纤维增强树脂基复合材料激光切割热影响探析

作为一类典型难加工材料，实现以碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP）、芳纶纤维增强树脂基复合材料(AFRP）为代表的纤维增强树脂基复合材料(FRP）的高精密、高质量加工是业界的追求目标。初探了激光脉冲宽度、波长对于典型FRP切割边缘热影响区的影响规律，比较了不同FRP材料精密切割对于激光参数需求的异同。发现纳秒激光、连续激光等传统激光因加工热效应明显而不适合精密切割，而皮秒激光、飞秒激光等超快激光可以实现热影响区宽度仅0.01mm~0.1mm量级的高质量切割，且热影响区宽度几乎不依赖于脉冲宽度；缩短超快激光波长有利于减小AFRP材料的热影响区宽度，但对于CFRP材料则不明显。考虑到高功率皮秒激光一般比对应的飞秒激光更经济，可使用倍频后得到的短波长皮秒激光实现对AFRP的精密切割，对于CFRP则考虑本征波长的皮秒激光即可。     

纤维复合材料激光加工进展及航天应用展望

纤维增强复合材料(FRPs)因其优异的力、热、电磁、化学等性质被广泛应用于航天、航空等领域。作为一种各向异性、非均质的难加工材料，纤维复合材料的传统加工方式存在精度、损伤及效率等问题，为其激光加工技术的快速发展提供了机遇。综述了激光加工技术在实验研究、理论与仿真等基础研究方面的进展，分析研究热点和发展趋势，指出纤维复合材料超快激光加工存在的问题及挑战；报告了纤维复合材料在激光切割与制孔、激光铣削、激光表面处理和连接技术、激光辅助成形等方面的研究及应用进展；针对航天器(特别是空间飞行器)先进制造应用，提出了纤维复合材料产品激光宏观加工和激光微细制造技术的潜在应用方向，展望了实现应用所需发展的工艺装备，以期为后续该类材料产品的激光加工应用提供参考。     

加工方法对超高模聚乙烯纤维增强复合材料力学性能的影响

本文研究了高压水切割、硬质合金刀片切割和普通机械锯切割等加工方法对超高模取乙烯纤维增强环氧复合材料力学性能的影响。结果表明：高压水切割加工方法对材料性能的影响最小，是理想的加工方法；机械锯加工使材料切面受损伤且影响邻近区域的性质，因此力学性能有所劣化，不宜于加工此类耐热性差的材料，硬质合金刀片加工对性能的影响居中，加工方法比水切割方法经济；同时对激光加工作了初步分析。     

激光加工非金属复合材料的研究与应用进展

非金属复合材料是一种低密度、高强度、高模量的高性能材料，目前已经成为航天卫星上不可或缺的关键结构材料。但与此同时，该类材料也是一种极难加工的各向异性非均质材料，采用传统的接触式方法加工易产生崩边、分层、起毛、撕裂等问题。激光制造技术作为一种开始逐步走向实用化的先进制造技术，具有材料去除能力强、加工精度高、损伤可控等一系列优点，是一种实现非金属复合材料高性能加工、满足现有和未来需求的理想方法。本文围绕航空航天领域应用较为广泛的碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料和陶瓷基复合材料，系统地综述了国内外激光加工非金属复合材料的研究与应用进展。其中技术分支涉及切割、制孔、铣削刻蚀、清洗等实体减材制造技术。最后对非金属复合材料激光加工方法的未来研究重点和工程应用前景进行了总结与展望。     

超高压水射流技术在航空工业中的应用

水切割是基于超高压水射流应用的冷态切割技术.与热切割(如火焰、等离子、激光等)相比,"水刀"几乎可以切割从软到硬的所有材料,尤其在厚度20mm以上的金属.在碳纤维、钛合金、铝合金、蜂窝结构及复合材料的成型加工中,水切割技术已经成为国际公认的最理想加工方式.     

FMS单元中的激光切割

激光切割本身具有优越的加工柔性，因此许多切削加工和钣金加工的柔性制造系统都采用激光切割技术。本文综合分析了激光切割中的柔性体现，然后介绍了激光切割ＣＡＤ／ＣＡＭ系统的实现过程、提高切割边缘质量的途径以及采用激光切割的柔性制造系统的材料传输方法。     

激光技术在飞机结构损伤修理中的应用

激光加工技术在很大程度上适应了现代飞机抢修中对钛合金切割、钛合金焊接、复合材料切割的广泛需要。只要调整激光的功率密度和光斑移动速度就可以实现多种加工目的,是传统加工工艺所无法比拟的。它可以成为弥补传统抢修技术缺陷的首选先进抢修技术,也是大有发展前景的抢修技术。     

