技术特点:特种材料如碳纤维增强树脂基复材(CFRP)、芳纶纤维增强树脂基复合材料(AFRP)、石英、半导体材料等在航空、航天、汽车、电子、国防等领域应用广泛。使用传统机械加工无法避免拉丝、分层、破碎、崩边等缺陷,且加工柔性欠缺。激光加工柔性高、无工具损耗、加工精度高,是解决特种材料精密加工的最佳方案之一。本成果解决了激光与材料相互作用原理、激光加工光路设计、激光光束整形等一系列问题,开发了特种材料激光超精密加工技术。通过对输入光进行空间整形并复合化学方法,实现CFRP、AFRP、玻璃、半导体、蓝宝石等材料的高效精密切割、打孔、铣刻加工。
主要技术参数:(1)针对3 mm厚度CFRP、AFRP等切割速度> 200 mm/s且加工损伤<3 μm;(2)石英、玻璃等脆性材料崩边≦5 μm;(3)厚玻璃小孔(典型尺寸≧1 mm)加工精度高(崩边≦10 μm),无锥度;(4)碳化硅隐切无表面损伤,无粉尘污染,单面崩边≦10 μm。
应用范例与市场前景:船舶、汽车、航空航天、电子、国防等需要使用CFRP、AFRP、GFRP等复合材料,以及石英、玻璃、碳化硅等脆性材料的场合。
效益分析:本成果对提高我国尖端工业的水平有积极的促进作用。实现我国特种材料高精度加工工艺和加工设备的完全自主化,突破发达国家对我国的技术封锁。
应用场景:CFRP可确保结构变形小、承载力好、抗辐射、耐老化和空间环境耐受性良好,是导弹、空间平台和运载火箭的关键材料;在大型先进飞机中,CFRP被广泛用作主承力结构。石英摆片是石英挠性加速度计的核心器件,在航空、航天、国防等领域发挥着重要的作用,石英摆片的精度对于石英挠性加速度计的性能具有决定性的影响,因此,石英摆片的高精度加工工艺,以及成套加工设备对于我国惯导器件的研制具有重要的战略意义。