基于改进型控制变量法的脉冲激光打孔研究

发布时间：2025-06-27 05:20

　　 使用毫秒脉冲激光精密打孔系统,在厚度为2mm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-2～0mm、扩束比为2～4、重复频率为45～85Hz、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%。

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【部分图文】：

图6 不同离焦量下通孔截面图和通孔锥度变化图。（a)-2.8mm;(b)-1.8mm;(c)0.8mm;(d)0mm;(e)0.8mm;(f)1.8mm;(g)2.8mm;(h）通孔锥度变化图

图6是不同离焦量条件下通孔的截面图和通孔锥度的变化曲线。如图6(h）所示，当离焦量为-0.8mm和0.8mm时，孔锥度较小，随着离焦量绝对值的增加孔锥度随之变大。孔的截面图按离焦量由小变大排列，将其与通孔锥度的变化曲线进行比较，可以得出，理论计算的通孔锥度变化规律与实际加工的通孔....

图7 扩束比原理图

图8和图9分别是不同离焦量条件下通孔出入口直径的变化曲线和脉冲个数阈值的变化曲线。如图8所示，入口直径由大变小后趋于不变。理论上，扩束比越大，材料上表面的焦点光斑越小，入口直径应该越小。而本实验的结果是入口直径在扩束比为3～6倍时趋于不变，这是氧气的助燃效应造成的。扩束比越大，虽....

图4 离焦量对通孔入口、出口直径的影响

如图5所示，脉冲个数阈值随着离焦量的增加，先由大变小，再由小变大。当离焦量为0时，脉冲个数阈值最小，打孔效率最高；当离焦量为2.8mm时，脉冲个数阈值最大，打孔效率最低。图5离焦量对通孔脉冲个数阈值的影响

图5 离焦量对通孔脉冲个数阈值的影响

图4离焦量对通孔入口、出口直径的影响图6是不同离焦量条件下通孔的截面图和通孔锥度的变化曲线。如图6(h）所示，当离焦量为-0.8mm和0.8mm时，孔锥度较小，随着离焦量绝对值的增加孔锥度随之变大。孔的截面图按离焦量由小变大排列，将其与通孔锥度的变化曲线进行比较，可以得出，理论....

本文编号：4053874