复合激光打孔最佳匹配参量的研究

为了有效提高激光打孔的速率和激光能量的利用率，采用长脉冲激光和短脉冲激光空间叠加打孔的方法，对复合激光打孔的最佳匹配参量进行了理论和实验研究。建立复合激光打孔最佳匹配模型，以熔融物的产生和去除达到平衡为准则，理论计算得出长脉冲激光和短脉冲激光的最佳匹配参量和最佳匹配情况下的复合激光打孔速率。同时进行了毫秒脉冲和纳秒脉冲的Nd:YAG激光器复合作用于5mm的不锈钢板的打孔实验。结果表明，在实验中得到的最佳匹配参量下，复合激光打孔速率相比于毫秒脉冲激光单独打孔最大提高了3.3倍。实验和理论模型均证明了复合激光打孔在最佳匹配状态下，打孔速率达到最大，激光能量得到充分利用。     

准连续波激光打孔工艺综述

激光打孔作为在金属上制备各种大小和形状的孔的有效方法,在现代制造业中得到了广泛使用。而准连续波激光相比于连续波激光具有更低的平均功率以及更高的峰值功率,打孔过程中的热效应小,更为适合精密加工;而与短脉冲激光或超短脉冲激光相比,准连续波激光拥有更快的加工速度。因此准连续波激光在激光打孔中具有重大的发展潜力。本文总结了准连续波激光打孔时的激光参数变化对打孔质量产生的影响,以及其他工艺与打孔质量的关系。     

复合脉冲深度激光打孔的实验研究

为了进一步提高激光在金属厚板上深度打孔的速率,针对5mm厚不锈钢板,采用高峰值功率短脉冲串叠加大能量长脉冲的双光束复合激光打孔方法,建立了复合脉冲激光打孔的理论模型,提出大能量长脉冲激光束的主要作用是熔化金属,排出金属熔融物主要靠高峰值功率密度的激光脉冲串,并研究了脉冲能量、脉冲宽度、打孔方式等不同激光参量下的激光打孔效果。结果表明,与长脉冲激光单独激光打孔相比,复合脉冲激光打孔能大幅减小穿孔时间,对脉宽2ms、单脉冲能量2.9J的长脉冲,复合脉冲打孔速率提高2.3倍,所需能量减少20%,且脉冲能量越大,脉冲宽度越窄,打孔速率越快。此研究为复合脉冲打孔的激光器选择提供了依据。     

激光打孔标靶识别算法研究

标靶对激光打孔的效果有很大的影响,能够准确地识别标靶对激光打孔的效果会有显著提高。本文介绍了激光打孔的标靶,并对识别的算法进行了深入研究和探讨。     

红外激光心肌打孔规律的实验研究

报告了CO_2激光和Er:YAG激光在心肌组织上进行打孔的实验结果。给出了三条实验曲线:输出功率为100W时,CO_2激光心肌打孔的孔深和打孔时间的关系曲线;打孔时间为0.3s时,CO_2激光心肌打孔的孔深和输出功率的关系曲线;脉冲能量为500mJ时,Er:YAG激光心肌打孔的孔深和脉冲数的关系曲线。并对实验结果进行了分析研究,为激光心肌血管重建术的临床应用提供了一个参考。     

激光打孔

本文叙述了激光打孔的机理,常用激光打孔的方式和设备,以及影响激光打孔的主要因素。     

辅助气体对激光打孔的影响

辅助气体是影响激光打孔质量的一个重要因素,本文通过实验分析了辅助气体类型、气压对不同的材料激光打孔的孔径和孔臂粘滞物吹除的影响,提出了激光打孔中有效利用气压的概念,指出可采用直径非上的孔来产生很强的气流以提高有效利用气压,并利用激光打孔后作为喷嘴,获得了重复率高、倾斜度小和工件表面干净的激光打孔。     

