超快激光微孔加工工艺参数的原位成像研究

作     者：阿占文 赵宽 张天雷 张鹏哲 刘宇彤 邹贵生 

作者机构：青海大学机械工程学院 清华大学机械工程系 北京遥感设备研究所 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52305479) 

主　　题：超快激光 原位观测 微孔加工 金刚石 工艺参数 最大孔深 

摘      要：超快激光加工微孔的质量与效率受工艺参数影响显著，研究其影响机制对提高加工质量和效率至关重要。传统研究多基于钻孔后的截面分析，忽视了加工中的瞬态过程。本文采用原位观测技术，研究900 fs超快激光在金属与单晶金刚石上加工微孔时，单脉冲能量、频率及焦点位置对钻孔速度及最大孔深的影响。结果显示，金属材料上孔壁存在横向收缩和扩展的过程，平均钻孔速度呈“下降-上升-再下降趋势；单晶金刚石上孔壁较垂直，平均钻孔速度平滑下降。影响最大孔深的主要因素是激光单脉冲能量和脉冲频率，激光焦点位置对最大孔深的影响并不显著。最大孔深随着单脉冲能量和脉冲频率增大而增大，但脉冲频率对最大孔深的影响存在饱和效应，在超过一个频率阈值后最大孔深不再发生明显变化。