當使用氮氣作為輔助氣體時，樣本表面上留下了聚合物基底熱分解后的薄層。而使用二氧化碳作為輔助氣體時，處理后FRP的表面質(zhì)量要提高許多。出現(xiàn)這樣的結(jié)果是由于二氧化碳的冷卻質(zhì)量要好一些。

當使用光纖激光器對FRP材料進行切割時，帶來的熱損害很少。這是因為激光器的光斑尺寸很小。圖1和2顯示的是光纖激光器切割表面和帶來熱損害的SEM圖像。從圖像上可以清楚地看到熱損害被限制在復合材料的單獨一層上。

這些結(jié)果對于航空和航天工業(yè)來說是非常有利的。因為材料的大部分并沒有受激光加工影響，因此復合材料依然非常牢固和穩(wěn)定。

圖3顯示的是機械切斷產(chǎn)生的邊緣質(zhì)量同光纖激光切割相比較的情況。在機械切斷的樣本上，可以看到復合材料大部分突出纖維，而在激光切割的樣本上可以看到光滑的邊緣。

與在切割試驗中取得的結(jié)果類似，激光銑削試驗結(jié)果顯示，光纖激光器的小光斑尺寸對銑削應用非常有利。激光處理后的纖維并沒有熱損害的痕跡，SEM高倍放大后可看到基底材料只有輕微的熔化痕跡（圖4和圖5）。試驗結(jié)果證實了使用光纖激光器對航空和航天復合材料進行銑削的可能性。

同樣還是使用光纖激光器JK200FL在FRP復合材料上環(huán)鉆2毫米直徑的孔。切割試驗表明，對于厚度超過1毫米的復合材料來說，試圖像處理金屬一樣來處理復合材料，其切割結(jié)果并不讓人滿意。

因此需要稍大的切口使得材料能夠脫離，不讓基底粘附在新的切割面上。這種設計的策略稱為激光螺旋狀鉆孔。

與使用Nd:YAG激光器鉆出的孔相比，激光螺旋狀鉆孔的熱損害要少一些，表面的邊緣質(zhì)量看上去好一些。頂部表面的回燒量只有幾十微米。

光纖激光器鉆孔試驗的結(jié)果顯示，配有掃描頭的激光加工中，其加工速度與孔的開放式幾何結(jié)構(gòu)相配合，能夠減少FRP復合材料表面基底材料的損害。圖6顯示的是經(jīng)過激光螺旋狀鉆孔后的GFRP復合材料的圖像。

總結(jié)

使用光纖傳輸?shù)母叻逯倒β实腘d:YAG激光器和200瓦單模光纖激光器的試驗結(jié)果表明，激光器能夠提供傳統(tǒng)技術手段無法提供的加工質(zhì)量。

熱管理是加工FRP復合材料的關鍵。通過使用如二氧化碳這樣的輔助氣體，能夠極大減少激光光束引起的損害。

使用光纖激光器的試驗表明，小光斑尺寸以及隨之帶來的精細定向熱輸入對于加工FRP復合材料非常有利。擁有高光束質(zhì)量、小光斑尺寸以及可選掃描系統(tǒng)的光纖激光器被證明非常適用于加工這些材料。試驗結(jié)果還表明，激光螺旋狀鉆孔在今后的航空航天及汽車領域激光加工應用中將扮演重要的角色。