离焦量对飞秒激光制孔影响的研究

为探究飞秒激光制孔工艺规律,采用脉冲宽度235 fs,重复频率100 kHz的飞秒激光在1.5 mm厚304不锈钢上开展不同离焦量下的制孔试验.首先记录不同离焦量下制孔时间,然后在影像测量仪下测量不同离焦量下微孔入口、出口孔径并计算对应锥度,最后在金相显微镜和扫描电镜下对孔壁进行金相观察及元素分布线扫描.试验结果表明:当离焦量由-1.0 mm变化到1.0 mm时,微孔入口、出口孔径均增大,锥度呈现先减小再增大趋势,最大锥度3.32°,孔的出口质量逐渐变差.金相分析证实本试验不同离焦量下孔壁均无重熔层、微裂纹等热致缺陷,但负离焦下加工质量更优.孔壁附近元素线扫描结果表明飞秒激光制孔对基体材料元素分布几乎无影响.相比正离焦加工,负离焦加工效率更高,制孔时间约27 s.