CFRP的傳統(tǒng)加工方式主要有
機(jī)械加工、激光加工、水刀切割和超聲波加工
機(jī)械加工包括車削
、銑削
、鉆孔和鋸切等方法,雖然操作技術(shù)相對(duì)成熟
,但刀具磨損快,容易導(dǎo)致材料熱損傷和纖維拉絲
。激光加工具備高精度和非接觸的優(yōu)點(diǎn),但可能會(huì)形成熱影響區(qū)
,導(dǎo)致樹脂基體的損傷或分解,且設(shè)備成本較高
。水刀切割避免了熱損傷
,但速度較慢,且可能殘留磨料
。超聲波加工產(chǎn)生的熱量少
,刀具壽命長(zhǎng)
,但設(shè)備復(fù)雜且昂貴,加工速度較慢
。
*傳統(tǒng)機(jī)械加工(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))
水導(dǎo)激光加工CFRP相較于
傳統(tǒng)的加工方式具有顯著優(yōu)勢(shì)
水導(dǎo)激光的基本概念是利用水作為導(dǎo)光介質(zhì)來傳輸激光。傳統(tǒng)的光纖通常由玻璃或塑料制成
,內(nèi)部通過全內(nèi)反射來傳導(dǎo)光
。而水導(dǎo)激光系統(tǒng)則利用水的特殊光學(xué)特性,特別是其對(duì)特定波長(zhǎng)激光的高透明度和低損耗特性
。光在介質(zhì)中傳播時(shí)
,當(dāng)光從高折射率介質(zhì)進(jìn)入低折射率介質(zhì)時(shí),如果入射角大于某一臨界角
,光將會(huì)在界面發(fā)生全內(nèi)反射。傳統(tǒng)光纖即利用此原理
,通過玻璃纖維內(nèi)外層折射率的差異
,使光在纖維內(nèi)部多次反射而傳輸。水導(dǎo)激光則利用水的折射率(約為1.33)與周圍空氣的折射率(約為1.0)的差異,同樣可以實(shí)現(xiàn)全內(nèi)反射
。這樣
,激光可以在水中沿著特定路徑傳輸,類似于光纖中的光傳播
。
熱影響區(qū)小▂
水導(dǎo)激光通過高壓水流引導(dǎo)激光束進(jìn)行加工,有效冷卻材料并帶走熱量
,極大地減少了熱影響區(qū)
。這避免了碳纖維和樹脂基體的熱損傷,如樹脂分解
、碳纖維燒灼等問題
,從而保持了CFRP材料的原有力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)完整性。
高精度▂
激光束的高精度切割能力使水導(dǎo)激光能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜形狀和精細(xì)特征的加工
,遠(yuǎn)超過機(jī)械加工和傳統(tǒng)激光加工的精度
。這對(duì)于需要高精度零件的航空航天、醫(yī)療器械等高端應(yīng)用領(lǐng)域尤為重要
。
減少機(jī)械應(yīng)力▂
由于水導(dǎo)激光是非接觸加工,不會(huì)對(duì)材料施加機(jī)械應(yīng)力
,避免了傳統(tǒng)機(jī)械加工中常見的纖維拉絲
、分層和微裂紋等問題,從而提高了加工質(zhì)量和產(chǎn)品的可靠性
。
清潔加工▂
水流不僅冷卻材料
,還能帶走加工產(chǎn)生的廢料、煙塵和碳化物
,保持加工區(qū)域的清潔。這改善了工作環(huán)境,并減少了對(duì)后續(xù)清理工作的需求
,提升了整體加工效率
。
刀具磨損問題的消除▂
傳統(tǒng)機(jī)械加工的一個(gè)主要問題是刀具磨損快,特別是加工高硬度和磨蝕性的CFRP時(shí)
,需要頻繁更換刀具
,增加了生產(chǎn)成本和時(shí)間。水導(dǎo)激光加工無需刀具接觸材料
,從根本上解決了刀具磨損問題,提高了加工連續(xù)性和穩(wěn)定性。
靈活性和適應(yīng)性▂
水導(dǎo)激光可以靈活調(diào)整加工參數(shù)
,適應(yīng)不同厚度和類型的CFRP材料,適用范圍廣泛
。這種靈活性使其能夠快速響應(yīng)不同的生產(chǎn)需求和設(shè)計(jì)變更
,適合多品種
、小批量生產(chǎn)模式
。
水導(dǎo)激光加工CFRP在減少熱影響區(qū)、提高加工精度
、避免機(jī)械應(yīng)力
、保持加工環(huán)境清潔、消除刀具磨損問題以及增強(qiáng)加工靈活性方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)
,使其成為加工CFRP材料的優(yōu)選技術(shù)
。
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南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中科煜宸”)成立于2013年
,專注于激光智能制造裝備及工藝領(lǐng)域11年。
中科煜宸是瑞士Synova公司在中國(guó)的航空
、航天和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)/工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)行業(yè)獨(dú)家代理
,以及全球OEM伙伴。
中科煜宸立足于自主創(chuàng)新
,致力于推進(jìn)先進(jìn)水導(dǎo)激光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化開發(fā)和本土化服務(wù)
,現(xiàn)已發(fā)布五款(RJ系列:RJ203
、RJ205
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、RJ1005)標(biāo)準(zhǔn)型水導(dǎo)激光加工設(shè)備,覆蓋了航空航天和一般工業(yè)市場(chǎng)上主流的小
、中
、大型零件的加工能力
。
公司通過近三年的工藝開發(fā)和技術(shù)積累
,已服務(wù)近百家客戶,建立了完善的多金屬(鋁合金
、不銹鋼
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、高溫合金、銅合金)
、復(fù)合材料(CFRP
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、SIN)、金剛石以及多種脆硬材料(磁鋼
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、陶瓷)等三十余種材料的水導(dǎo)激光工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。