中幾乎沒有熱影響區(qū)，二是極高的峰值功率使之能夠處理的材料范圍非常廣泛，包括在可見光和近紅外區(qū)域透明的材料（吸收率低），亦有相當(dāng)優(yōu)秀的表現(xiàn)。

納飛光電工業(yè)級皮秒激光器實現(xiàn)無錐度打孔

納飛光電研發(fā)設(shè)計的工業(yè)級皮秒激光器可以用于無錐度鉆孔應(yīng)用中。它的窄脈寬（10ps左右），和材料的作用時間短，幾乎避免了熱傳導(dǎo)效應(yīng)，熱影響區(qū)微乎其微，實現(xiàn)真正意義的“冷加工”；優(yōu)異的光束質(zhì)量（M2＜1.3），聚焦的光斑直徑小，達(dá)微米級，加上窄脈寬帶來的極高峰值功率（兆瓦級）可以快速實現(xiàn)眾多材料去除，且該型號激光器的穩(wěn)定性非常高，脈沖穩(wěn)定性和功率穩(wěn)定性均小于1%RMS，如此高性能高穩(wěn)定性為高精度、無錐度鉆孔提供了前提條件。

由于激光束本身的聚焦特性，會直接影響打孔的錐度，當(dāng)采用激光沖擊打孔時，高能量密度激光束照射工件產(chǎn)生光燒蝕而實現(xiàn)打孔，雖然效率高，但獲得的孔洞容易出現(xiàn)錐度。

為獲得無錐度的孔洞，往往采用旋轉(zhuǎn)打孔法。為此納飛光電專門設(shè)計了一套光學(xué)系統(tǒng)，它利用旋轉(zhuǎn)棱鏡、振鏡，并配備了專用聚焦透鏡組和伺服電機(jī)，調(diào)整好激光焦點、鏡頭焦距等參數(shù)后，讓聚焦后的高能量密度激光束高速旋轉(zhuǎn)，并改變光束與材料的入射角，經(jīng)工件表面沿著圓周移動或者旋轉(zhuǎn)工件，最終實現(xiàn)無錐度的孔洞加工，具有孔洞的幾何結(jié)構(gòu)和切口形態(tài)精確度高，打孔重復(fù)性好等優(yōu)勢，優(yōu)秀的激光器搭配優(yōu)秀的光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到1+1＞2的效果。

結(jié)語

納飛光電作為具備垂直整合能力的激光器制造商，在透徹理解激光器應(yīng)用原理以及行業(yè)需求的背景下，通過提供完整、成熟的應(yīng)用配套解決方案，極大的提高了激光設(shè)備的快速布局和應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了有力支撐。