使用毫秒脉冲激光精密打孔系统,在厚度为2 mm的镍基高温合金GH4037上进行通孔加工。针对传统控制变量法中通孔加工脉冲个数设定值过盈会造成诸多不利影响等问题,利用穿透检测技术建立脉冲个数阈值的数学模型,并使用基于此模型得到的改进型控制变量法研究了激光的离焦量、扩束比和脉冲重复频率对出入口孔径、锥度和打孔效率的影响。研究表明,当离焦量为-2~0 mm、扩束比为2~4、重复频率为45~85 Hz、辅助气体为氧气时能够得到较高的打孔效率,与传统控制变量法相比,打孔效率最高可提升89.09%。

通过控制变量法研究了激光能量密度、加工速度、重复频率、刻蚀次数等激光加工参数对紫外激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃刻蚀深度和表面刻蚀质量(包括边缘是否齐整、崩边、碎裂等)的影响规律。结果表明, 以铜膜作为吸收层的紫外激光诱导等离子体刻蚀Pyrex7740玻璃的激光能量密度阈值在1.54～2.10 J/cm2之间, 且在一定范围内激光能量密度越大, 刻蚀深度越深, 等离子体越稳定, 刻蚀质量越好; 激光刻蚀速度过慢或过快都会造成等离子体不稳定, 对刻蚀质量产生不良影响, 即并非光斑重叠度越大刻蚀效果越好。研究结果为激光诱导等离子体精密刻蚀Pyrex7740玻璃及其他光学透明材料刻蚀工艺优化和参数选取提供参考。

利用纳秒激光器对7075铝合金进行激光冲击钻孔实验研究, 采用控制变量法, 分别研究了不同激光脉冲数、激光峰值功率以及不同离焦量条件下对进出孔直径以及孔锥度的影响规律。结果表明, 在一定参数范围内, 不同激光脉冲数对进出孔直径具有一定影响, 激光峰值功率在一定程度上增加会减小孔的锥度, 但当峰值功率增加至45.22 kW时, 大量的熔融物和飞溅物对孔的形貌影响很大; 当激光焦点位于工件表面时, 可获得最小入口直径86 μm, 最小锥度为0.38°。研究结果为铝合金激光微孔加工工艺优化和参数选取提供参考。

采用控制变量法对5052铝合金板材进行了激光打孔实验研究, 得到了扩束比、辅助气体气压和脉冲能量等参数对激光打孔成形质量的影响规律, 并推荐了扩束比、辅助气体气压和脉冲能量等参数的合理选择范围。研究表明, 扩束比和辅助气体气压对下孔径影响较大; 脉冲能量增加, 上下孔径及锥度变大。通过合理选择扩束比, 适当选择较低的辅助气体气压、较低的脉冲能量, 可以得到孔径较小且锥度较小的微孔。

以5052 铝合金板材为实验材料，采用控制变量法进行了单脉冲激光打孔实验，研究并得到了脉冲宽度、脉冲重复频率和离焦量等参数对激光打孔成形规律的影响，推荐了脉冲宽度、脉冲重复频率和离焦量等参数的合理选择范围，为5052 铝合金脉冲激光微孔制造的工艺优化及参数选取提供了参考数据。研究表明脉冲宽度对孔径的影响比较大，脉冲重复频率对上下孔径的尺寸有影响(频率增大，上孔径变大，下孔径减小)，通过合理降低脉冲重复频率、减小离焦量、增加脉冲宽度可以得到孔径小且锥度小的微孔。