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航太用碳纖維複合材料及鈦金屬之高功率雷射鑽孔與切割製程及性質評估

為了解決co2雷射波長的問題，作者林駿 這樣論述：

摘 要雷射光波具有同相位、單一頻率、高度方向性之特徵，通過聚焦即能獲得到光束徑小且能量密度高的能量光束，形成高功率密度之穩定熱源。利用此一熱源可將加工件材料施以局部區域化加熱，以達特殊材料加工製程的目的。工業界利用高功率的雷射光源於加工製造應用，享有多項優勢如高生產力低材料消耗與生產成本、高製造良率、多工能力、減少二次加工之要求，並能改善現加工環境。業界常見的高功率雷射加工應用則以接合加工、去除加工及表面加工者為主要的活動內容。本研究利用高效率的CO2雷射(波長10.6 μm)加工系統對其航太空零組件材料如鈦合金(Titanium Alloy)、碳纖維複合材料 (Carbon fiber

Composites)及陶瓷基板審謹評估其雷射加工製程用於材料鑽孔或切割能否合乎航太工業規範之要求、實用性與經濟考量方面的特性與限制等面著手探究。同時，利用高功率的Nd:YAG雷射(波長1.06 μm)設備相互比較、分析兩種雷射器件在雷射鑽孔及切割加工的差異性與適切度。進行航太零組件材料雷射加工實驗時，吾人將針對各種雷射加工製程參數包含光束變數(如功率、脈沖時間、功率密度、波長、光束模式)、製程模式、工件變數等項加以逐步分析探討。材料性質包括反射率、熱擴散率、熔點、沸點、液態金屬黏度、高溫強度、相變態、化學反應及表面吸收覆層往往對雷射加工品質有所深刻的影響。本論文所涉及之雷射加工技術研究工作

項目，將以高功率脈沖式CO2雷射及YAG雷射對航太零組件之鈦合金與碳纖維複合材料進行雷射鑽孔加工與切割加工製程為主，探討雷射加工參數與加工件材料之物性的與表面特性關係，並利用SEM、EDS、EPMA和微硬度儀，檢驗試片之切割加工區域與熱影響區之顯微結構性質，加工誘發缺陷或加工損傷之生成。