發(fā)布時(shí)間：2020-12-16 23:31

　　為提高碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)材(CFRP)加工質(zhì)量和效率,本文采用波長1 064 nm的Nd:YAG激光器對CFRP平板試樣進(jìn)行切割試驗(yàn),利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀等儀器對加工后組織的顯微形貌、元素成分進(jìn)行了測試。結(jié)果表明,CFRP經(jīng)激光加工后存在熱變形、微孔洞、微裂紋等多種熱損傷形式,與母材相比熱影響區(qū)內(nèi)材料發(fā)生了脫氧碳化,未發(fā)生氮化。激光切割質(zhì)量與激光加工參數(shù)密切相關(guān),調(diào)節(jié)工藝參數(shù)可抑制但無法徹底消除熱致?lián)p傷,獲得了激光高質(zhì)量切割CFRP的工藝窗口:脈沖寬度τ≤0.3 ms、脈沖頻率f≤30 Hz,吹氣壓力Pa≥0.7 MPa,掃描速度v≥100 mm/min,激光功率P≤150 W。最后采用優(yōu)化的工藝參數(shù)組合,在保證切割效率的前提下,獲得了平均熱影響區(qū)深度小于120μm的切縫。 

【文章來源】：應(yīng)用激光. 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

平板試樣

加工后的試樣經(jīng)酒精超聲清洗后烘干,鑲樣并磨拋至待觀測表面。使用KEYENCE/VHX-5000型超景深三維顯微鏡(OM)、 EVO-18型掃描電鏡(SEM)及其自帶的X射線能譜儀(EDS)對激光加工的樹脂基復(fù)合材料的形貌、缺陷及成分進(jìn)行分析。2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

圖3 典型熱致?lián)p傷CFRP主要包含O和C等元素,如果發(fā)生氧化或氮化,其元素成分便會發(fā)生變化。圖5為EDS取樣位置電子圖象,表1對應(yīng)是圖5中各點(diǎn)的元素成分。其中,點(diǎn)18、點(diǎn)19靠近加工區(qū)域,點(diǎn)20、點(diǎn)21遠(yuǎn)離加工區(qū)域�？梢钥闯�,CFRP原材料有碳和氧兩種元素,在吹氮條件下加工后切縫附近材料發(fā)生了脫氧碳化,且無氮化跡象。說明熱影響區(qū)內(nèi)聚酰亞胺樹脂在高溫作用下發(fā)生裂解成殘留碳[14-15],且碳纖維在裂解氣的保護(hù)下不易發(fā)生劇烈氧化,而是在輻照區(qū)溫度高于氣化點(diǎn)后發(fā)生氣化燒蝕[9]。因此,材料內(nèi)部元素成分的變化可作為判斷熱影響區(qū)范圍的依據(jù)之一。


本文編號：2920984