作者：韩旭; 王续跃激光切割碳纤维复合板材光纤激光器双层碳纤维铺设角度热影响区
摘要：在单层碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)板材激光切割试验与模拟的基础上,针对双层多角度碳纤维复合材料板材的激光切割质量问题,开展了光纤激光切割双层CFRP板材工艺试验,通过超景深显微观测研究了多种双层CFRP碳纤维铺设方向以及激光功率对切割质量的影响,从切缝宽度与锥角、层间热影响区分布以及裂纹产生等表征切割质量的参数变化规律中,找到改善切割区域质量,减小热影响区的同时减少裂纹产生的方法。结果表明,90°-0°以及45°-0°两种板材上下表面形成的切缝宽度差值最小,可达1.70μm。热影响区宽度随激光扫描方向与碳纤维铺设方向夹角减小而减小。热影响区边界在双层结合面间根据碳纤维角度变化发生突变,0°与90°结合面处突变最大为43.1%,且随功率降低,突变值也线性降低。45°层和90°层会产生由切割表面延伸至内部的裂纹,90°层裂纹最长最深。激光功率由60 W降低至15 W时,裂纹由316.2μm减小至149.6μm。综合双层CFRP激光切割的试验研究为改善多层纤维整板激光切割质量及研究提供试验依据。
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