高压水切割技术的应用和发展

一、几种切割方法对比对非金属材料和复合材料的切割、修边和内外形切割,目前国内外有三种方法,即激光切割、机械式切割和高压水切割。激光切割是利用聚焦后的激光光束进行切割的,光束强度不随距离而变化。切割时在被切割材料上产生局部高温,易发生物理及化学变化,材料会烧蚀或碳化。特别是切割芳伦纤维复合材料时,是不允许用激光切割的。国外     

激光加工技术在工业生产中的应用

激光加工技术在工业生产中的应用愈来愈广泛，激光切割和激光表面淬火的研究和应用也很广泛，根据这两项较成熟的技术提出激光加热切削，进而改变材料的切削加工性。     

用激光加工复合材料

目前,各行各业都很重视普及复合材料。复合材料的组成要素涉及到塑料、钢材、纤维、陶瓷、木材等。用激光加工复合材料,只要了解工件是否吸收激光束,就能比较简便地进行加工了。这一点也可以说是激光的一个可贵特征,是得以应用的重要原因。     

激光切割与类似工艺的比较

激光切割是一种加工精度高、速度快、应用广泛的切割技术，本文从加工能力和成本两个方面，介绍了激光切割与细等离子束切割、带磨料高压水切割之间的相同点和不同点。     

复合材料的切割

切割加工是复合材料制造工艺中一个重要环节。本文介绍了复合材料常用切割方法,对高压水切割、机械切割等切割方法的工艺参数进行了实验研究。从切口质量、切割效率、切割成本等方面对常用切割方法进行了对比,并分析了不同切割方法对材料的影响。     

超高压水切割机的现状与发展

在众多的切割手段中,只有水切割属于冷态切割,直接利用加磨料水射流的动能对金属进行切削而达到切割目的,切割过程中无化学变化,具有对切割材质理化性能无影响、无热变形、切缝窄、精度高、切面光洁、清洁无污染等优点,可加工传统加工及其它加工方法无法加工或难于加工的材料,如玻璃、陶瓷、复合材料、反光材料、化纤、热敏感材料等.     

C/SiC复合材料的制备及加工技术研究进展

碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料由于其强度高、硬度大、耐磨损,被广泛应用于工业、航空航天等领域,然而C/SiC复合材料难以被稳定地去除加工。本文综述C/SiC复合材料的常见制备方式及其材料的性能特点。概述C/SiC复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工等加工方法,分析了各种加工方法的材料去除机理、加工精度、常见缺陷及加工过程中存在的问题。传统的机械加工需进一步优选切削刀具材料;超声辅助加工需探究超声振动的刀具与材料之间的耦合作用机制、振动作用下的材料去除机理;激光加工要进一步研究2.5维及3维C/SiC复合材料的激光加工去除机理。在这些研究的基础上进一步采用复合加工的方法,探寻C/SiC复合材料高效、精密、稳定和无损加工的可能性。     

碳纤维复合材料的后加工工艺

碳纤维复合材料后加工时，易产生各种加工缺陷，刀具磨损快，尺寸控制困难，本文通过对碳纤维复合材料的切削，制孔，切割等后加工工艺的研究，对各种后加工工艺用的刀具材料，几何角度提出了建议，并推荐了相应的工艺参数。     

薄层芳纶复合材料壳体的后加工研究

针对芳纶复合材料壳体后加工存在的问题，本文采用了通用机械加工和激光加工两种方法，通过优化加工工艺，分析了钻头的几何形状、转速、加工条件（冷却和施加背衬材料）等因素对加工的表面质量及尺寸的稳定性的影响，进而探讨了采用通用机械加工方法需要注意的一些问题，且对比分析了激光加工的特点及其实际应用的条件。     

激光旋切法打孔

介绍了激光旋转切割加工小孔的原理，方法及加工工艺参数的选择，并与激光冲击打孔作了比较。     

石英摆片激光切割技术研究

针对激光切割技术在典型石英结构——加速度计摆片加工成形中的应用,探讨了激光与石英材料的作用机理,进行了激光切割成形以及消应力试验。在此基础上详细分析了激光切割工艺参数和后处理对石英摆片成形质量的影响,对精密石英结构的制造具有普遍的意义。     

超高压水切割技术在碳纤维及凯芙拉纤维复合材料加工中的应用

通过在碳纤维、凯芙拉纤维复合材料上应用超高压水切割技术,得到的试样质量满足要求,且优于常规加工技术,较好地解决了碳纤维和凯芙拉纤维复合材料加工问题。     

21世纪的制造技术和加工设备（上）

概要介绍了激光加工、放电加工、快速原型件成形、计算机过程模拟、高速加工、复合材料结构成形自动化以及纳米级数控精密加工等技术领域的发展现状和２１世纪发展方向。