王 璐, 万嘉怡, 王天一, 王 琪, 叶梅艳, 朱品文, 鲍永军

(1. 吉林大学 超硬材料国家重点实验室, 长春 130012； 2. 吉林大学 综合极端条件高压科学中心, 长春 130012； 3. 一汽解放汽车有限公司, 长春 130013)

激光打孔具有加工精度高和热作用小等优点, 在航空涡轮叶片、柴油机燃料喷嘴、钟表及仪表中的宝石轴承打孔等零件的微孔加工领域应用广泛[1-6]. 如利用固体激光器在飞机涡轮叶片上打孔, 获得了直径约为20～80 μm的可调微孔, 且加工成型的微孔纵深比约为1∶80[1]. 与传统加工方法相比, 激光可在脆性材料上进行多种微孔加工, 如盲孔和方孔等异型孔[7].

基于金刚石对顶砧(DAC)的高压产生技术是研究凝聚态物质在极端条件下材料性质的重要技术方法. DAC封垫材料一般选取厚度为200～250 μm的金属垫片, 金属垫片的材料选用T301不锈钢以及铼、钨、铍等常见金属材料. 在金属垫片中心处打孔作为样品腔填装样品, 垫片在压力加载过程中需支撑金刚石以防止其砧面边缘受挤压而损坏[8].

目前, 应用于DAC金属封垫材料的微孔加工包括机械钻孔、电火花以及激光打孔等方式, 与机械钻孔和电火花加工相比, 激光打孔不仅速度快, 同时具备效率高且可忽略工具损耗等优点[9-10], 但商用激光打孔机造价昂贵且体积较大. 基于此, 本文研究金属封垫材料激光打孔机工作原理和加工微孔的工作机制, 优化激光打孔机的整体光路和机械结构, 研制一台体积小、易操作、结构简单、造价低的便携式显微激光打……