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碳纤维增强聚合物（CFRP）激光切割的参数研究及纤维取向对切割质量的影响
摘要： 采用2千瓦光纤激光器对碳纤维增强复合材料（CFRP）进行激光切割。研究详细分析了不同激光加工参数对CFRP切割的影响，主要选取激光功率（瓦）、扫描速度（毫米/分钟）、气体压力（巴）和占空比（%）作为工艺参数，以平均切缝宽度和热影响区（HAZ）作为输出参数。实验中沿垂直于纤维方向（90o）进行切割，并通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析切缝质量、基体熔化、纤维拔出及热影响区内的基体汽化现象。当参数设置为800瓦、600毫米/分钟、3巴和25%占空比时，获得最小约184微米的切缝宽度，此时对应的热影响区约为1561微米。切缝宽度与热影响区随激光功率、气体压力和占空比的增加而直接增大，但随扫描速度提升而减小。SEM图像证实该切割工艺产生的纤维边缘基本无毛刺。研究发现基体回缩和分层（纤维拔出）是CFRP激光切割过程中的主要质量缺陷。
关键词： 纤维分层、基体熔化、热影响区、激光切割、纤维固结、切缝宽度、碳纤维增强复合材料
更新于2025-11-28 14:24:20
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喷嘴类型对60毫米厚不锈钢激光切割性能的影响
摘要： 采用6千瓦光纤激光器对60毫米厚不锈钢进行激光切割，以研究喷嘴几何构型对离焦距离操作容差的影响。离焦距离是指喷嘴尖端与钢板顶面之间的距离。通过干涉测量分析对比评估了两种喷嘴（具有收敛几何结构的亚音速喷嘴和具有收敛-发散几何结构的超音速喷嘴）的流体行为。根据干涉测量分析结果，开展了聚焦离焦距离变化的激光切割实验?？悸堑剿们懈钆缱斓娜厶迦コ芰?，离焦距离设定为1至60毫米范围。喷嘴喉部直径分别为2毫米和3毫米。结果表明，对于60毫米厚不锈钢的激光切割，超音速喷嘴具有更好的离焦距离操作容差。
关键词： 激光切割，超音速喷嘴，诺马斯基干涉仪
更新于2025-11-28 14:24:20
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一种基于激光切割的制造工艺，用于利用聚己内酯/羟基磷灰石复合聚合物生成组织工程用三维支架
摘要： 开发了一种基于激光切割（LC）的片层堆叠支架（SSCs）制造工艺。该支架由聚己内酯/羟基磷灰石（PCL/HA）复合材料薄片构成。通过从PCL/HA箔材上切割单层薄片并堆叠，形成具有特定尺寸连通孔隙的支架结构。该工艺能以高重复性处理羟基磷灰石含量达50%的材料，其加工精度取决于所采用的激光功率。可实现的最小孔隙尺寸约为40微米，而最小稳定固体结构尺寸约为125微米。将人骨髓间充质干细胞系SCP-1培养于制备的PCL/HA支架上，细胞呈现自然形态并能分化为功能性成骨细胞。通过激光切割制备PCL/HA SSCs为组织工程（TE）提供了新途径，该工艺可靠、快速且具有高分辨率。这种片层堆叠支架方法便于三维细胞培养中的细胞接种及细胞命运分析，从而能够构建功能性组织结构。
关键词： 激光切割、组织工程、支架
更新于2025-11-21 11:24:58
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CO2激光在单脉冲激光切割过程中与木材组织的相互作用
摘要： 切割是一种用于改善木材处理过程中不透水木材流体流动的技术。先前关于木材激光切割的研究忽略了诸多方面，例如木材解剖结构的详细分析（包括切向/径向面以及早材/晚材与激光束相互作用的考量）。通过研究木材解剖结构，本文完整呈现了CO?激光切割过程的研究成果，揭示了当切割切向/径向面时激光束与生长轮的相互作用新知，以及生长轮内低密度早材与高密度晚材的特性。研究采用2千瓦ROFIN CO?远红外激光（波长10.6微米）对具有不同整体密度的南方黄松、辐射松、欧洲红松和山毛榉进行激光切割。通过微观结构表征深入分析了CO?激光切割参数对孔洞深度、直径及质量的影响。研究发现切割孔洞深度均匀，但孔洞圆度显著受早材和晚材组织分布影响。辐射松的切割孔最大直径（约1.3毫米）与山毛榉的最小直径（约0.7毫米）分别达到极值；相同激光功率下，以径向面入射时欧洲红松的切割孔最大深度（约33毫米）与山毛榉的最小深度（约25毫米）形成对比。相较于激光功率，CO?激光脉冲持续时间对孔洞直径和深度的影响更为显著，表明该参数是设计CO?激光切割工艺时的主导因素。
关键词： 激光切割、木材、圆度、深度、直径、二氧化碳激光器
更新于2025-11-21 11:24:58
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采用长脉宽纳秒脉冲激光对碳纤维增强聚合物进行锁孔切割
