Wiercenie

Wiercenie laserowe jako metoda obróbki materiału jest coraz chętniej wykorzystywane w przemyśle, głównie ze względu na bezkontaktowy charakter tego procesu. Wśród innych jego zalet należy wspomnieć o dużej elastyczności (otwory o dowolnym kształcie i rozmiarze mogą być wiercone pod kątem), prędkości oraz powtarzalności i dokładności obróbki. To wszystko sprawia, że lasery są używane nie tylko do wiercenia w materiałach metalicznych, ale także w półprzewodnikach. W tym ostatnim przypadku o ich przewadze decyduje m.in. możliwość tworzenia otworów o średnicy nawet 10 mikrometrów.

Technika wiercenia laserowego polega na wykorzystaniu impulsu lasera w celu szybkiego dostarczenia do materiału bardzo dużej ilości energii - tym większej, im krótszy jest czas trwania impulsu. W momencie padania wiązki na powierzchnię zachodzą równolegle dwa zjawiska fizyczne: parowanie i topienie materiału. Na skutek parowania wytwarza się ciśnienie, które umożliwia usuwanie płynnej substancji z otworu.


Wiercenie impulsowe i udarowe


Najprostsza metoda wiercenia laserowego polega na tworzeniu otworu w wyniku oddziaływania na materiał tylko jednym impulsem (tzw. wiercenie jednoimpulsowe). Takie rozwiązanie pozwala na tworzenie wielu otworów w bardzo krótkim czasie, co dobrze sprawdza się w przypadku cienkich elementów.

W przypadku grubszych materiałów stosuje się technikę wiercenia udarowego, w której otwór jest formowany w wyniku oddziaływania kilku krótkich, następujących po sobie impulsów. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość uzyskania głębszych, bardziej precyzyjnych i mniejszych otworów niż w efekcie stosowania wspomnianej wyżej metody.


Wiercenie trepanacyjne


W wierceniu trepanacyjnym, podobnie jak w wierceniu udarowym, wykorzystywana jest seria krótkich impulsów laserowych. W pierwszym kroku tworzy się otwór początkowy, który następnie jest stopniowo powiększany przez zastosowanie ruchu kołowego wiązki lasera wokół miejsca obróbki, przez co stopiony materiał jest wypychany w dół. Zaletą tej techniki jest możliwość tworzenia dużych otworów i dowolnych kształtów.


Wiercenie spiralne


Podobnie jak w przypadku wiercenia trepanacyjnego proces ten realizowany jest przez zastosowanie serii impulsów lasera w połączeniu z ruchem kołowym. Główną różnicą w stosunku do wspomnianej metody jest brak otworu wstępnego. Zamiast tego od samego początku wiązka wiązka lasera zatacza kręgi nad obrabianym materiałem. Dodatkowo w trakcie trwania tego procesu następuje korekcja punktu skupienia wiązki, tak aby dochodziła ona do dna materiału. W efekcie wypadkowy tor ruchu plamki uzyskuje kształt spirali.

Wiercenie spiralne jest stosowane wszędzie tam, gdzie konieczne jest uzyskanie głębokich i bardzo dużych otworów przy zachowaniu wysokiej jakości obróbki.



W skrócie

  • Rodzaje obróbki: wiercenie impulsowe i udarowe, wiercenie trepanacyjne, wiercenie spiralne
  • Obrabiane materiały: materiały metaliczne, półprzewodniki
  • Zalety: bezkontaktowość, elastyczność, duża prędkość, wysoka powtarzalność i dokładność obróbki
PolandEnglish