在過去幾十年里，Nd:YAG脈沖
激光器一直是
材料加工的主力軍，其中相當一部分機器的使用時間甚至已經(jīng)超過30年。其中，
波長為1070nm的脈沖
激光器應用最為廣泛，比如醫(yī)療器械、航空、
電子等等。盡管如此，在某些方面，這種激光器仍有待改進，比如峰值功率高，但平均功率低，電效率不高，功率提升時
光束質(zhì)量不穩(wěn)定，聚焦光斑尺寸近似高斯光束，在獲得穩(wěn)定輸出之前需要幾輪脈沖預熱等等。然而，縱有種種不盡如人意，這種激光器還是在相當長一段時間里發(fā)揮著重要的作用。在航空領(lǐng)域，Nd:YAG脈沖激光器更是占據(jù)著主導地位，廣泛用于各種器件的冷卻孔加工。
YCa@R!M *O o"rq/\ovv ?QCmSK=L 光纖激光工藝
nNt*} k )E'Fke 2009年初，從事材料加工行業(yè)的人開始將目光投向那些能夠提供高峰值功率的脈沖激光器，以及具有較高功率水平的連續(xù)激光器，這類激光器峰值功率一般可達到3kW，平均功率300W。技術(shù)的飛躍催生出更高的峰值功率及平均功率。如今，峰值功率高達20kW，平均功率2kW，以及超高功率連續(xù)激光器已經(jīng)問世。功率的不斷更新?lián)Q代，將光纖激光器推上了航空器件加工的舞臺。
QGs1zfh* [8>z#* B 相較于傳統(tǒng)的Nd:YAG激光器，光纖激光器在電光轉(zhuǎn)換效率及光束亮度（單�；虻臀徊僮鳎┓矫婢酗@著的改善，且無需預熱，功率改變時，無論是平頂模式（如圖1所示），還是高斯模式，光斑直徑始終保持穩(wěn)定如一，同時，脈沖頻率更高，
參數(shù)的實時調(diào)節(jié)性能也更強。由于光纖激光器利用的是單個發(fā)射器激發(fā)，所以在可靠性、功率穩(wěn)定性及靈活性方面較閃光燈泵浦激光器而言，有了質(zhì)的飛躍。
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圖1平頂模式
Vy-28icZ` 鑒于光纖激光器的應用方式靈活多樣，不僅可以作為新機安裝，也可以對現(xiàn)有生產(chǎn)線進行升級，所以正在占據(jù)越來越多的市場份額。之前所有使用Nd:YAG激光器的生產(chǎn)
系統(tǒng)都能轉(zhuǎn)換為光纖激光器。隨著市場需求的發(fā)展，現(xiàn)在已有峰值功率達到20kW高功率光纖激光器可供選擇（見下表）。
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|&>/dyq 上述峰值功率及平均功率已經(jīng)可以覆蓋從微加工到大型加工，從微鉆孔到大型鉆孔，薄厚板材切割，深雕等多種應用需求。
:.*HQt9N `NBbTQtgO 航空領(lǐng)域的鉆孔需求
K&=D-50% >\V6+ $cNp 航空領(lǐng)域無疑是又一個因光纖激光器而獲益匪淺的行業(yè)。在現(xiàn)在航空業(yè)中，一個渦輪引擎可能會有多達數(shù)百萬計個孔，這些孔主要用于幫助器件在運轉(zhuǎn)過程中及時散熱�？椎暮穸�、角度、直徑、形狀各不相同。在航空領(lǐng)域鉆孔應用中，新型光纖激光器是一種更快，更靈活、更穩(wěn)定，也更具成本優(yōu)勢的選擇。
\|CP R6I y n SBVb!) 生產(chǎn)航空器件冷卻孔主要有兩種方式：一種是利用多重脈沖，依據(jù)所需孔徑形成鉆孔（脈沖鉆孔）；另一種是利用小光斑，在圓形范圍內(nèi)移動光束形成鉆孔（套孔）�？偟膩碚f，套孔速度慢，但形狀更完美。在某些應用中，只能選擇套孔，這些孔通常直徑為0.015–0.030in（如圖2所示）。
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圖2：脈沖鉆孔，左側(cè)孔徑為0.010in，右側(cè)孔徑為0.030in
PK_ s#uC 航空領(lǐng)域還有一個特殊的鉆孔需求，就是連接限流孔的扇形孔（如圖3所示）。這些扇形孔是冷卻空氣的出口，目的是將同等流量的空氣分流至更大的范圍，以達到更好的冷卻效果。目前，生產(chǎn)扇形孔的工藝主要有以下幾種：第一種是小光斑調(diào)Q激光器+掃描儀。掃描儀用于掃描限流孔出口處的形態(tài)。使用這種方法加工扇形孔，需要兩臺機器分頭操作；第二種方法是縮小光斑尺寸創(chuàng)造錐度，然后利用CNC套形，但是這種方法比搭載掃描儀的“二步法”慢得多；第三種方法是利用EDM鉆孔技術(shù)，在形成限流孔后再增加一個扇形孔。有一點很重要，就是在鉆扇形孔時，需要避免熱障涂層的剝離，而現(xiàn)在絕大多數(shù)器件上都有熱障涂層。
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圖3：連接限流孔的A.030in扇形孔
pmD4j8F_ 航空領(lǐng)域鉆孔應用——光纖激光器
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