摘要： 研究了一种近红外波长高能纳秒脉冲激光对两种不同纤维排布方式碳纤维增强聚合物（CFRP）的加工性能。该研究首次证明：采用长脉宽模式（120纳秒）的高能纳秒脉冲激光可实现CFRP材料锁孔模式切割。值得注意的是，尽管短脉宽Q开关模式（8纳秒）具有更高峰值激光功率密度，但对CFRP材料的材料去除效果不佳。在长脉宽模式下，进一步通过多道次直线与轮廓切割实验，研究了激光工艺参数对加工表面完整性的影响，并探讨了两种脉冲模式的等离子体吸收效应。结果表明：仅需6道激光切割即可穿透2.2毫米厚的正交铺层CFRP板，配合氩气辅助气体可获得热影响区小、纤维拔出少的优质加工表面。本研究成功实现了高能纳秒脉冲激光高效加工CFRP的关键突破，并揭示了CFRP激光加工特有的能量吸收机制。
关键词： 激光切割、小孔效应、长脉冲、纳秒脉冲激光、碳纤维增强聚合物
更新于2025-11-21 11:08:12
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采用低功率光纤激光加工优化316L不锈钢边缘质量
摘要： 在制造业中，机械加工零件的尺寸精度至关重要，尤其对于钣金切割的精密装配作业而言。但激光束剖面的会聚发散特性会导致激光切割试样出现切缝锥度。采用50瓦级低功率光纤激光进行加工时，极难在不锈钢钣金上实现优质切割。作为相对冷门的工艺变量，切割楔角对切缝特征不均匀性的判定起着关键作用。本研究展示了50瓦光纤激光切割产生的切缝锥度结果，旨在揭示该低功率光纤激光切割1毫米厚AISI 316L不锈钢的能力。通过采用中心复合设计（CCD）技术的响应面法（RSM），分析了切割楔角与功率、占空比、脉冲频率及扫描速度等工艺变量的影响?；谒崮Ｐ偷氖笛檠橹け砻鳎旱髡实惫ひ詹问捎呕璧谋咴抵柿俊?
关键词： 激光切割、响应面法、切缝锥度、切割楔角、AISI 316L不锈钢
更新于2025-09-23 15:21:01
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高激光切割速度下切前沿的局部汽化
摘要： 采用高速切割前沿视频与光谱测量技术，检测高切割速度下切割前沿的局部汽化现象。结果表明：随着进给速率增加，切割前沿上部汽化现象会产生短暂而强烈的闪光，同时伴随切割刃表面出现断续条纹图案。这些发现证实了切割前沿局部汽化可能是高切割速度下加工质量下降的原因。通过观测汽化现象可作为诊断方法，预判切割失效及断续条纹图案的产生。
关键词： 激光切割、汽化、断续条纹、相机观测、光谱发射
更新于2025-09-23 15:21:01
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皮秒激光对氧化铝陶瓷的深度高精度切割
摘要： 陶瓷材料具有高耐热性、高耐化学腐蚀性、低密度及高抗压强度等特性；然而其固有脆性导致的加工难题限制了应用范围。激光切割技术可为这类脆性材料的加工提供自动化制造方案。本文开发了一种名为"摆动"的激光切割方法，用于实现工业级氧化铝陶瓷的深切割、高精度且无缺陷加工。研究通过调控皮秒激光工艺参数（包括焦点位置、线速度和摆动幅度），在控制切割深度的同时优化切缝宽度、切缝锥度、表面洁净度等切割质量指标，并避免裂纹产生。采用三维激光扫描显微镜和扫描电子显微镜(SEM)评估了切割形貌与质量。经优化的皮秒激光切割工艺参数实现了约10 mm3/分钟的最大材料去除率。实验表明，该激光切割工艺是一种高效可靠的制造工具，可集成至工程净成形系统中。
关键词： 激光切割、材料去除率、烧蚀、超快激光微加工、氧化铝陶瓷
更新于2025-09-23 15:21:01
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分析激光束切割过程的动力学特性
摘要： 激光切割前沿熔体流动动力学的失稳会导致切缝侧壁产生条纹，从而造成切割质量下降。高速视频诊断技术的应用为深入的工艺分析提供了极具价值的依据。通过该方法首次发现，切割前沿熔膜动力学存在几乎不受工艺参数影响的特征频率。值得注意的是，这些频率的局部出现位置与切缝侧壁粗糙度最低的区域存在关联。这一发现表明，若能放大这些特征频率，有望实现整个切割深度上粗糙度的降低。基于对特征频率产生机理的物理认知，可以制定出优化激光束参数和气体流量的明确准则。
关键词： 高速视频诊断、特征频率、熔膜动力学、激光切割、表面粗糙度
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过光弹性法检测玻璃激光切割中的内应力
摘要： 激光切割是一种玻璃加工技术，通过激光加热和冷却产生的热应力在玻璃中形成裂纹。在激光切割过程中测量应力对于阐明裂纹扩展机制和解决该切割方法的问题至关重要。本研究采用高速偏振相机测量双折射延迟量，并通过与数值计算结果对比来评估测量值的相关性和准确性。实验过程中还观测到了裂纹尖端处的双折射延迟现象。实验采用CO2激光照射钠钙玻璃进行切割，随后将偏振相机获取的双折射延迟量与方位角数据与数值计算结果进行比对。结果显示裂纹尖端周围的双折射延迟与I型变形导致的应变特征相符。当裂纹尖端接近玻璃边缘时，裂纹扩展被抑制。通过偏振相机观测到的双折射延迟证实：随着裂纹逼近边缘，I型变形逐渐减弱。
关键词： 玻璃、激光切割、裂纹扩展、数值计算、光弹性
更新于2025-09-23 15:19:57