碳纤维复合材料激光切割实验研究

□ 宋抒航

东北石油大学 机械工程学院 黑龙江大庆 163000

近年来，随着能源储存问题及能源过度消耗问题的日益突出，交通运输行业正在发生一系列变化。电动技术及轻量化车身结构概念日益流行［1］，在电动技术基础上，如果能够尽快地应用轻量化车身结构，则能源成本将会大大降低。在汽车行业中，碳纤维复合材料（CFRP）被认为是满足车身轻量化开发的未来关键材料，与传统材料如铝合金或者钢材等相比，CFRP材料具有一系列优点，如比强度高、硬度高及较好的抗腐蚀性能等。虽然CFRP材料已经在高端运动器材及航空领域有所应用，但在其它领域中大规模应用还面临着一些难题，如碳纤维复合材料的连接、切割及回收再利用等。

目前普通的CFRP材料的切割工艺主要有高速铣削及水射流切割两种。铣削加工工艺可靠，但是铣削过程中往往由于刀具磨损带来切割表面质量不高的问题［2］。水射流切割是一种新型的复合材料切割工艺，其具有经济、环保及切割质量高等优点，但是受限于进给速度慢，此工艺并不能应用于大规模生产［3］。

激光切割是近年来兴起的一项新型金属材料加工技术，激光切割技术已经在金属材料切割应用中取得了较好的成果，激光切割可以获得好的切割质量，随着激光功率的增加以及新型激光器的诞生，激光切割越来越受到工业应用的欢迎。由于激光光束质量好，激光功率密度高，这就使碳纤维材料的气化很容易。……