Influencia de los parámetros de procesados en micro-perforado con pulsos ultracortos

Influence of processing parameters on micro-perforated with ultrashort pulses

En este trabajo se emplearon pulsos láser ultracortos (110 fs, 1 kHz; hasta 1.1 mJ/pulso) para el micro-perforado de acero. El procesado con estos pulsos permitió obtener agujeros circulares, con medidas precisas y sin alteración mecánica ni química apreciable de las zonas adyacentes. Los agujeros se realizaron utilizando el sistema de trepanado óptico (Helical Drilling Optics, HDO) de la empresa TGSW-Stuttgart, el cual permitió generar estructuras no sólo de gran profundidad sino además de diámetro variable, gracias a que se pudo variar hasta tres parámetros de proceso simultáneamente (velocidad de rotación del haz, inclinación y descentrado del haz respecto del eje óptico) mientras se ejecutaba el procesado. En el presente trabajo se estudió principalmente la influencia de la longitud de onda del láser, en la geometría de las micro-perforaciones. Para ello se realizó la micro-perforación con pulsos láser con la longitud de onda fundamental (λ = 790nm) y la del segundo armónico (λ = 395nm), se utilizó un conjunto específico de elementos ópticos para la HDO en cada caso y se compararon los resultados obtenidos lo cual arrojó que no hay ventajas notables al usar el segundo armónico. Se mencionan deficiencias en el dispositivo experimental que impidieron evaluar la influencia de la longitud de onda con total precisión.

1 INTRODUCCIÓN

La industria muestra un creciente interés en el campo del micro-perforado láser, el cual se emplea para realizar corte, soldadura, tratamientos superficiales (temple, recubrimiento, aleación superficial, limpieza, decapado, marcado, endurecimiento súbito) y perforado (percusión y trepanado) a gran diversidad de materiales a escalas de tamaño cada vez menores. La demanda de la tecnología actual ha generado un mercado creciente y en expansión en lo que tiene que ver con las aplicaciones industriales de los láseres. [1], [5], [7], [19].

El desarrollo en esta área se refleja en el nacimiento de nuevas instalaciones de sistemas láser a nivel mundial, en el aumento de las ventas en el área de micro-perforado láser y en la creación de nuevos grupos de investigación que trabajan en las áreas científica y tecnológica de los láseres de pulsos ultracortos.

El trabajo que se muestra en este artículo se desarrolla en el área de procesado láser de la Universidad de Salamanca, con base en desarrollos teóricos [6] [8] [14] [15] y resultados experimentales [2]-(4] [9] [11)-[13] [16)-[18] que demuestran que el procesado de materiales con pulsos ultracortos (del orden de femtosegundos -fs-) brinda la posibilidad de evitar la formación de material fundido en la región de procesado permitiendo realizar el mecanizadode diversos materiales con mayor calidad (eliminando el material refundido) y menores dimensiones (diámetros del orden de 107% m y menores), lo cual cobra un gran valor en muchos sectores de la industria que se basan en la precisión del taladrado; como las industrias de semiconductores, automotriz, aeroespacial, electro-óptica, fotónica, medicina, alimentaria y telecomunicaciones [17] [19].