激光功率对激光加工CFRPs热损伤影响研究

作     者：段自海 梁群 陈嘉辉 冯喜平 DUAN Zihai;LIANG Qun;CHEN Jiahui;FENG Xiping

作者机构：西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室西安710072 

出 版 物：《激光杂志》 (Laser Journal)

年 卷 期：2023年第44卷第2期

页      面：19-24页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.2018YFB1107500)。 

主　　题：激光技术 CFRPs 激光功率 热影响区(HAZ) 数值模拟 

摘      要：激光加工通过迅速升温实现材料去除,能够克服传统碳纤维增强复合材料(CFRPs)加工过程中出现的热损伤而导致的加工质量问题,成为了CFRPs精密加工的先进技术。为探究激光功率对CFRPs切割过程的影响机理,针对CFRPs激光切割过程,建立了综合考虑激光功率分布特性、材料相变烧蚀特性、材料各向异性和空气对流的三维介观耦合模型,应用COMSOL5.6进行了数值模拟。模拟结果表明,环氧树脂的烧蚀量随时间的变化呈三次函数关系,碳纤维的烧蚀量呈一次函数关系,且环氧树脂的去除速率高于碳纤维去除速率。此外,热影响区(HAZ)宽度随激光功率增大而增大,随时间变化呈三次函数关系。