一种环形脉冲激光加工碳纤维复合材料小孔的方法

摘要

本发明涉及激光打孔技术，具体指一种采用环形脉冲激光在碳纤维复合材料上加工小孔的方法。本发明利用环形脉冲激光照射板料，在环形脉冲激光照射的热效应和冲击波的力效应相互结合下使环形激光层层切入材料，最终切穿整个照射区碳纤维复合材料完成小孔加工。本发明根据碳纤维复合材料特性，调整环形脉冲激光的脉宽、能量、频率以及光斑大小。有效地避免了加工碳纤维复合材料产生毛刺、撕裂和分层现象，减少了热影响作用，保证了碳纤维复合材料小孔的加工质量。

主权项

一种环形脉冲激光加工碳纤维复合材料小孔的方法，其特征在于，利用环形脉冲激光(7)照射板料，在环形脉冲激光(7)照射的热效应和冲击波的力效应相互结合下使环形脉冲激光(7)层层切入材料，最终切穿整个照射区碳纤维复合材料(8)完成小孔加工，具体步骤如下：A）将垫板(9)固定在数控工作台(10)，将碳纤维复合材料(8)固定在垫板(9)的上端面，通过移动控制数控工作台(10)控制环形脉冲激光(7)中心、碳纤维复合材料(8)打孔中心和垫板(9)孔中心处于一条轴线上；垫板上孔的大小根据碳纤维复合材料上打孔孔径大小而定，比碳纤维复合材料上打孔孔径略大；B）打开激光器(2)，脉冲激光通过反射镜(3)、光学整形系统(4)、环形光束产生系统(5)、聚焦透镜(6)后作用在碳纤维复合材料(8)上，计算机控制系统(1)根据碳纤维复合材料(8)特性, 调整环形脉冲激光(7)的脉宽、能量、频率参数；计算机控制系统(1)控制光学整形系统(4)、环形光束产生系统(5)、聚焦透镜(6)，在碳纤维复合材料(8)上形成环形光斑(11)；环形脉冲激光(7)的脉宽、能量、频率以及光斑大小的具体参数为：脉宽10^‑6ns~50ns，能量0~50J，频率0~50Hz；作用在碳纤维复合材料(8)上的环形光斑(11)内径为0.1~50mm，外径为0.1~50mm；C）脉冲激光作用在碳纤维复合材料(8)表面，在环形脉冲激光(7)照射的热效应和冲击波的力效应相互结合下使环形脉冲激光(7)切入材料，通过层层深入最终切穿整个照射区碳纤维复合材料(8)完成小孔加工；D）清理。