水導(dǎo)激光切割在碳釬維增強(qiáng)復(fù)合材料上的應(yīng)用
發(fā)布日期：2024-08-16 09:05 ????瀏覽量：
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）是一種以樹脂為基體，碳纖維為增強(qiáng)體的軍民兩用型材料，具有輕質(zhì)、強(qiáng)度高、模量大、易于設(shè)計(jì)和整體成型等優(yōu)點(diǎn)。在航空航天、汽車、軍事、高端醫(yī)療、家裝等行業(yè)中，CFRP被廣泛應(yīng)用。
在過去十年中，由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有優(yōu)異的強(qiáng)度和輕量化特性，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、體育設(shè)備等領(lǐng)域，整個(gè)工程領(lǐng)域?qū)ζ溟_發(fā)利用的興趣與日俱增。激光切割是切割金屬和合金最先進(jìn)的方法之一。然而，由于樹脂基體和碳纖維增強(qiáng)材料的熱性能和物理性能不同，傳統(tǒng)激光加工技術(shù)無法用于切割碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，水導(dǎo)激光加工成為其首選技術(shù)。
水導(dǎo)激光切割是一種將激光束與水流結(jié)合的切割方法。該技術(shù)通過在激光切割過程中引入水流，能夠有效地冷卻切割區(qū)域，減少熱影響，從而提高切割質(zhì)量。水流的存在還可以減少煙霧和有害氣體的產(chǎn)生，保護(hù)操作人員的健康。水導(dǎo)激光切割的材料去除機(jī)理是基于熱（熔化、汽化和熔射）和水射流作用下的纖維斷裂以及熱應(yīng)力的綜合作用。
在進(jìn)行水導(dǎo)激光切割CFRP的過程中，需要考慮到多種因素，如脈沖能量、頻率、切割速度和氣體壓力等激光參數(shù)。通過單因素和正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，可以研究這些參數(shù)對(duì)切割質(zhì)量的影響，并得到最佳切割參數(shù)組合。
大功率水導(dǎo)激光切割 6 mm 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的材料去除機(jī)制涉及復(fù)雜的熱和機(jī)械相互作用過程。樹脂基體通過熱過程發(fā)生熔化和噴射，并通過再凝固材料的存在得到證實(shí)。與此同時(shí)，暴露在外的受熱影響纖維在高壓水射流的作用下發(fā)生斷裂，從而在切割入口和出口處觀察到邊緣崩裂。
水導(dǎo)激光切割技術(shù)為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工提供了新的解決方案。其在減少熱影響、提高切割精度和環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，使其成為現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的工具。
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