研究目的
研究超短脉冲激光烧蚀过程中高平均功率与高重复频率下的脉冲间相互作用,以提高工业应用中的生产效率和产量。
研究成果
研究表明,脉冲羽流相互作用与热量累积对高重复频率、高平均功率超短脉冲激光辐射金属加工的烧蚀过程具有重要影响。研究对这些效应进行了理论阐述,并通过实验发现烧蚀效率最高可降低40%?;诙愿霉痰纳钊肜斫?,将Inconel 718镍基合金和不锈钢的加工烧蚀速率提升至超过30立方毫米/分钟。
研究不足
脉冲间相互作用对加工质量的影响以及对其它材料的影响需要进一步研究。多边形扫描仪的精度和激光辐射的快速调制也是有待优化的领域。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用多路100瓦级超快激光系统(脉冲重复频率高达20 MHz)进行金属加工,通过建立理论模型区分热积累效应与脉冲-羽流相互作用屏蔽效应的影响。
2:样品选择与数据来源:
以Inconel 718合金为实验材料,基于激光扫描显微镜(LSM)测量的烧蚀深度确定烧蚀效率。
3:实验设备与材料清单:
采用'Amphos 400'超短脉冲激光器、多边形扫描器实现光束偏转、焦距163 mm的F-θ光学系统、垂直于扫描方向的机械进给轴。
4:实验流程与操作规范:
通过加工矩形腔体,研究能量密度、重复频率及单脉冲进给量等工艺参数对烧蚀效率的影响。
5:数据分析方法:
将实验观测的烧蚀效率与理论值对比,确定描述底层物理过程的参数。
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