來(lái)源：中科煜宸 作者：中科煜宸 時(shí)間：2024-07-12 09:29:24 已閱：0次
碳纖維增強聚合物（CFRP）是一種高性能復合材料，結合了碳纖維的優(yōu)異物理化學(xué)性能和聚合物基體的加工特性，具有高強度、高剛性、低密度、低熱膨脹系數和優(yōu)良的抗疲勞性能。此外，CFRP對大多數酸、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)域得到廣泛應用
在航空航天領(lǐng)域，CFRP被用于飛機機身、機翼、衛星和火箭部件，以減輕重量并提高燃油效率；在汽車(chē)工業(yè)中，CFRP用于制造車(chē)身、底盤(pán)和內部結構件，幫助減輕車(chē)輛重量，提高燃油效率和性能。在飛行汽車(chē)領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展潛力。此外，CFRP在體育用品、風(fēng)電葉片、先進(jìn)艦船、軌道交通車(chē)輛、燃料電池、特種管筒、公共基礎設施、醫療和工業(yè)設備等眾多領(lǐng)域有著(zhù)實(shí)際和潛在的應用。
*CFRP在eVTOL領(lǐng)域應用前景廣闊（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）
CFRP的傳統加工方式主要有
機械加工、激光加工、水刀切割和超聲波加工
機械加工包括車(chē)削、銑削、鉆孔和鋸切等方法，雖然操作技術(shù)相對成熟，但刀具磨損快，容易導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，導致樹(shù)脂基體的損傷或分解，且設備成本較高。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(cháng)，但設備復雜且昂貴，加工速度較慢。
*傳統機械加工（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）
水導激光加工CFRP相較于
傳統的加工方式具有顯著(zhù)優(yōu)勢
什么是水導激光
水導激光的基本概念是利用水作為導光介質(zhì)來(lái)傳輸激光。傳統的光纖通常由玻璃或塑料制成，內部通過(guò)全內反射來(lái)傳導光。而水導激光系統則利用水的特殊光學(xué)特性，特別是其對特定波長(cháng)激光的高透明度和低損耗特性。光在介質(zhì)中傳播時(shí)，當光從高折射率介質(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)生全內反射。傳統光纖即利用此原理，通過(guò)玻璃纖維內外層折射率的差異，使光在纖維內部多次反射而傳輸。水導激光則利用水的折射率（約為1.33）與周?chē)諝獾恼凵渎剩s為1.0）的差異，同樣可以實(shí)現全內反射。這樣，激光可以在水中沿著(zhù)特定路徑傳輸，類(lèi)似于光纖中的光傳播。
*CFRP-剖面形貌
熱影響區小▂
水導激光通過(guò)高壓水流引導激光束進(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。這避免了碳纖維和樹(shù)脂基體的熱損傷，如樹(shù)脂分解、碳纖維燒灼等問(wèn)題，從而保持了CFRP材料的原有力學(xué)性能和結構完整性。
*CFRP-正面形貌
高精度▂
激光束的高精度切割能力使水導激光能夠實(shí)現復雜形狀和精細特征的加工，遠超過(guò)機械加工和傳統激光加工的精度。這對于需要高精度零件的航空航天、醫療器械等高端應用領(lǐng)域尤為重要。
*CFRP-剖面形貌
減少機械應力▂
由于水導激光是非接觸加工，不會(huì )對材料施加機械應力，避免了傳統機械加工中常見(jiàn)的纖維拉絲、分層和微裂紋等問(wèn)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，保持加工區域的清潔。這改善了工作環(huán)境，并減少了對后續清理工作的需求，提升了整體加工效率。
刀具磨損問(wèn)題的消除▂
傳統機械加工的一個(gè)主要問(wèn)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。水導激光加工無(wú)需刀具接觸材料，從根本上解決了刀具磨損問(wèn)題，提高了加工連續性和穩定性。
*CFRP-切面形貌放大
靈活性和適應性▂
水導激光可以靈活調整加工參數，適應不同厚度和類(lèi)型的CFRP材料，適用范圍廣泛。這種靈活性使其能夠快速響應不同的生產(chǎn)需求和設計變更，適合多品種、小批量生產(chǎn)模式。
水導激光加工CFRP在減少熱影響區、提高加工精度、避免機械應力、保持加工環(huán)境清潔、消除刀具磨損問(wèn)題以及增強加工靈活性方面均表現出顯著(zhù)優(yōu)勢，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(chēng)“中科煜宸”）成立于2013年，專(zhuān)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公司在中國的航空、航天和噴氣發(fā)動(dòng)機/工業(yè)燃氣輪機行業(yè)獨家代理，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)水導激光設備的國產(chǎn)化開(kāi)發(fā)和本土化服務(wù)，現已發(fā)布五款（RJ系列：RJ203、RJ205、RJ305、RJ505、RJ1005）標準型水導激光加工設備，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(guò)近三年的工藝開(kāi)發(fā)和技術(shù)積累，已服務(wù)近百家客戶(hù)，建立了完善的多金屬（鋁合金、不銹鋼、鈦合金、高溫合金、銅合金）、復合材料（CFRP、CMC）、熱障涂層（TBC）、半導體（ALN、GaN、SIN）、金剛石以及多種脆硬材料（磁鋼、鎢鋼、陶瓷）等三十余種材料的水導激光工藝數據庫。
