不同冷却方式对激光加工CFRP的影响研究

作     者：张炳涛 周辽 焦辉 黄平 张光辉 黄宇星 周嘉 龙芋宏 ZHANG Bingtao;ZHOU Liao;JIAO Hui;HUANG Ping;ZHANG Guanghui;HUANG Yuxing;ZHOU Jia;LONG Yuhong

作者机构：桂林电子科技大学、机电工程学院、广西制造系统与先进制造技术重点实验室桂林541004 

出 版 物：《激光技术》 (Laser Technology)

年 卷 期：2023年第47卷第2期

页      面：253-259页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 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] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 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(62004050,52165056) 广西自然科学基金重点资助项目(2019JJD160010) 广西制造系统与先进制造技术重点实验室资助项目(17-259-05-018Z) 广西青年教师教育项目(2020KY05020) 广西研究生教育创新计划资助项目(YCSW2022287,YCBZ2022114) 国家级大学生创新创业训练计划资助项目(202010595032) 

主　　题：激光技术 碳纤维复合材料 冷却方式 水气复合 冷热平衡 

摘      要：为了探索不同冷却方式对激光加工的影响,采用水、气体以及水气复合3种不同冷却方式辅助激光加工碳纤维复合材料进行了对比研究,同时采用单因素实验研究了不同工艺条件对加工质量的影响,并分析了作用机理。结果表明,在3种冷却方式下,热影响区、槽深均随着功率、频率的降低而降低,随着扫描速率的增加而降低;在相同工艺参数下,水气复合辅助激光加工产生的热影响区最小,气体辅助激光加工产生的热影响区次之,水辅助激光加工产生的热影响区最大;当激光功率为2250 W、频率为1200 Hz、速率为120 mm/s时,水、气体以及水气复合3种不同冷却方式的热影响区分别为378μm,283μm,196μm,槽深分别为401μm,789μm,647μm;采用水气复合辅助激光加工可以在加工过程中实现较好的冷热平衡,获得最好的加工质量。该研究为更好地实现碳纤维复合材料低损伤加工提供了参考。