【摘要】：隨著輕量化發(fā)展的需求及復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展,具有多種優(yōu)良性能的碳纖維增強復(fù)合材料管材(以下簡稱CFRP管材)在航空航天、汽車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,但CFRP管材的難加工性成為其工業(yè)推廣應(yīng)用的瓶頸。針對CFRP管材加工難的問題,本文利用皮秒激光對CFRP管材進(jìn)行試驗研究,基于搭建的皮秒激光燒蝕觀測系統(tǒng),對CFRP管材的皮秒激光燒蝕機理進(jìn)行了試驗研究;基于搭建的CFRP管材皮秒激光切割系統(tǒng),對CFRP管材皮秒激光切割進(jìn)行了試驗研究,具體包括以下內(nèi)容:(1)介紹了 CFRP的加工難點及皮秒激光加工技術(shù)的特點和應(yīng)用,闡述了CFRP激光切割和皮秒激光加工的研究現(xiàn)狀,搭建了 CFRP管材皮秒激光燒蝕觀測系統(tǒng)、CFRP管材皮秒激光切割系統(tǒng)。(2)對皮秒激光與材料相互作用機理及防熱復(fù)合材料的激光燒蝕機理進(jìn)行了基本的闡述;利用CFRP管材皮秒激光燒蝕觀測系統(tǒng)對CFRP管材的燒蝕過程進(jìn)行了拍攝,闡述了燒蝕過程中常見現(xiàn)象并分析了產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因;總結(jié)了CFRP管材皮秒激光加工中常見加工缺陷。(3)基于“N分法”,提出了 CFRP管材皮秒激光橫向切割:采用單因素試驗法研究了離焦量、激光平均功率、激光重復(fù)頻率、激光掃描速度、激光掃描軌跡重疊率對CFRP管材皮秒激光橫向切割質(zhì)量的影響。(4)為探究不同切割方法對CFRP管材皮秒激光切割質(zhì)量的影響,提出了CFRP管材皮秒激光徑向切割法;采用單因素試驗法研究了激光平均功率、激光重復(fù)頻率、重疊率對CFRP管材皮秒激光徑向切割質(zhì)量的影響。
【圖文】：

／邐出ａ：邋２．毛邊邋＼邐２．纖維拔出逡逑／孔壁用圍材料：分V矗危常植沐澹苠危常⒘複逡逑圖１．１邋ＣＦＲＰ制孔過程中常見缺陷示意圖逡逑由于ＣＦＲＰ中碳纖維和基體材料的熱膨脹系數(shù)等熱力學(xué)性能存在較大的差別，，逡逑且連續(xù)激光及長脈沖激光與材料加熱時能量達(dá)到焦耳級別，所以在ＣＦＲＰ的激光逡逑加工過程中不可避免的產(chǎn)生較大的熱損傷。熱損傷導(dǎo)致的ＨＡＺ邋（熱影響區(qū)）、纖逡逑維拔出、材料開裂、纖維末端膨脹（如圖１．２所示）將嚴(yán)重影響ＣＦＲＰ的加工質(zhì)逡逑量『６］。脈寬為納秒級別的準(zhǔn)分子激光器雖可以減少熱影響區(qū)，但是達(dá)不到高精度逡逑的要求，熱損傷的存在很大程度上會降低ＣＦＲＰ的各種優(yōu)良性能。由于ＣＦＲＰ管逡逑材比ＣＦＲＰ板材有著更復(fù)雜的外形，且目前研究ＣＦＲＰ管材激光加工的人很少，逡逑沒有過多的加工經(jīng)驗借鑒，這進(jìn)一步加大了本次研究的難度。逡逑ａ）熱影響區(qū)邐ｂ）表層纖維拔出逡逑ｍ．邋．邋；；邋：邋，邋：：邋：：逡逑Ｃ）裂紋邐ｄ）纖維末端拔出逡逑圖１．２邋ＣＦＲＰ激光切割常見缺陷逡逑３逡逑

且連續(xù)激光及長脈沖激光與材料加熱時能量達(dá)到焦耳級別，所以在ＣＦＲＰ的激光逡逑加工過程中不可避免的產(chǎn)生較大的熱損傷。熱損傷導(dǎo)致的ＨＡＺ邋（熱影響區(qū)）、纖逡逑維拔出、材料開裂、纖維末端膨脹（如圖１．２所示）將嚴(yán)重影響ＣＦＲＰ的加工質(zhì)逡逑量『６］。脈寬為納秒級別的準(zhǔn)分子激光器雖可以減少熱影響區(qū)，但是達(dá)不到高精度逡逑的要求，熱損傷的存在很大程度上會降低ＣＦＲＰ的各種優(yōu)良性能。由于ＣＦＲＰ管逡逑材比ＣＦＲＰ板材有著更復(fù)雜的外形，且目前研究ＣＦＲＰ管材激光加工的人很少，逡逑沒有過多的加工經(jīng)驗借鑒，這進(jìn)一步加大了本次研究的難度。逡逑ａ）熱影響區(qū)邐ｂ）表層纖維拔出逡逑ｍ．邋．邋；；邋：邋，邋：：邋：：逡逑Ｃ）裂紋邐ｄ）纖維末端拔出逡逑圖１．２邋ＣＦＲＰ激光切割常見缺陷逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33;TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2685076