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光纤激光器

纤维增强了复合材料激光加工(下)

星之球激光 来源:激光网2012-01-07 我要评论(0 )   

与在切割试验中取得的结果类似,激光铣削试验结果显示,光纤激光器的小光斑尺寸对铣削应用非常有利。激光处理后的纤维并没有热损害的痕迹,SEM高倍放大后可看到基底材料...

  与在切割试验中取得的结果类似,激光铣削试验结果显示,光纤激光器的小光斑尺寸对铣削应用非常有利。激光处理后的纤维并没有热损害的痕迹,SEM高倍放大后可看到基底材料只有轻微的熔化痕迹(图4和图5)。试验结果证实了使用光纤激光器对航空和航天复合材料进行铣削的可能性。

 


 

图4和图5 激光处理后的纤维并没有热损害的痕迹,

SEM高倍放大后可看到基底材料只有轻微的熔化痕迹

  同样还是使用光纤激光器JK200FL在FRP复合材料上环钻2毫米直径的孔。切割试验表明,对于厚度超过1毫米的复合材料来说,试图像处理金属一样来处理复合材料,其切割结果并不让人满意。

  因此需要稍大的切口使得材料能够脱离,不让基底粘附在新的切割面上。这种设计的策略称为激光螺旋状钻孔。

  与使用Nd:YAG激光器钻出的孔相比,激光螺旋状钻孔的热损害要少一些,表面的边缘质量看上去好一些。顶部表面的回烧量只有几十微米。

 


图6  激光螺旋状钻孔后的GFRP复合材料的图像

  光纤激光器钻孔试验的结果显示,配有扫描头的激光加工中,其加工速度与孔的开放式几何结构相配合,能够减少FRP复合材料表面基底材料的损害。图6显示的是经过激光螺旋状钻孔后的GFRP复合材料的图像。

  总结

  使用光纤传输的高峰值功率的Nd:YAG激光器和200瓦单模光纤激光器的试验结果表明,激光器能够提供传统技术手段无法提供的加工质量。

  热管理是加工FRP复合材料的关键。通过使用如二氧化碳这样的辅助气体,能够极大减少激光光束引起的损害。

  使用光纤激光器的试验表明,小光斑尺寸以及随之带来的精细定向热输入对于加工FRP复合材料非常有利。拥有高光束质量、小光斑尺寸以及可选扫描系统的光纤激光器被证明非常适用于加工这些材料。试验结果还表明,激光螺旋状钻孔在今后的航空航天及汽车领域激光加工应用中将扮演重要的角色。

 

 

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