评估激光切割碳纤维复合材料的切割质量的重要指标主要有锥角大小、切缝宽度、和正、背面碳纤维拔出长度。这是由于激光切割碳纤维复合材料会出现切割表面有锥角、碳化层、切缝周围有热影响区等特征，而环氧树脂和纤维的化学降解形成碳化层，由于碳纤维的热传递速度比基体快太多，因而基体会吸收大量的热量，导致基体发生汽化、熔融，化学降解后会形成基体回缩，致使碳纤维拔出。
由于激光切割碳纤维存在不可避免的热损伤问题，挪恩的研发团队创造性的引入水辅助冷却切割，即激光在水下切割碳纤维复合材料，并将激光在空气中切割与水中切割的切割质量进行对比。根据挪恩研发团队此前针对激光切割碳纤维复合材料影响性能的因素分析可得知，脉冲频率、能量、切割速度和气体四个因素对脉冲激光切割质量的影响较大，所以本次激光切割碳纤维复合材料单因素实验也主要考察这四种因素对激光介个质量的影响；在判别切割质量优劣方面，主要评判指标为锥角大小、切缝宽度、和正、背面碳纤维拔出长度。
本次实验采用RF—Q500型激光切割机，激光切割试验结果采用200倍USB高清数码显微镜进行测量，激光切割机采用的是脉冲Nd：YAG固体激光器，激光波长1.064um。
1、脉冲频率对切割质量的影响
为了得到脉冲频率对切割质量的影响规律，挪恩研发团队在进行本次实验时将切割速度调整为100mm/min，脉冲能量为1.7J，气体压力为0.6MPa，在此条件下进行切割试验。由试验数据可以看出切缝宽度与锥角都与频率成正比关系；对于空气中切割的试样，纤维拔出长度随着频率增加而大幅度增大，这是由于单位时间内获得的热量增加，材料的热损伤也相应增大，导致正面与背面纤维拔出长度的增加；而水下切割试样的纤维拔出长度依然很小，且仅缓慢上升，这也体现了激光水下切割碳纤维的优越性。
2、脉冲能量对切割质量的影响
本次脉冲能量切割试验在频率150Hz，切割速度100mm/min，气体压力0.6Mpa的条件下进行。在频率不变单脉冲量增加时，材料在单位时间内获得的能量增加，熔化和汽化速度加快导致正面切缝增大，而背面切缝宽度的增加速度比正面的增加速度小，所以锥角也必定增大；在空气中切割试样的纤维拔出长度随着脉冲能量的增大而大幅度增长，而在水下切割试样的纤维拔出长度要比在空气中切割的长度小得多，并且增幅也很小，但切缝宽度和锥角都未能有较大的减小。
3、切割速度对切割质量的影响
挪恩团队将本次切割试验条件调整为频率200Hz，脉冲能量1.7J，气体压力0.6Mpa。正背面切缝宽度随着切割速度的加快而相应减小，但是在水下切割与空气中切割试样的切缝宽度减小的幅度不同，这主要是因为水的动荡增大，吸收掉更多热量，所以水下切割的正面切缝宽度减小的幅度要比空气中大；锥角方面，水下切割试样的锥角会随着切割速度的加快而适当减小，空气中切割试样在速度加快时，正面切缝宽度减小的幅度比较小，背面切缝宽度减小的幅度较大。
4、气体压力对切割质量的影响
本次实验条件为频率200Hz，脉冲能量1.7J，切割速度100mm/min。当气压增大时，正面和背面纤维拔出长度均是从很大值突然下降，然后下降趋于平稳，当气压处于1.0Mpa时，空气自切割试样的纤维拔出长度几乎持平，而水下切割却反而有些增大，这是由于水下气压过大会产生过多气泡，削弱了气流的作用。
从以上实验结果也可以看出：
1、当脉冲频率过高、能量过大、切割速度过慢和气体压力过小都会导致材料的热损伤加大，而脉冲频率过低、能量古小、切割速度过快等会导致出现材料切不透、背面切缝出现锯齿状的锥角过大的问题。
2、在能保证碳纤维复合材料切断的情况下，想要获得好的切割质量，必须将脉冲频率和能量偏小，而切割速度偏快与气压变大。
3、激光水下切割碳纤维复合材料能够很好的降低激光切割导致的热损伤，正面和背面的纤维拔出长度大幅度降低，热影响区减小，但也会出现切缝锥角过大和背面切缝出现锯齿状等问题。
以上就是挪恩研发团队针对在空气与水中进行激光切割碳纤维的单因素实验完整分析。挪恩复材是一家致力于以碳纤维为代表的的高性能纤维的技术研发与应用开发的新材料企业，其研发团队成员来着国内外知名大学和海归材料学专家，有着十余年的材料研发经验，可为客户提供针对创新功能材料的结构设计、CAE分析、模具工装的设计、性能分析检测等技术支持。
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