碳纤维复合材料皮秒激光切割性能研究

作     者：李元成 张晓兵 张伟 许国栋 梁恒亮 邱一 刘壮 Li Yuancheng;Zhang Xiaobing;Zhang Wei;Xu Guodong;Liang Hengliang;Qiu Yi;Liu Zhuang

作者机构：中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024 中国航空制造技术研究院中航复合材料有限责任公司北京101300 南京航空航天大学机电学院江苏南京210001 

出 版 物：《应用激光》 (Applied Laser)

年 卷 期：2021年第41卷第2期

页      面：245-251页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-VII-0015-0111) 

主　　题：激光切割 加工方式 皮秒激光 碳纤维增强树脂基复合材料 热影响区 

摘      要：针对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP),围绕1064nm皮秒激光加工方式改进和工艺参量调整,开展热损伤抑制试验。结果表明:沿纤维方向切割质量明显优于垂直方向,材料各向异性决定了热量主要沿纤维方向传递并向材料内部扩散。采用运动平台结合振镜扫描的复合切割方式优于传统方式,且适用于较厚材料加工。热损伤程度与激光功率、切割速度、扫描半径和填充间距等工艺参量密切相关,这是由脉冲能量密度及脉冲分散程度决定的。此外,切透材料后适当增加切割次数可进一步改善切割质量。工艺优化后,垂直于纤维方向复合切割2.1mm厚试样,获得了极佳的切割质量,切缝表面无附着物、裂纹、孔隙等缺陷,材料内部热影响区宽度小于10μm。