激光钻孔机

在激光钻孔机问世之前,对各种机械零件钻孔靠的是电动钻孔机或机床．但机械钻孔不仅效率低,而且钻出的孔洞表面不够光洁。

激光钻孔的原理,是利用激光束聚焦使金属表面焦点温度迅速上升,温升可达每秒100 万度．当热量尚未发散之前,光束就烧熔金属,直至汽化,留下一个个小孔．激光钻孔不受加工材料的硬度和脆性的限制,而且钻孔速度异常快,快到可以在几千分之一秒,乃至几百万分之一秒内钻出小孔。

比如,如果需要在金属薄板上钻出几百个连人眼都难以察觉出来的微孔,用电动钻孔机显然是不能胜任的,但用激光钻孔机却能在1～2 秒钟内全部完成．如果用放大镜对这些微孔作一番细查的话,可发现微孔表面十分整齐光洁。

激光钻孔还可用来加工手表钻石．它每秒钟可以钻20～30 个孔,比机械加工效率高几百倍,而且质量高．同时,激光钻也与下面我们就要讲到的激光切割一样,加工过程是非接触式的,即不像机械加工那样靠钢钻头逐渐钻透金属材料．因此,激光操作可以在自动连接加工,或者在超净、真空的特殊环境中发挥作用。

与激光钻孔机堪称兄弟的是激光切割机和激光焊接机。

激光切割机

知道了激光钻孔的原理,就容易理解激光为什么可以切割金属材料了: 只要移动工件或者移动激光束,使钻出的孔洞连边成线,就自然能将材料切割下来了．而且,不论是什么样的材料,如钢板、钛板、陶瓷、石英、橡胶、塑料、皮革、化纤、木材等,激光都像一柄削铁如泥的光剑,而且,切割的边缘非常光洁。

激光焊接机

激光之所以能用来焊接,是因为它的功率密度很高．所谓功率密度高,是指在每平方厘米面积上能集中极高的能量．激光的功率密度有多高呢? 我们可以作个比较: 工厂里通常用于焊接的乙炔火焰能将两块钢板焊在一起,这种火焰的功率密度可以达到每平方厘米1000 瓦；氩弧焊设备的功率密度还要高,可以达到每平方厘米10000 瓦．但这两种焊接火焰根本无法与激光相比,因为激光的功率密度不仅可以焊接一般的金属材料,还可以焊接又硬又脆的陶瓷．不小心打破碗碟,也用不着惋惜,只要用激光焊接机就可以重新将破片焊好,甚至连疤痕也难以发现呢!

激光淬火

说到淬火这个名词,你们不一定熟悉,但淬过火的材料却并不少见．比如,日常使用的切菜刀,刀刃处就淬过火,因为淬火可以大大提高金属材料的硬度。

传统的淬火方法十分简单,先将刀刃烧红,然后骤然浸到冷水里,经过这一热一冷的处理,刀刃的硬度就大为提高．不过,效果不一定理想。

激光淬火,是用激光扫描刀具或零件中需要淬火的部分,使被扫描区域的温度升高,而未被扫描到的部位仍维持常温．由于金属散热快,激光束刚扫过,这部分的温度就急骤下降．降温越快,硬度也就越高．如果再对扫描过的部位喷射速冷剂,就能获得远比普通淬火要理想得多的硬度。