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纳秒脉冲激光加工CFRP各向异性传热及热损伤研究
Polymer Composites ( IF 4.8 ) Pub Date : 2023-07-05 , DOI: 10.1002/pc.27540
Peng Wang 1 , Zheng Zhang 2, 3, 4, 5 , Bo Hao 1 , Shichuan Wei 2 , Wenzhe Qiu 2 , Yu Huang 4 , Guojun Zhang 4
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纳秒脉冲激光加工是一种高效的碳纤维增强塑料(CFRP)加工方法,广泛应用于航空、医疗、汽车等制造领域。碳纤维的各向异性传热是降低激光加工 CFRP 表面完整性的关键因素。因此迫切需要探索激光与碳纤维复合材料相互作用的各向异性传热的重要机制。建立了考虑各向异性传热的新型数值模型来分析 CFRP 激光加工的传热和热损伤。通过仿真与实验对比,烧蚀深度和宽度的平均误差在4.71%~15.09%之间,该模型能够精确模拟CFRP激光加工。结果表明,沿轴向碳纤维的导热率高于沿径向的导热率,从而产生椭圆形烧蚀形貌。并且当激光扫描方向与碳纤维方向平行时,可以获得更深、更窄的微槽。此外,CFRP板边缘的激光加工会造成严重的热量积聚,导致严重的热损伤。通过仿真和实验探讨了激光能量、扫描速度、扫描间距等参数对激光烧蚀深度和宽度的影响。当激光能量作用时,获得了更深的微通道,加工表面光滑,热损伤小 并且当激光扫描方向与碳纤维方向平行时,可以获得更深、更窄的微槽。此外,CFRP板边缘的激光加工会造成严重的热量积聚,导致严重的热损伤。通过仿真和实验探讨了激光能量、扫描速度、扫描间距等参数对激光烧蚀深度和宽度的影响。当激光能量作用时,获得了更深的微通道,加工表面光滑,热损伤小 并且当激光扫描方向与碳纤维方向平行时,可以获得更深、更窄的微槽。此外,CFRP板边缘的激光加工会造成严重的热量积聚,导致严重的热损伤。通过仿真和实验探讨了激光能量、扫描速度、扫描间距等参数对激光烧蚀深度和宽度的影响。当激光能量作用时,获得了更深的微通道,加工表面光滑,热损伤小 扫描速度和扫描空间对激光烧蚀深度和宽度的影响。当激光能量作用时,获得了更深的微通道,加工表面光滑,热损伤小 扫描速度和扫描空间对激光烧蚀深度和宽度的影响。当激光能量作用时,获得了更深的微通道,加工表面光滑,热损伤小E  = 0.275 mJ,扫描速度v  = 630 mm/s,扫描空间h  = 21 μm。



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更新日期:2023-07-05
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