碳纖維增強聚合物（CFRP）是一種高性能復合材料，結合了碳纖維的優(yōu)異物理化學性能和聚合物基體的加工特性，具有高強度、高剛性、低密度、低熱膨脹系數和優(yōu)良的抗疲勞性能。此外，CFRP對大多數酸、堿和溶劑具有很好的耐腐蝕性。

*碳纖維

CFRP在多個高要求領域得到廣泛應用

在航空航天領域，CFRP被用于飛機機身、機翼、衛(wèi)星和火箭部件，以減輕重量并提高燃油效率；在汽車工業(yè)中，CFRP用于制造車身、底盤和內部結構件，幫助減輕車輛重量，提高燃油效率和性能。在飛行汽車領域具有廣闊的市場前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α４送�，CFRP在體育用品、風電葉片、先進艦船、軌道交通車輛、燃料電池、特種管筒、公共基礎設施、醫(yī)療和工業(yè)設備等眾多領域有著實際和潛在的應用。

*CFRP在eVTOL領域應用前景廣闊（圖片來源于網絡）

CFRP的傳統(tǒng)加工方式主要有機械加工、激光加工、水刀切割和超聲波加工

機械加工包括車削、銑削、鉆孔和鋸切等方法，雖然操作技術相對成熟，但刀具磨損快，容易導致材料熱損傷和纖維拉絲。激光加工具備高精度和非接觸的優(yōu)點，但可能會形成熱影響區(qū)，導致樹脂基體的損傷或分解，且設備成本較高。水刀切割避免了熱損傷，但速度較慢，且可能殘留磨料。超聲波加工產生的熱量少，刀具壽命長，但設備復雜且昂貴，加工速度較慢。

*傳統(tǒng)機械加工（圖片來源于網絡）

水導激光加工CFRP相較于傳統(tǒng)的加工方式具有顯著優(yōu)勢

*CFRP-剖面形貌

熱影響區(qū)小

水導激光通過高壓水流引導激光束進行加工，有效冷卻材料并帶走熱量，極大地減少了熱影響區(qū)。這避免了碳纖維和樹脂基體的熱損傷，如樹脂分解、碳纖維燒灼等問題，從而保持了CFRP材料的原有力學性能和結構完整性。

*CFRP-正面形貌

高精度

激光束的高精度切割能力使水導激光能夠實現復雜形狀和精細特征的加工，遠超過機械加工和傳統(tǒng)激光加工的精度。這對于需要高精度零件的航空航天、醫(yī)療器械等高端應用領域尤為重要。

*CFRP-剖面形貌

減少機械應力

由于水導激光是非接觸加工，不會對材料施加機械應力，避免了傳統(tǒng)機械加工中常見的纖維拉絲、分層和微裂紋等問題，從而提高了加工質量和產品的可靠性。

*CFRP-剖面放大形貌

清潔加工

水流不僅冷卻材料，還能帶走加工產生的廢料、煙塵和碳化物，保持加工區(qū)域的清潔。這改善了工作環(huán)境，并減少了對后續(xù)清理工作的需求，提升了整體加工效率。

刀具磨損問題的消除

傳統(tǒng)機械加工的一個主要問題是刀具磨損快，特別是加工高硬度和磨蝕性的CFRP時，需要頻繁更換刀具，增加了生產成本和時間。水導激光加工無需刀具接觸材料，從根本上解決了刀具磨損問題，提高了加工連續(xù)性和穩(wěn)定性。

*CFRP-切面形貌放大

靈活性和適應性

水導激光可以靈活調整加工參數，適應不同厚度和類型的CFRP材料，適用范圍廣泛。這種靈活性使其能夠快速響應不同的生產需求和設計變更，適合多品種、小批量生產模式。

水導激光加工CFRP在減少熱影響區(qū)、提高加工精度、避免機械應力、保持加工環(huán)境清潔、消除刀具磨損問題以及增強加工靈活性方面均表現出顯著優(yōu)勢，使其成為加工CFRP材料的優(yōu)選技術。

轉自：中科煜宸激光

注：文章版權歸原作者所有，本文僅供交流學習之用，如涉及版權等問題，請您告知，我們將及時處理。