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CO_(2)连续激光烧蚀CFRP树脂层工艺优化

         
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摘要

碳纤维树脂基复合材料(CFRP)的激光表面处理是一项重要工艺,主要用于CFRP的胶接或修复。CFRP表面粗糙度和树脂清除程度是衡量加工效果的主要标准。为探索内在机理和优化连续激光表面处理的参数,开展CO_(2)连续激光烧蚀CFRP树脂层试验。通过点射试验确定最小离焦量激光半径为1 477.47μm,进行矩形表面处理试验发现,激光功率在30~60 W范围内的粗糙度先减小后增大并在60 W得到最大值,扫描速度为70 mm/s时得到最佳效果。同时对加工后CFRP表面起伏值计算发现,CFRP表面起伏值随功率和扫描速度变化的规律基本和粗糙度结果一致,功率和扫描速度两组参数是相互关联的。构造连续激光烧蚀树脂层的能量密度单元体,然后把参数转化为能量密度发现,能量密度为0.285~0.571 J/mm^(2)范围内进行处理得到质量效果较好的表面,而且在0.571 J/mm^(2)时粗糙度得到最大值7.816μm,清洗后仍保持可以用于胶接的较高粗糙度。此外,通过不规则图形扫描试验发现,能量密度为0.794 J/mm^(2)得到最佳表面效果。试验得到的参数和规律,为连续激光处理CFRP表面提供一定参考。

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