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光纤激光打孔的形成过程

光纤激光打孔的形成过程

光纤激光打孔的过程是通过激光对物质热作用的物理过程,它属于激光去除加工。光纤激光打孔的物理过程从激光加热开始,当激光作用到材料表面时,材料吸收激光能量,转换为热能使得材料表面温度升高,当材料表面温度升高至略低于材料得蒸发温度时,激光对材料的破坏开始进行,材料表面首先出现液相物质,随着温度的继续升高,出现气相物质,从而气化。

在激光不断作用下,金属蒸气就会以较高的蒸气压把液相物质从底部喷射出,从而完成光纤激光打孔的过程。光纤激光打孔可以分为五个过程:

1、激光表面加热。加工初期,经过聚焦的激光束入射到材料表面,通过菲涅尔吸收原理将能量作用在材料表面几纳米的厚度内。材料吸收入射激光将作用能量传输到材料,由于被激发的电子碰撞金属点阵,使得激光能量很快转化为热,材料开始升温。激光束对材料的作用,相对于给材料表面提供了一个圆形的均匀分布的热源。

2、材料表面熔化。当激光作用强度和时间足够,材料得表面层开始熔化。如下图所示。

3、材料蒸发。在激光作用能量足够大的情况下,熔化的材料表面开始蒸发。这一现象的出现,更加增强了材料表面对激光的吸收,使得蒸发加速。由于表面波,材料蒸发的过程使得其表面变成液态。蒸气压力迫使液态金属喷射出来,同时,由于液态金属自身对激光能量的吸收,使得其变成了材料表面的另一热源。喷射出的蒸气在一定温度下会形成等离子体,通过逆轫致辐射产生额外的吸收,在材料蒸发过程中会碰撞到自由电子而把他们的热量转化为电离蒸气的热能。

4、蒸发喷射。由于液相材料的蒸发,产生的蒸气向喷射。

5、流体喷射。在蒸发喷射的同时,产生的蒸气压迫使液相材料向外喷射。

通过上面一个过程的作用,对金属或其他材料形成了光纤激光打孔的目的,光纤激光打孔的效果是目前激光打孔技术中最精细的,因为光纤激光器的特性,使得光纤激光器应用更多,除激光纤激光打孔,还有光纤激光打标、光纤激光切接等。

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