سوراخكاری ليزری يا سوراخ كاری با ليزر،

روشی برای ايجاد سوراخ های ظريف

پرتوهاي باريك ليزر می توانند مانند مته عمل کنند و سوراخ هایی با ابعاد و اندازه های مختلف بر روی اجسام نرم و سخت ایجاد کنند. در فرآيند سوراخكاري ليزري، سوراخ ها کاملا صاف، بدون خرده و بدون دندانه ساخته می شود ...

از اولين كاربردهاي صنعتي ليزر، سوراخكاري بر روي الماس توسط ليزر ضرباني ياقوت در سال 1965 بود. ايجاد سوراخي به قطر mm7/4 و عمق mm2 بر روي الماس، با استفاده از ليزر در حدود 15 دقيقه زمان مي برد، در حالي كه ايجاد چنين سوراخي قبلا با استفاده از روش هاي مكانيكي 24 ساعت به طول مي‌انجاميد. مي توان از ليزر براي ايجاد روزنه در افشانه های آئروسل كه جهت افشاندن مایعات و گازها به کار می روند و گاهی قطر روزنه آن ها به چند میکرون می رسد استفاده نمود. با ليزر مي توان سوراخ های ریز و ظریفی بر روي عدسی هاي تماسی ایجاد کرد تا مایعات آزادانه روی سطح چشم حرکت کنند و ضمنا دیده نیز نشوند.

سوراخ‌ها در مواد غير فلزي مانند لاستيك و كاغذ به راحتي ايجاد مي‌شوند. در اين زمينه ليزرها مزيت‌هايي بر روش‌هاي معمول مكانيكي دارند، چرا كه هيچگونه اعوجاجي در جريان ايجاد سوراخ در ماده به وجود نمي‌آيد. براي مثال ليزرها براي ايجاد سوراخ در كاغذ سيگار (پرفراژ كردن) به كار مي‌روند. اگر روش هاي مكانيكي براي اين منظور استفاده شود، سوراخها ممكن است تغيير شكل دهند و پس از عمليات بسته شوند. ليزرها به طور موفقيت آميزي در سوراخ كردن سر شيشه كودكان و شيرهاي سوزني نيز به كار برده مي‌شود.

سوراخكاري مؤثر اين است كه مقدار قابل توجهي از ماده را بتوان به دماي بالاتر از نقطه جوش آن رساند. معادلات نشان مي‌دهد كه براي مقادير مساوي انرژي كه به ماده مي رسد، هر چقدر طول پالس (ضربان) كوتاه‌تر باشد افزايش دما بيشتر است. (اين موضوع قابل قبول است چرا كه در جريان يك پالس طولاني گرمايي كه به جسم مي‌رسد زمان بيشتري براي نفوذ به داخل ماده وجود دارد و مقدار نسبتاً زيادي از ماده گرم مي‌شود و دماي متوسط پائين‌تر است). بنابراين انتظار داريم ليزرهاي ضرباني مؤثر و مفيدتر از ليزرهاي CW باشند (با فرض توان‌هاي متوسط مساوي). در سوراخكاري، مشكل عدم جذب انرژي اوليه توسط ليزر گاز كربنيك 2CO وجود دارد و لذا ليزر Nd YAG از اين نظر برتري دارد. اما براي غير فلزات وضعيت برعكس است.

ابعاد سوراخ معمولاً با دو كميت بيان مي‌شود: نسبت عمق سوراخ به قطر سوراخ و نسبت قطر ورودي سوراخ به قطر در وسط سوراخ. با استفاده از چند پالس (ضربه) به جاي يك پالس (ضربه)، قطر سوراخ وسيع‌تر و وسط سوراخ كوچكتر مي‌شود. به محض آنكه سوراخ شروع به شكل گرفتن مي‌كند، تابش به طور غير عمودي به ماده برخورد مي‌كند و بدين طريق پتا انتهاي سوراخ با بازتاب‌هاي مكرر در ديواره‌هاي سوراخ هدايت مي‌شود. اين اثر در مواد شيشه‌اي كه تغييرات بازتاب زيادي با زاويه اي تابش دارد، در مقايسه با فلزات كه معمولاً درصد بازتاب تابشي دارند بارزتر است. همان طور كه انتظار مي‌رود قطر سوراخ زياد با كانوني كردن باريكه ليزر افزايش مي‌يابد. يك مشكل اساسي در سوراخ‌هاي با قطر سوراخ بالا اين است كه موادي كه از انتهاي سوراخ تبخير مي‌شوند مجدداً در بين راه روي سطح ديواره مي‌نشيند و باعث بستن سوراخ مي‌شوند. در مواد سراميكي قطر سوراخي در حد 25 ميكرون قابل حصول است اين در حالي است كه اين عدد در فلزات فقط حدود 12 ميكرون است.