激光加工在碳纤维等新型材料中运用广泛！

        【成都激光切割】所谓新材料，是相对于原有材料而言的，其特征是具备原有材料没有的新性能、新功能。新材料是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。比如，新能源材料、太阳能光伏材料、绿色建筑材料等。
        按材料种类划分，大致可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料等四大类。按材料的性能分，主要包括结构材料和功能材料：结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料则主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能。
        我国新材料产业在电子信息材料、先进金属材料、电池材料、磁性材料、新型高分子材料、高性能陶瓷材料和复合材料等方面形成了一批高技术产业。高性能新材料的代表之一——碳素材料，已成为全世界大规模开发应用的**高性能材料。
        碳纤维具有高强度、高模量、低比重、耐高温、抗疲劳、导电质轻、易加工等多种优异性能，正逐步取代传统材料，广泛应用于航天航空和军事领域，并开始深入到国计民生的各个方面。如果将碳素材料用于飞机制造当中，将会比现在的铝合金减重20%—40%。波音787目前有50%用了碳纤维复合材料，空客一款飞机62%的材料也将被碳纤维复合材料取代。
        碳纤维复合材料的组成，尤其是碳纤维的高热传导率，使得传统技术很难加工它们。机械式的铣削和钻孔会造成热损伤、碎屑、分层和刀具磨损。好消息是这些损伤可以通过正确使用激光加工来避免。
        英国JK激光公司与利物浦约翰摩尔大学的合作研究表明，激光可以有效地切削、铣削碳纤维复合材料，而不会损害材料的完整性。
        在试验中，一个200W的纤维激光（JK200FL）和扫描头用于打孔和铣削。JK200FL还用于切割和钻孔试验，试验中使用常规工艺的扫描头。
        与机械式切割和铣削相比，JK200FL的小光点产生了更干净的边缘，造成了**小的热损伤。对1mm或更厚的复合材料进行螺旋钻孔时，切割的质量很高，只有很小的烧伤，而且只在纤维顶层才有。
        使用激光的好处还有：这是非接触的材料去除工艺，意味着刀具磨损显著减少。
        现今的复合材料基本可以分为三大类：陶瓷基复合材料、金属基复合材料和另一种**常见的——聚合物基复合材料（或称PMC）。聚合物复合材料是在热固性树脂（如环氧树脂或聚亚胺酯等）中添加强化纤维（如碳纤维、石墨、玻璃纤维、芳香族化合物等）。虽然这些纤维本身的强度并不高，但是一旦与树脂材料结合在一起便形成了一种轻质、牢固、耐用的新型材料，在航空航天业已有广泛应用。
        CO2激光切割技术由于其加工的非接触性，理想适用于各类复合材料的切割，尤其是形状特殊或截面切割等情况。在此测试中我们使用200W的激光器，切割速度为120-125 英寸/分(IPM)。用2.5" 的正弯月透镜是光束焦距于PMC材料表面下1 mm (0.04")下，由此可产生100um (0.004") 的光斑和1.8 mm (0.07") 的焦深。
        用空气作为辅助气体切割PMC编织材料时，切边处有轻微的碳化现象，这是典型的化学降解切割法造成的，激光能量将材料降解并被辅助气体清除。由于这个应用中切边的质量非常重要，因此我们将辅助气体换成高压氮气。在第二副图片中我们可以看到，高压氮气(180 PSI)能显著减少PMC材料切边的碳化。
        必须注意的是虽然使用高压氮气后气体消耗量增加了355% (N2 的流速为2.73 CFM @ 180 PSI；空气的流速为0.77 CFM @ 40 PSI)，高纯度氮气较呼吸级空气而言的相对成本增加了200% ，但切边质量却大大改善。

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