碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）是一種高性能復(fù)合材料，結(jié)合了碳纖維的優(yōu)異物理化學(xué)性能和聚合物基體的加工特性，具有高強(qiáng)度、高剛性、低密度、低熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的抗疲勞性能。此外，CFRP對(duì)大多數(shù)酸、堿和溶劑具有很好的耐腐蝕性。

*碳纖維

CFRP在多個(gè)高要求領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用

在航空航天領(lǐng)域，CFRP被用于飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼、衛(wèi)星和火箭部件，以減輕重量并提高燃油效率；在汽車工業(yè)中，CFRP用于制造車身、底盤和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，幫助減輕車輛重量，提高燃油效率和性能。在飛行汽車領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展?jié)摿Α４送�，CFRP在體育用品、風(fēng)電葉片、先進(jìn)艦船、軌道交通車輛、燃料電池、特種管筒、公共基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療和工業(yè)設(shè)備等眾多領(lǐng)域有著實(shí)際和潛在的應(yīng)用。

*CFRP在eVTOL領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

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)

*CFRP-剖面形貌

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。

*CFRP-正面形貌

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。

*CFRP-剖面形貌

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。

*CFRP-剖面放大形貌

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。

*CFRP-切面形貌放大

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)。

轉(zhuǎn)自：中科煜宸激光

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