激光切割碳纤维复合材料的实验研究

花银群; 肖淘; 薛青; 刘海霞; 叶云霞; 陈瑞芳

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.002

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激光切割碳纤维复合材料的实验研究

花银群 , 肖淘 , 薛青 , 刘海霞 , 叶云霞 , 陈瑞芳

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引用本文:

Citation:

激光切割碳纤维复合材料的实验研究

1.
江苏大学机械工程学院, 镇江 212013

作者简介: 花银群(1963- ),男,博士,教授,博士生导师,主要从事激光表面强化技术和激光数字化制造技术等方面的研究。E-mail:huayq@ujs.edu.cn.

中图分类号:
TG485

Experimental study about laser cutting of carbon fiber reinforced polymer

1.
School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
CLC number:
TG485

摘要: 为了获得激光切割参量对碳纤维复合材料的影响规律,利用额定功率为500W的毫秒脉冲Nd:YAG激光器,分别进行了在空气中和水下切割碳纤维复合材料(CFRP)的实验研究。采用单因素实验法,考察了脉冲能量、频率、切割速度与气体压力等激光参量对切割质量的影响,获得了激光参量对切割CFRP材料切口的切缝宽度、正面纤维拔出长度、背面纤维拔出长度与锥角的影响规律,并对激光切割机理进行了分析研究。结果表明,水下切割能有效地减小激光切割产生的热影响区。这为继续开展激光水下切割CFRP的研究提供了参考。
- 激光技术 /
- 影响规律 /
- 单因素试验 /
- 水下切割
Abstract: In order to obtain the influence rule of laser cutting parameters on carbon fiber reinforced polymer(CFRP), CFRPs were cut with a 500W millisecond pulsed Nd:YAG laser in air and under the water respectively. The relationships of pulse energy, frequency, cutting speed, gas pressure with the cutting quality were investigated by means of the one-factor experimental design. The influence of the laser cutting parameters on kerf width, fiber pull out at the beam entrance, fiber pull out at the beam exit and taper angle were obtained. The laser cutting mechanism was also analyzed and studied. The research shows that the laser cutting under the water can greatly reduce the heat affected zone generated by the laser cutting, which provides some reference for the further research of the laser cutting CFRP under the water.
- laser technique /
- influence rule /
- one-factor experimental design /
- cutting under the water

[1]	ZHANG X H,MENG Y, ZHANG W.The state of the art and trend of carbon fiber reinforced composites[J].Fiber Composites,2004,50(1):50-58(in Chinese).
[2]	ZHANG L L,JIANG Zh H,ZHANG W. A review of laser processing fiber-reinforced flexible composite material[J]. Applied Laser,2012,32(3):238-243(in Chinese).
[3]	NEGARESTANI R, LI L, SEZER H K.Nano-second pulsed DPSS Nd:YAG laser cutting of CFRP composites with mixed reactive and inert gases[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2010,49(14):553-566.
[4]	LAU W S,LEE W B. Pulsed Nd:YAG laser cutting of carbon fibre composite materials[J]. CIRP Annals-Manufacturing Technology,1990,39(1):179-182.
[5]	FENOUGHTY K A, JAWAID A, PASHBY I R.Machining of advanced engineering materials using traditional and laser techniques[J].Journal of Materials Processing Technology,1994,42(4):391-400.
[6]	MATHEW J, GOSWAMI G L, RAMAKRISHNAN N, et al.Parametric studies on pulsed Nd:YAG laser cutting of carbon fibre reinforced plastic composites[J].Journal of Materials Processing Technology,1999,89/90:198-203.
[7]	LAU W S,LEE W B.A comparison between EDMI wire cut and laser cutting of carbon fibre composite materials[J]. Materials and Manufacturing Processes,1991,6(2):331-358.
[8]	TAGLIAFERRI V.Laser cutting of reinforced materials. Handbook of ceramics and composites[M]. New York, USA: Marcel Dekker,1990:451-467.
[9]	ZHU B,QI L T,WANG Y.The experimental study of water-assisted laser machining[J]. Modern Manufacturing Engineering,2003,12:73-74(in Chinese).
[10]	LIU J H, CHEN Y J, DUAN J.Design of supersonic nozzles for laser cutting[J]. Laser Technology,2000,24(1):46-50(in Chinese).

