水導激光切割在碳釬維增強復合材料上的應用
發(fā)布日期：2024-08-16 09:05 ????瀏覽量：
碳纖維增強復合材料（CFRP）是一種以樹(shù)脂為基體，碳纖維為增強體的軍民兩用型材料，具有輕質(zhì)、強度高、模量大、易于設計和整體成型等優(yōu)點(diǎn)。在航空航天、汽車(chē)、軍事、高端醫療、家裝等行業(yè)中，CFRP被廣泛應用。
在過(guò)去十年中，由于碳纖維增強復合材料具有優(yōu)異的強度和輕量化特性，被廣泛應用于航空航天、汽車(chē)、體育設備等領(lǐng)域，整個(gè)工程領(lǐng)域對其開(kāi)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(shù)脂基體和碳纖維增強材料的熱性能和物理性能不同，傳統激光加工技術(shù)無(wú)法用于切割碳纖維增強復合材料，水導激光加工成為其首選技術(shù)。
水導激光切割是一種將激光束與水流結合的切割方法。該技術(shù)通過(guò)在激光切割過(guò)程中引入水流，能夠有效地冷卻切割區域，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，保護操作人員的健康。水導激光切割的材料去除機理是基于熱（熔化、汽化和熔射）和水射流作用下的纖維斷裂以及熱應力的綜合作用。
在進(jìn)行水導激光切割CFRP的過(guò)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。通過(guò)單因素和正交設計試驗，可以研究這些參數對切割質(zhì)量的影響，并得到最佳切割參數組合。
大功率水導激光切割 6 mm 碳纖維增強復合材料的材料去除機制涉及復雜的熱和機械相互作用過(guò)程。樹(shù)脂基體通過(guò)熱過(guò)程發(fā)生熔化和噴射，并通過(guò)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(guān)察到邊緣崩裂。
水導激光切割技術(shù)為碳纖維增強復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，使其成為現代制造業(yè)中不可或缺的工具。
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