【摘 要】
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激光加工碳纤维复合材料(CFRP)作为一种非接触特种加工，相比于传统机械加工在柔性和可加工性上具有较大的优势，能有效抑制纤维拔出、层间撕裂等加工缺陷。论文采用Nd： YVO4纳秒绿光脉冲激光系统进行了激光铣削工艺实验，通过响应面实验设计，分析了激光功率、扫描速度和填充间距等工艺参数影响规律。实验结果显示激光功率和脉冲搭接率对铣削质量和效率影响较大，特殊的材料去除机理导致其加工效率相比于均质材料激光
【机 构】
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制造技术与装备自动化研究所 机械与动力工程学院 上海交通大学
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激光加工碳纤维复合材料(CFRP)作为一种非接触特种加工，相比于传统机械加工在柔性和可加工性上具有较大的优势，能有效抑制纤维拔出、层间撕裂等加工缺陷。论文采用Nd： YVO4纳秒绿光脉冲激光系统进行了激光铣削工艺实验，通过响应面实验设计，分析了激光功率、扫描速度和填充间距等工艺参数影响规律。实验结果显示激光功率和脉冲搭接率对铣削质量和效率影响较大，特殊的材料去除机理导致其加工效率相比于均质材料激光铣削能大大提高。通过显微观测发现样件加工底面具有微坑形貌特征，加工区域周围则覆盖有大量切断纤维，从而揭示了铣削过程材料热烧蚀与气体剥蚀混合作用机理。在较小离焦量加工条件下，基于能量均衡计算得出了实现目标铣削深度所需的铣削遍数，并通过实验进行验证。最后，论文总结了碳纤维复合材料激光铣削技术应用面临的挑战并提出了相应的建议。
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