[1]	陈寰宇 , 吴家柱 , 赵鹏辉 , 刘安丽 , 张屹 . 激光直接金属沉积316L不锈钢表面粘粉工艺研究. 激光技术, 2019, 43(5): 624-628. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.05.007
[2]	刘泽宇 , 魏昕 , 谢小柱 , 华显刚 , 洪继伟 . 紫外激光加工陶瓷刀具表面微织构的实验研究. 激光技术, 2016, 40(4): 550-554. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.020
[3]	杨旸 , 魏昕 , 谢小柱 , 胡伟 , 李成彬 . 红外激光刻蚀微热管复合沟槽的工艺研究. 激光技术, 2018, 42(2): 276-281. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.026
[4]	侯红玲 , 彭玉海 , 解玉坤 , 彭凯 , 张晖 . 激光切割对飞机蒙皮疲劳性能的影响分析. 激光技术, 2016, 40(3): 417-421. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.025
[5]	黄福民 , 谢小柱 , 魏昕 , 胡伟 , 苑学瑞 . 半导体晶圆激光切割新技术. 激光技术, 2012, 36(3): 293-297.
[6]	王平江 , 吴浩 , 陈吉红 , 唐小琦 . 动光式激光切割无缝拼接技术的研究与应用. 激光技术, 2009, 33(4): 369-373. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.010
[7]	袁明权 , 凌宏芝 , 彭勃 . 石英玻璃薄板激光精密切割技术. 激光技术, 2006, 30(4): 406-408.
[8]	汪旭煌 , 姚建华 , 周国斌 , 楼程华 , 杨渊思 . 基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割技术研究. 激光技术, 2011, 35(4): 472-476. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.009
[9]	张永强 , 吴艳华 , 陈武柱 , 张旭东 . 激光切割光辐射与切割质量关系的研究. 激光技术, 2007, 31(4): 397-399,444.
[10]	张国祥 , 姚东伟 . 激光淬火基体对镀铬层界面剪切强度的影响. 激光技术, 2012, 36(4): 527-531. doi: 10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.023
[11]	贾信庭 , 贺昌玉 , 王又青 . 激光切割系统功率实时控制研究. 激光技术, 2009, 33(2): 145-146,150.
[12]	孙树峰 , 廖惠鹏 , 吴旭浩 , 章斌 . 皮秒激光旋切加工微孔试验研究. 激光技术, 2018, 42(2): 234-238. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.018
[13]	谢小柱 , 魏昕 , 胡伟 . CO2激光切割模切板的表面质量. 激光技术, 2009, 33(1): 71-73.
[14]	李慧 , 王志敏 , 张丰丰 , 王明强 , 李家佳 , 崔大复 , 彭钦军 , 许祖彦 . 全固态单频激光技术. 激光技术, 2016, 40(1): 141-147. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.031
[15]	张继祥 , 刘凤芝 , 高波 , 殷筱依 , 杨泮 . Al-Mg系铝合金脉冲激光焊接性能影响因素分析. 激光技术, 2015, 39(6): 863-868. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.028
[16]	胡乾午 , 杨泰平 , 李鹏 , 曾晓雁 . 金属件的激光自由成型制造及影响因素研究. 激光技术, 2007, 31(4): 403-405,441.
[17]	卢建斌 , 杨永强 , 王迪 , 罗子艺 , 苏旭彬 . 选区激光熔化成型悬垂面质量的影响因素分析. 激光技术, 2011, 35(2): 148-151. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.002
[18]	辛立军 , 王智勇 . 冷轧生产线硅钢激光高速切割实验研究. 激光技术, 2015, 39(2): 228-232. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.018
[19]	杨保健 , 谢顺德 , 代福 . 微水导激光切割玻璃的耦合装置设计. 激光技术, 2017, 41(2): 247-250. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.020
[20]	贾志新 , 黄金刚 , 高坚强 , 房泽旭 , 张亚洲 , 崔子月 . 长脉宽激光切割聚晶立方氮化硼工艺研究. 激光技术, 2017, 41(3): 346-350. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.009

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激光切割碳纤维复合材料的实验研究

作者简介: 花银群(1963- ),男,博士,教授,博士生导师,主要从事激光表面强化技术和激光数字化制造技术等方面的研究。E-mail:huayq@ujs.edu.cn

1. 江苏大学机械工程学院, 镇江 212013

收稿日期: 2013-01-15
录用日期: 2013-02-26
网络出版日期: 2013-09-25

关键词:

摘要: 为了获得激光切割参量对碳纤维复合材料的影响规律,利用额定功率为500W的毫秒脉冲Nd:YAG激光器,分别进行了在空气中和水下切割碳纤维复合材料(CFRP)的实验研究。采用单因素实验法,考察了脉冲能量、频率、切割速度与气体压力等激光参量对切割质量的影响,获得了激光参量对切割CFRP材料切口的切缝宽度、正面纤维拔出长度、背面纤维拔出长度与锥角的影响规律,并对激光切割机理进行了分析研究。结果表明,水下切割能有效地减小激光切割产生的热影响区。这为继续开展激光水下切割CFRP的研究提供了参考。