Wiercenie laserowe

Wiercenie laserowe stało się szeroko stosowanym rozwiązaniem produkcyjnym w wielu gałęziach przemysłu. Podstawową zaletą wiercenia laserowego jest fakt, że jest to proces bezdotykowy i dlatego mechaniczne zużycie narzędzia wiertniczego nie stanowi problemu. Inne korzyści to m. in. elastyczność pozwalająca na wiercenie prawie każdego materiału, możliwość natychmiastowej zmiany rozmiaru otworu, kształtu i kąta natarcia, niski dopływ ciepła do materiału wyjściowego oraz doskonała powtarzalność wymiarów w trakcie procesu. Ponadto laser może wykonywać otwory o małych średnicach, które nie są możliwe do wykonania przy użyciu konwencjonalnych technik wiercenia. Otwory o średnicy ok. 10 mikronów możliwe są do wykonania jedynie przy wykorzystaniu laserów włóknowych.

Najpopularniejsze techniki wiercenia to wiercenie udarowe i trepanacyjne. Wiercenie udarowe jest procesem polegającym na stosowaniu wielu impulsów przypadających na każdy otwór w celu uzyskania pożądanych wyników. Wiercenie „w locie” jest odmianą wiercenia udarowego, w którym powierzchnia obrabiana porusza się z dużą prędkością w stosunku do wiązki lasera, natomiast wiązka stale pulsuje, tworząc otwory. Metoda trepanacyjna jest procesem umożliwiającym cięcie otworów o dużej średnicy lub kształtach profilowanych.

wiercenie laserowe

Zalety wiercenia laserowego zostały zaakceptowane wiele lat temu przez przemysł lotniczy i kosmiczny. Obecnie lasery światłowodowe typu quasi-CW (QCW) szybko zastępują starszą technologię wykorzystującą wyładowania lamp do pompowania źródła w obszarze wiercenia dużych otworów (0,2 – 1 mm). Tego rodzaju otwory mogą być wykonane w szerokiej gamie komponentów lotniczych takich jak łopatki, dysze, łopatki, turbiny. Lasery włóknowe QCW stanowią unikalne połączenie wysokiej mocy szczytowej i wysokiej energii impulsów, dzięki czemu są idealne do zastosowań wymagających wysokiej mocy impulsów w reżimie milisekundowym. Elastyczny laser QCW można również szybko skonfigurować do pracy w trybie CW w celu cięcia większych detali.

Przemysł mikroelektroniczny zaadaptował wiercenia laserowe w szerokim zakresie zastosowań, takich jak wiercenie podłoży ceramicznych z tlenku glinu. Wiercenie otworów o małej średnicy (<10µm) jest wymagane przy bardzo dużych prędkościach, do kilku tysięcy otworów na sekundę. W tym przypadku stosuje się lasery włóknowe o wysokiej szczytowej mocy typu q-switch lub lasery włóknowe o zmiennej częstotliwości impulsów z częstotliwością powtarzania impulsów do 1 MHz i długości impulsów do 1,5 ns.

Lasery światłowodowe wysokiej mocy są obecnie również używane do odwiertów skalnych oraz do poszukiwania złóż ropy naftowej i gazu ziemnego. Do wiercenia grubych metali używa się również dużych mocy szczytowych i impulsów energetycznych.