01激光切割技术VS碳纤维复合材料

碳纤维，因其具有高强度、高模量、密度小、耐急冷、急热、耐酸、耐油、耐腐蚀等优异性能，被誉为新材料领域“皇冠上的明珠”，是航空**、轨道交通、船舶车辆、新能源、高端医疗等诸多高端制造业领域不可或缺的关键材料。

随着汽车、航空**、高端医疗等领域的快速发展，碳纤维复合材料因其*特的性能优势而被广泛应用，这使得市场需求不断扩大，从而推动了激光技术的快速发展。

近年来，激光切割技术发展速度很快，国际上每年都以20%~30%的速度增长。激光切割技术是激光加工行业中比较重要的一项应用技术，由于碳纤维具有高热传导率，使得传统技术很难进行加工，因此激光切割技术在碳纤维的发展制造过程中发挥了很大的作用。

尽管激光切割技术在碳纤维的制造中应用广泛，但依然存在难点和挑战。

02激光切割碳纤维的难点分析及重点因素

激光切割作为一种成熟的热加工工艺，已经成功应用于金属和非金属的加工。但是，碳纤维复合材料基体热性能迥异，导致激光加工材料难度较大。因此，在加工过程中，也存在一些难点，主要表现在加工后会发生一系列热损伤问题，如热影响区过大、纤维拔出、材料分层等。

激光切割碳纤维复合材料的切割质量的重要指标：

1锥角大小

2切缝宽度

3正面及背面碳纤维拔出长度

需要注意的重点因素：

1、激光焦点位置

当激光切割的光束聚集成很小的光斑时，光斑处的能量密度会非常高，继而会切出非常窄的切缝，因此激光切割碳纤维需要焦点处光斑的直径越小越好。

2、激光切割速度

激光切割碳纤维速度的选择不仅与激光切割参数有关，更与碳纤维的厚度和碳纤维对激光的吸收率有关。对于功率一定的激光切割设备，如果碳纤维厚度越厚，为了获取较好的切割质量，激光切割碳纤维时就必须降低切割速度，这也使得激光切割碳纤维所需时间变长，碳纤维很有可能会过烧，加工质量因此降低;如果想要提高加工效率，势必会引发由于碳纤维吸收能量增加导致的切缝和热影响变大的问题。

3、激光切割功率

激光切割功率过大，会导致碳纤维工件吸收能量过多，碳纤维的热影响区和切缝增大，影响激光切割的质量。因此，激光切割功率是影响激光切割质量较主要的因素，决定脉冲激光功率的主要参数是脉冲频率和能量，所以在利用激光切割碳纤维时，必须要同时调整好这两个参数。

4、激光切割波长

碳纤维对激光能量吸收率的大小与激光波长有很大的关系，而激光切割的前提就是材料吸收激光能量，从而切透材料。因此，碳纤维对激光能量吸收率的大小决定了激光切割的能量利用率，继而影响了激光切割质量。

5、气体压力

激光切割碳纤维时，聚焦的激光与辅助气体通过喷嘴到达碳纤维材料表面，此时气流束的要求是流量大、速度快。气体压力过大，会导致气流形成絮流，使气流降温和吹除熔融材料的能力降低;如果气体压力过小，则会让气体流量变小速度变慢，导致无法彻底吹除切缝处的熔融材料，切缝断面变的粗糙不平整。所以气体压力一定要适中，这样才能有较好的切割质量。