激光脉冲超声调制打孔的研究

分析了采用规则激光脉冲尖峰序列打孔的优点及脉冲尖峰参数的选择。对激光脉冲尖峰超声调制的一些规律及对打孔的影响进行了研究。实验和分析表明,采用超声调制打孔可较大地改善打孔的精度、表面质量及打孔的重复性。     

Al2O3陶瓷低压水射流激光复合打孔形貌的研究

针对Al2O3陶瓷激光打孔存在重铸层、微裂纹等问题,提出了Al2O3陶瓷低压水射流激光复合打孔的方法。通过对比分析,研究了水射流流速对Al2O3陶瓷直接激光打孔与低压水射流激光复合打孔形貌的影响规律。研究结果表明,该复合打孔技术利用射流速的冲蚀作用,可以大大减少材料表面熔渣的堆积,从而减少甚至避免重铸层和微裂纹的产生。     

激光诱导放电打孔实验研究

研究在空气中使用1.06μm YAG激光诱导放电打孔的方法。在不同的放电脉宽下进行激光诱导放电打孔的实验,比较了激光打孔和激光诱导放电打孔两种方法,指出了激光诱导放电打孔的优点。     

提高激光打孔质量的理论分析与工艺优化的研究

使用天津大学生产的JG-2016数控YAG激光加工机在Q235-A钢上进行大量实验,发现在激光打孔工艺参量中,激光器工作电压、激光脉冲频率、激光脉宽大小及辅助气体气压对圆度有着较大的影响.运用灰色系统理论中灰色关联分析方法,对上述加工参量进行灰联度和灰联序分析:找出了与激光打孔相关的工艺参量对孔圆度、锥度影响大小的排序规律;提出运用灰色系统GM(1,N)模型和神经网络模型进行混合建模,建立各项激光打孔工艺参量与激光打孔表面圆度、锥度之间非线性、多耦合的数学模型.由此对激光打孔的加工工艺进行优化,从而提高了激光打孔质量,减小孔圆度误差及轴向锥度.     

精密激光打孔方法模糊优化组合

本文对各种激光打孔方法进行模糊综合评判,进而用正交试验确定复合精密激光打孔的最佳优化组合。     

基于正交实验的SUS304不锈钢激光打孔过程参量优化

为了优化激光打孔参量和提高激光打孔成型质量,采用正交实验法对5mm厚的SUS304不锈钢材料进行激光打孔实验研究和理论分析,测量和计算得到了激光打孔上下孔径和锥度的数据,并采用极差分析法得到了脉冲宽度、脉冲能量、重复频率、离焦量和脉冲个数等参量对小孔锥度的影响程度以及SUS304不锈钢激光打孔的最优实验参量组合。结果表明,离焦量、脉冲宽度和脉冲个数对孔锥度的影响较大,重复频率和脉冲能量的影响较小,优化后的激光参量为脉冲宽度0.5ms、脉冲能量2.5J、重复频率40Hz、离焦量0mm、脉冲个数200个。采用优化后的激光参量可加工出锥度较小的孔。     

最优群孔激光打孔自动编程软件的开发

阐述在数控激光打孔机上进行群孔激光打孔时,最佳打孔路线数学模型的建立以及解决该模型的算法。在此基础上开发了适应于数控激光打孔系统的自动编程软件。     

基于声波控制激光焦点的打孔系统

激光焦点的位置控制是激光打孔中需要解决的技术问题之一,在现有的几种激光焦点控制方法中,其技术核心均为如何通过传感器进行有效的信号测量.对于不同材料的激光打孔技术,研制一种适合材料的焦点位置监测系统就显得尤为重要.通过对不同方法的比较和试验,阐述了一种基于声波传感器的激光打孔焦点控制系统,系统通过加工过程中产生的声波作为控制信号,实时对激光焦点位置进行在线的监测和控制,通过对金刚石进行激光打孔试验,并对比传统控制方法,得到了满意的结果.     

