【摘 要】
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光纤激光切割作为一种新型的切割方法因其独特的精密切割方式可实现对玻璃纤维增强复合材料持续稳定快速的细小切割,可以保证切割质量和效率。但由于激光切割过程中,激光能量与玻璃纤维增强复合材料之间相互作用,导致材料的切缝宽度与材料截面粗糙度大小不一,随着精密技术的持续发展,工业产品的加工越来越趋于微型化。本课题聚焦在厚度为3mm的玻璃纤维增强复合材料进行激光切割试验,分析切缝宽度、切割锥度、截面粗糙度、热
【基金项目】
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芜湖市奇瑞新能源高档数控机床与基础制造装备科技重大专项计划项目汽车复合材料车身模压成形技术与装备（2018ZX04026001）
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光纤激光切割作为一种新型的切割方法因其独特的精密切割方式可实现对玻璃纤维增强复合材料持续稳定快速的细小切割,可以保证切割质量和效率。但由于激光切割过程中,激光能量与玻璃纤维增强复合材料之间相互作用,导致材料的切缝宽度与材料截面粗糙度大小不一,随着精密技术的持续发展,工业产品的加工越来越趋于微型化。本课题聚焦在厚度为3mm的玻璃纤维增强复合材料进行激光切割试验,分析切缝宽度、切割锥度、截面粗糙度、热影响区宽度等方面对切割质量的影响并以提高切割质量为目的进行工艺参数优化。主要研究内容如下:1)系统的阐述了国内外激光切割复合材料的研究进展;以及介绍了试验材料、试验平台和检测方法。2)通过高速摄像观察,玻璃纤维增强复合材料激光切割的烧蚀形貌主要集中分布在切割表面和切割截面,烧蚀形貌最明显的体现在材料的上表面,可以根据高速摄像切割情况,改变切割的工艺参数,保持切割过程稳定。3)通过改变单因素变量参数来研究单因素变量对切缝宽度、截面粗糙度和热影响区宽度的影响;研究表明在激光功率和切割速度变化时,切缝宽度和截面粗糙度变化的趋势是一致的;在焦点位置和辅助气体压力变化时,切缝宽度、截面粗糙度和热影响区变化的趋势有所不同,所以在进行参数优化时,要分别研究。4)最后以优化工艺参数提高切割质量为目的进行正交试验,分析了激光功率、切割速度、辅助气体压力及焦点位置对玻璃纤维增强复合材料激光切割质量的影响。对应切缝宽度而言,最优的试验参数:激光功率1800W,切割速度0.1m/s,辅助气体压力0.4bar,焦点位置-3.0mm。对于材料截面粗糙度而言,最优的试验参数:激光功率1400W、切割速度0.15m/s、辅助气体压力0.4bar和焦点位置-3.0mm。在此参数下切割过程稳定,可重复性强。图[73]表[9]参[80]
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