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1 ms、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。