CFRP纳秒紫外激光交错扫描高质量切孔研究

摘要

利用纳秒紫外激光通过自上而下变焦点同心圆填充式扫描方法,可实现碳纤维复合材料(CFRP)通孔切割。在通过热烧蚀与光化学断裂激光去除材料过程中,一定脉冲重叠热积累以及沿碳纤维轴向显著热传导,致使切割边缘存在热影响区,严重影响材料力学性能。围绕提高切割质量,降低热影响区(HAZ),本文提出一种交错扫描方法,并设计正交实验,分别采用顺序扫描和交错扫描模式切割CFRP。结果表明,交错扫描通过降低相邻轨迹热累积效应可显著降低热影响区,平均达20.13%,在参数组合60kHz,1250mm/s,0.06mm下降低幅度最大(28.37%)。同时可有效降低材料激光切割表面微观缺陷,包括裂纹、树脂基体损伤以及基体与碳纤维脱粘等缺陷。因此,交错扫描方法是显著提高激光切割CFRP表面质量的有效手段。