高模量碳纖維增強復(fù)合材料激光切割技術(shù)研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計要求越來越高，高模量碳纖維增強復(fù)合材料由于其大比模量及高比強度等優(yōu)越的性能，成為衛(wèi)星主次結(jié)構(gòu)的首選材料。然而，高模量碳纖維增強復(fù)合材料加工性能較差，目前主要采用傳統(tǒng)機械加工方式。這種加工方式效率低、成本高，加工質(zhì)量差，限制了高模量碳纖維增強復(fù)合材料的應(yīng)用，為了解決這個問題，本文對高模量碳纖維增強復(fù)合材料的激光切割性能進(jìn)行了研究。
　　結(jié)合碳纖維增強復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinf

2、orced Plastic，CFRP）的結(jié)構(gòu)特點分別針對紅外激光和紫外激光與碳纖維增強復(fù)合材料的相互作用過程進(jìn)行了分析，研究了加工過程中材料的去除方式；分析了脈沖激光的切割原理。
　　為了研究激光參數(shù)對加工質(zhì)量的影響規(guī)律，應(yīng)用 ANSYS 有限元軟件對碳纖維增強復(fù)合材料進(jìn)行了激光打孔溫度場仿真分析。建立了激光熱源模型、碳纖維增強復(fù)合材料的幾何模型、加工的邊界條件，通過不同的熱源加載，研究了激光參數(shù)對孔深、孔徑以及熱影響區(qū)的影響，并

3、通過實驗驗證了模型的正確性。
　　確定了激光切割高模量CFRP切割質(zhì)量的評價指標(biāo)，分別針對紅外激光和紫外激光對高模量碳纖維增強復(fù)合材料進(jìn)行激光切割工藝試驗研究。研究了掃描方向、激光頻率、脈沖寬度、掃描速度、單脈沖能量、輔助氣體壓力對紅外激光切割質(zhì)量包括切縫寬度、錐度、熱影響區(qū)寬度的影響規(guī)律；研究了功率、掃描速度、掃描方向?qū)ψ贤饧す馇懈钯|(zhì)量包括切縫寬度及錐度的影響規(guī)律。
　　為提高紅外激光切割高模量碳纖維增強復(fù)合材料的質(zhì)量，本