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激光切割钻孔在碳纤维复合材料中的加工场景

作者:Huaray 更新时间:2022-09-13 点击数:

有一种材料密度低(1.7g/cm3左右),重量相较于钢铁轻50%,铝材轻30%;热膨胀系数低,比热容高,能承受2000℃高温;有较高的材料韧性及扛疲劳性,材料强度高。这就是碳纤维复合材料(CFRP)。因其独特的材料特性,被广泛应用于航空航天、汽车制造、高端体育用品等领域。

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而碳纤维复合材料的加工,也因上述材料特性,尤为困难。碳纤维切割方式常规为刀具切削、裁床加工,加工过程中容易出现边缘磨损严重、纤维外拉、材料分层等问题,影响碳纤维复合材料的加工质量。这样的加工方式良品率不高,也导致了碳素纤维的售卖价格上涨。碳纤维钻孔采用螺旋钻钻孔方式,入口因旋转应力表面很容易出现毛刺、碳纤维撕裂、纤维丝脱出等现象,孔壁表面效果较差,孔出口处缺陷主要为材料分层。

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碳纤维激光切割钻孔加工工艺:

碳纤维属于两相复合材料,一层属于碳纤与碳纤织物为增强体,另一层以树脂为基体。两相材料热学性能相差过大,尤其树脂基体对热量输入非常敏感,加工过程容易出现分层。激光光束的特殊性,激光切割打孔时会发生锥度,如何解决碳纤维复合材料激光加工的热影响区和锥度问题,尤为重要。

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通过不断的工艺探究与论证了解到:脉冲能量过大、频率过高、切割速度过慢和气体压力过小都会导致材料的热损伤加大;而脉冲能量过小、频率过低和切割速度过快都会导致出现材料切割不透、背面切缝出现锯齿状和锥角过大等问题。同时采用91香蕉app安装下载软件355nm波长紫外“冷光束”可有效避免热损伤,降低力学性能。

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Tag: 激光切割 激光钻孔 碳纤维复合材料 碳纤维分层 碳纤维毛刺 碳纤维机械加工 碳纤维激光加工