الحفر بالليزر عبارة عن تقنية معالجة بالليزر تعمل على إحداث ثقوب من خلال مصدر حرارة نابض بكثافة طاقة عالية وإقامة قصيرة (أقل من القطع بالليزر). يمكن تحقيق تكوين الفتحة عن طريق نبضة واحدة أو نبضات متعددة.
في عملية التثقيب، استخدم أولاً وضع التثقيب لتحضير ثقوب صغيرة ذات حجم كافٍ، بحيث تبدأ عملية القطع اللاحقة من هنا. تتطلب عملية الحفر أو الاختراق شعاع ليزر نابض متكرر ذو طاقة ذروة عالية، وفي نفس الوقت يتم تحقيقه بضغط هواء مرتفع. بعد اختراق قطعة العمل، يتم قطع شعاع الليزر عن طريق تقليل الطاقة القصوى أو حتى التغيير إلى وضع عدم النبض.
تتميز ليزرات الحالة الصلبة بأطوال موجية أقصر ويمكنها تحقيق خرج نبضي عالي الكثافة، لذا فهي أكثر ملاءمة للحفر بالليزر، مثل ليزر Nd:YAG، وليزر Nd:glass، وليزر Nd:ruby.
غالبًا ما يستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون لفتح المسام في المواد غير المعدنية مثل السيراميك أو المواد المركبة أو البلاستيك أو المطاط. يتطلب الحفر بالليزر للمواد المعدنية ليزرًا نابضًا، ويجب أن تكون كثافة طاقة تركيز الشعاع أعلى من 10^5 واط/مم^2 (6.5 واط/بوصة.^2 × 10^7 واط/بوصة.^2).
تركيز شعاع الليزر.
في وضع الحفر بالليزر، يلزم وجود عدسة ذات طول بؤري قصير لتركيز شعاع الطاقة العالي الذروة لليزر النبضي على بقعة بقطر يبلغ 0.6 مم لتحقيق مستوى كثافة الطاقة المطلوبة للحفر.
يمكن تحقيق انحراف منخفض لشعاع الليزر بواسطة مرنانات ليزر محددة. يمكن التحكم في قطر الشعاع عن طريق تغيير فتحة جهاز التركيز. ولذلك، يمكن استخدام الفتحة لزيادة كثافة الطاقة للشعاع المركز وتحسين توزيع كثافة الشعاع.
مميزات تقنية الحفر بالليزر
يتمتع الحفر بالليزر بمعظم مزايا القطع بالليزر. إنها تحتاج فقط إلى جعل الشعاع وسطح المادة يشكلان زاوية معينة لتحقيق دخول وتثقيب شعاع الليزر، مما يتجنب بشكل فعال حدوث التأثير والتجزئة الناتجة عن التداخل الهيكلي أثناء المعالجة الميكانيكية.
المزايا الأخرى للحفر بالليزر
1. وقت افتتاح قصير
2. القدرة على التكيف الأتمتة القوية
3. يمكن استخدامه في معالجة المواد التي يصعب فتحها
4. بالمقارنة مع الفتح الميكانيكي، لا يوجد تآكل ميكانيكي بأي شكل من الأشكال بين عملية الفتح وقطعة العمل
يعد الحفر بالليزر أول تقنية عملية للمعالجة بالليزر، وهو أيضًا أحد مجالات التطبيق المهمة للمعالجة بالليزر. يستخدم الحفر بالليزر بشكل رئيسي في المواد المعدنية مثل الصلب والبلاتين والموليبدينوم والتنتالوم والمغنيسيوم والجرمانيوم والسيليكون والمواد المعدنية الخفيفة النحاس والزنك والألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك المقاومة للحرارة وسبائك مصفوفة النيكل وذهب التيتانيوم والبلاتين والكربيد العادي. المواد المغناطيسية وركائز السيراميك والأحجار الكريمة الاصطناعية وأفلام الماس والسيراميك والمطاط والبلاستيك والزجاج وغيرها في المواد غير المعدنية.
