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打孔應(yīng)用占據(jù)了整個(gè)激光材料加工應(yīng)用市場約5%的份額。生產(chǎn)率的提高帶來了與激光器（熱打孔和燒蝕打孔）、光束處理、分光、以及工件處理方面等相關(guān)的幾種打孔策略，所有這些都推動(dòng)了工藝整體效率和生產(chǎn)率的提高。
需要打出穿透孔的應(yīng)用主要有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或氣輪機(jī)中的冷卻孔，動(dòng)力總成部件的潤滑孔，以及注射噴嘴孔，空氣軸承和淋浴噴頭上的孔等等。另外還有過濾網(wǎng)、篩子和動(dòng)力總成分離器上的孔，用于食物及化工的設(shè)施，以及鑄件上的排氣孔等等。
盲孔被用于外科手術(shù)針，以及用于對易碎材料進(jìn)行分割時(shí)預(yù)先采取的劃刻階段中，后者目前已經(jīng)成為連接桿、軸承和陶瓷以及藍(lán)寶石基底材料加工中的標(biāo)準(zhǔn)工序。其他的應(yīng)用如：有助表面潤滑的儲油坑或醫(yī)用植入體，以及用于晶體太陽能電池或半導(dǎo)體的接觸式加工的新興市場。本文主要介紹加工通孔直徑在0.01到1.5mm之間，深度/直徑之間的深徑比在1到30之間。根據(jù)應(yīng)用的不同，這些孔具有不同的幾何外形，從圓柱體到圓錐體、槽形或特定外形。
圖1(a)顯示出不同應(yīng)用對應(yīng)的典型的圓柱幾何外形和公差，根據(jù)每個(gè)工件所需要孔的數(shù)量不同而不同。
圖1(b)顯示這些幾何外形和公差依賴于固態(tài)激光器所能達(dá)到的生產(chǎn)率。這些數(shù)字代表了對激光打孔的定性分析。具體的副效應(yīng)如熱影響區(qū)（HAZ）、重鑄、微裂紋，以及粗糙度或毛刺等都和打孔及生產(chǎn)策略有關(guān)。必須將這些副效應(yīng)減到最小，以達(dá)到用戶的要求，并能夠同其他的鉆孔技術(shù)（如EDM）相抗衡。
如今所面臨的主要任務(wù)是將高生產(chǎn)率與對更高幾何公差需求的不斷增長相結(jié)合，同時(shí)減少加工中的副效應(yīng)。其對應(yīng)的合適技術(shù)和策略能部分地從圖1(a)和圖1(b)當(dāng)中得到。從這些數(shù)字中很清楚可以看到存在這樣一些應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)工件上只需打很少的孔，且打孔時(shí)間很短，這從系統(tǒng)工程角度來看，其送料和定位是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)的。從另一方面來說，在費(fèi)時(shí)的高深徑比的孔加工中有必要采用有效的打孔策略，因?yàn)槊總€(gè)工件上需要打成百上千個(gè)孔。
工業(yè)激光打孔可分為單脈沖或沖孔，穿孔或螺旋打孔。脈沖固態(tài)激光器或調(diào)制/脈沖光纖激光被用于這些應(yīng)用中，其脈沖間隔通常在微秒（熱脈沖）到皮秒（非熱脈沖）范圍之間。從規(guī)律上看，更低質(zhì)量要求和更高深徑比的孔通常使用熱脈沖加工。燈泵浦激光器能提供這類脈沖，其典型脈沖重復(fù)頻率在5kHz以下。短脈沖激光可加工出高質(zhì)量的孔，其重復(fù)頻率一般在100kHz以上。
通過先進(jìn)的光束導(dǎo)向技術(shù)，比如將快速精密旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件或振鏡用于厚度小于1mm薄材料的加工，高速、逐層“周線”穿孔技術(shù)隨著高輝度的半導(dǎo)體二極管泵浦固態(tài)激光或連續(xù)波模式光纖激光的應(yīng)用也越來越流行了。但本文中不會(huì)詳細(xì)討論這些穿孔手段。
對于所有的熱打孔工藝來說，生產(chǎn)率必須向質(zhì)量妥協(xié)，尤其是在熱效應(yīng)可能產(chǎn)生的副作用（如重鑄和微裂紋）的情況下。人們已經(jīng)就脈沖形狀和脈沖調(diào)制對于打孔效率和孔質(zhì)量的影響進(jìn)行了調(diào)查。這些調(diào)查的結(jié)果清晰地顯示出對于熱打孔來說，還存在改進(jìn)的空間。
單脈沖打孔
直徑在0.015到1.2mm之間的孔能通過使用燈泵浦脈沖工業(yè)Nd:YAG固態(tài)激光器加工出來，其M2值在3到60之間。圖2 顯示出一個(gè)定性的工作范圍圖，將生產(chǎn)率作為深徑比和孔徑的函數(shù)給出。該深徑比為10的時(shí)候，已在圖中標(biāo)出。高頻率功率激光器的生產(chǎn)率極限，則通過現(xiàn)有的脈沖重復(fù)頻率標(biāo)出。圖2中的插圖(a)顯示的是一個(gè)0.5mm厚的不銹鋼車用過濾器，具有最多1200個(gè)直徑為0.05mm的孔。這些孔在2秒內(nèi)加工完成。該生產(chǎn)率實(shí)現(xiàn)的前提是一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的軸和其他的輔助手段（如支架），以實(shí)現(xiàn)重復(fù)的孔加工幾何精度并避免毛刺。插圖(b)是一個(gè)孔直徑為0.25mm（深徑比2.5）的不銹鋼咖啡機(jī)零件，以每秒30個(gè)孔的速度進(jìn)行打孔。插圖(c)顯示了一個(gè)活塞環(huán)，其0.7mm直徑的孔是通過使用一臺500瓦（脈沖峰值功率30kW）激光器，以30個(gè)孔/秒的速度加工出來。典型的公差在5%~10%之間。
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