基于热传导方程的长脉冲激光打孔效能比分析

研究了脉宽为ms的长脉冲激光打孔的效能比,即打 孔深度与激光能量之比。首先,测量了脉宽为1ms、不同能量密度的长脉冲激光打孔深度, 结果表明,激光打孔的效能比随着激光能量 密度的增加而下降。根据长脉冲激光功率密度低、脉冲波形近似为矩形的特点,建立了稳态 一维热传导模 型,得到了打孔深度与Al板表面温度之间的关系。然后,将实验中测量得到的打孔深度作为 边界条件,代 入到上述关系式中,计算得到了不同能量密度下激光作用过程中的Al板表面温度,进而计 算得到了气化 损失率。计算结果表明,激光的能量密度越高,Al板的表面温度就越高,气化损失率就越大 。最后,结合 文献报道的实验结果,对相同能量密度、不同脉宽的长脉冲激光打孔深度的不同进行了讨论 。所得到的结果均与文献报道结果吻合。     

自由运转与声光调Q Nd∶YAG激光打孔的比较

目前激光打孔主要采用自由运转的Nd∶YAG激光器,存在诸多问题,如打孔质量差、孔锥度大、打孔重复性差、孔壁存在裂纹和再铸层、孔内有金属沉积等缺点,这使得激光打孔只能用于要求不高的地方,这限制了激光打孔在工业中的广泛应用. 为了解决自由运转激光器打孔所存在的问题,在20世纪90年代,出现了采用声光调Q Nd∶YAG激光器来进行打孔,本文就对高脉冲能量自由运转激光器与高光束质量声光调Q Nd∶YAG激光器对金属打孔作了比较研究.实验表明,高光束质量声光调Q Nd∶YAG激光器部分地解决了自由运转激光器打孔所存在的问题,具有打孔深径比高、锥度小、孔壁再铸层厚度低、打孔效率更高、重复性比较好的优点,可用于要求比较高的打孔,如航空发动机燃烧室、叶片的激光打孔等.(OE18)     

玻璃材料激光加工技术的研究进展

玻璃材料因其优良、独特的理化性能在半导体、微流控芯片、微机电系统、光通讯及光存储等新兴领域有广泛的应用。激光技术作为一种新型非接触加工方法,可以对玻璃材料表面或其内部进行高精度、高效率的微加工,在玻璃材料加工领域展现出巨大潜力。归纳了激光刻蚀、激光打孔、激光焊接及激光制备功能结构4种典型的激光加工玻璃工艺的基本原理及关键问题,指出了玻璃材料激光加工的最新研究进展、工艺水平及应用现状,其中激光刻蚀包括了激光直写刻蚀、激光诱导等离子体刻蚀与激光背部湿法刻蚀; 激光打孔包括了远红外CO₂激光打孔、超快激光打孔及改进的打孔方法;激光焊接玻璃工艺包括远红外CO₂激光焊接、纳秒激光焊接、超快激光焊接,以及激光制备表面和内部3维功能结构。同时总结了4类激光加工玻璃工艺的优缺点,分析了目前的瓶颈问题。在此基础上,对激光加工玻璃材料的发展前景进行总结和展望。     

喷油嘴喷孔的激光打孔

本文论述了精密激光打孔的原理、方法及应用,喷油嘴采用精密激光打孔可以和高速钻孔相比,柴油发动机的性能试验表明,两种工艺效果十分相近、精密激光打孔在实际生产中可产生较大效益。     

渗透泵控释片激光打孔的实验研究

渗透泵控释片是制药行业的新剂型,因恒定的释药速率对疗效的明显提升而受到青睐.释药孔决定控释片的溶出度,而释药孔的成型方法中激光打孔优势明显.在研制的专用激光打孔设备上进行了释药孔的打孔实验研究,确定了离焦量、激光电流、激光脉宽等参数所起的不同作用.发现离焦量主要影响孔径;激光电流(激光功率)主要影响碳化层;激光脉宽主要影响孔深等.这些现象和规律对提高渗透泵控释片激光打孔的效率和质量具有指导或参考作用,对发展渗透泵控释片产业非常有意义.