激光打孔属于非接触式加工方法,已经被广泛应用到了汽车工业、船舶制造、航空航天、仪器仪表以及医疗技术等诸多行业之中。相比于其它微孔加工方法,具有成本低、效率高、能够加工高密度群孔等优势,已成为应用前景最广的微孔加工方法。本文主要从理论研究、数值模拟和实验分析三个方面对镍基高温合金GH4037的激光打孔进行深入研究。首先,从激光与材料之间相互作用的机理出发,深入研究了毫秒脉冲激光打孔的物理过程,详细分析了光致等离子体等因素对能量吸收率的影响,介绍了激光打孔的几种方式及各自的特点。其次,建立了激光打孔的物理模型、数学模型和有限元模型,利用APDL语言编写了模拟激光打孔的程序,得到了不同脉冲个数作用下的温度场分布云图和孔轮廓图,并求解出了不同脉冲个数作用下的上孔径、下孔径、孔深和锥度。采用控制变量法进行不同脉冲个数的激光打孔实验,得到了不同脉冲个数作用下的孔截面、上孔径、下孔径、孔深和锥度。并且将实验结果与模拟结果进行对比分析,不仅验证了模拟结果的准确性,还研究了脉冲个数对激光打孔的影响,为后续实验方法的制定以及实验参数的选择提供了指导。再次,基于脉冲个数对激光打孔影响的数值模拟及实验论证,为了提高打孔效率,保证打孔质量,针对激光打通孔的特点,利用穿透检测功能专门为激光打通孔设计了改进型控制变量法,弥补了传统控制变量法在激光打通孔实验上的缺陷。最后,基于DMG LASERTEC 80 PowerDrill毫秒脉冲激光打孔系统,采用改进型控制变量法系统地研究了离焦量、辅助气体、扩束比、脉冲能量、脉冲宽度、重复频率对激光打孔的影响。研究结果表明:离焦量和扩束比对激光打孔的影响最为显著,当离焦量为0mm,扩束比为4时,能够获得较好的打孔质量。脉冲能量、脉冲宽度和重复频率对激光打孔的影响较为明显,当脉冲能量为1J,脉冲宽度为0.8ms~1ms,重复频率为60Hz时,能够获得较好的打孔质量。当辅助气体选用氩气时能够显著减少孔内壁的微裂纹以及降低孔内壁的粗糙度,但是打孔效率较低,适合在厚度较小的材料上加工对质量要求较高的微孔。当辅助气体选用氧气时,孔内壁存在微裂纹并且孔内壁的粗糙度比较大,但是打孔效率较高,适合在厚度较大的材料上加工对质量要求较低的微孔。