GFRP复合材料CO2激光打孔中表面质量与力学性能的全面研究

摘要： 本文旨在研究激光钻孔/切割参数（包括激光强度、切割速度和气体压力），以实现玻璃纤维增强塑料（GFRP）层压板激光钻孔后的最小表面粗糙度（Ra）、热影响区（HAZ）、锥角（TA）及最大抗拉强度（TS）。采用全因子实验设计和方差分析方法探究各参数对响应指标的影响，并将表面粗糙度和抗拉强度与传统钻孔结果进行对比。通过扫描电子显微镜（SEM）观察激光钻孔的形貌。研究发现，与常规钻孔相比，优化后的激光钻孔参数可使GFRP层压板获得更高的抗拉强度和更低的表面粗糙度。此外，通过多响应优化获得最大抗拉强度、最小热影响区、最小表面粗糙度和最小锥角的参数组合。结果表明：当激光强度设为2.04 W/cm2、切割速度为8 mm/s、辅助气体压力为4 bar时，可获得最佳抗拉强度和表面完整性。本研究结果可应用于提升FRP材料（特别是航空零部件制造中）激光钻孔的表面质量和力学性能。