激光打孔是通過高功率密度、短時間停留（低于激光切割）的脈沖熱源進行打孔的激光加工技術?？讖降男纬煽梢酝ㄟ^單脈沖或多脈沖實現(xiàn)。相比傳統(tǒng)的機械鉆床、電化學和電火花放電等打孔技術，在加工深度較淺的孔位時，激光打孔是更有經(jīng)濟效益的打孔技術。雖然基于切割設計的激光熱源也可以用于鉆孔，但是使用基于鉆孔設計的激光熱源在工作時更為有效。同時這個高功率、可重復的脈沖激光可以通過加工一系列緊密相連的小孔來實現(xiàn)激光切割。一般來講激光打孔的直徑一般在0.075～1.5mm之間。（0.003～0.060英寸）。

由激光制備的小孔孔內(nèi)清潔，并伴有少量的重鑄層，也就是說在打孔過程中熔化的金屬可能會附著在小孔的內(nèi)壁。當需要孔徑較大時，就需要采用切割模式下的激光束打孔技術來獲取需要的孔徑。在打孔過程中，首先使用打孔模式制備足夠尺度的小孔，從而使后續(xù)的切割過程從此處開始作業(yè)。鉆孔或穿透過程需要具有高峰值功率的可重復脈沖激光束，同時配合較高的氣壓來實現(xiàn)，工件穿透之后，激光束通過峰值功率降低甚至轉(zhuǎn)變?yōu)闊o脈沖模式實現(xiàn)切割。

固體激光器波長較短，能夠?qū)崿F(xiàn)高強度的脈沖輸出，因此更適用于激光打孔，比如Nd:YAG激光器、Nd:glass激光器和Nd:ruby激光器。在工程應用中，對于金屬材料的激光打孔常采用Nd:YAG激光器實現(xiàn)（如圖1所示）。CO2激光器常用來進行非金屬材料的開孔，如陶瓷、復合材料、塑料或者橡膠。

金屬材料的激光鉆孔需要脈沖激光，光束聚焦功率密度要在10^5 W/mm^2 (6.5 W/in.^2 × 10^7 W/in.^2)以上。切割過程中聚焦光束擊中材料表面，材料發(fā)生熔化并揮發(fā)，熔融和蒸發(fā)的金屬會被噴射出來，從而在工件上形成孔洞。一般來講激光開孔的深度一般為孔徑的6倍。對于厚壁部件的激光開孔，可能需要多次脈沖才能實現(xiàn)材料的完全穿透。激光開孔技術最大能達到25mm厚材料的打孔。

激光束的聚焦

在激光打孔模式下，需要使用短焦距透鏡將脈沖激光的高峰值功率光束聚焦到直徑為0.6毫米數(shù)量級的光斑上以達到鉆孔所需要的功率密度水平。

通過特定的激光諧振器可以實現(xiàn)激光束的低發(fā)散度。在打孔過程中，低發(fā)散度的激光束改變了工作時的光束的反射傳播，從而提高了鉆孔的質(zhì)量和孔深。通過改變聚焦裝置的光圈可以實現(xiàn)光束直徑的控制。因此光圈可以用來提高聚焦光束的能量密度，提高光束的強度分布，這些原理都對激光打孔的應用具有一定的借鑒意義。

圖1:使用 Nd:YAG激光器在發(fā)動機活塞桿上開設滑油孔

激光打孔技術的優(yōu)勢

激光鉆孔具有激光切割的大部分優(yōu)點。當需要的孔直徑小于0.5毫米（0.020英寸）時，激光鉆孔尤其有利，而且在常規(guī)工具無法進入的區(qū)域進行開孔時，僅需要使光束與材料表面形成一定的角度就可實現(xiàn)激光束的攝入打孔，有效避免了機械加工時因結(jié)構干涉帶來的撞擊破碎事件的發(fā)生。

其他激光打孔的優(yōu)勢如下：

• 開孔時間短

• 自動化適應性強

• 可用于難于開孔材料的穿透加工

• 與機械開孔相比，開孔過程中與工件之間不存在任何形式的機械磨損