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碳纤维加工的全新维度是什么?

发表日期:2024-02-01文章编辑:天津梅曼激光技术有限公司浏览次数:781

随着现代科技的不断发展,材料科学领域正以惊人的速度前进,为各个领域的创新提供了前所未有的机会。在这些材料中,碳纤维无疑是一个备受瞩目的明星。

它不仅改变了航空航天和汽车工业,还在体育器材、医疗设备和能源领域带来了革命性的变化。碳纤维材料的轻、强、耐腐蚀的特性使它成为工程师和设计师们的宠儿,推动了各种创新的实现。

碳纤维属于两相复合材料,一层属于碳纤与碳纤织物为增强体,另一层以树脂为基体。两相材料热学性能相差过大,尤其树脂基体对热量输入非常敏感,加工过程容易出现分层同时,也因其刚度高、模量高、强度大、质量轻等优点使得加工尤为困难。

1. 新一代碳纤维加工技术的崛起

碳纤维切割方式常规为刀具切削、裁床加工,加工过程中容易出现边缘磨损

严重、纤维外拉、材料分层等问题,影响碳纤维复合材料的加工质量。这样的加工方式良品率不高,也导致了碳素纤维的售卖价格上涨。碳纤维钻孔采用螺旋钻钻孔方式,入口因旋转应力表面很容易出现毛刺、碳纤维撕裂、纤维丝脱出等现象,孔壁表面效果较差,孔出口处缺陷主要为材料分层

而激光切割通过激光束熔化、汽化材料表面实现对材料的去除。由于不直接接触复合材料,从而避免了传统加工方式中存在的诸多问题。

 

相对于传统的加工方式,激光的加工又是更为突出。

1.高能量密度: 激光能够提供高能量密度的光束,梅曼紫外大能量系类25W绿光激光器10KHZ,可实现2500uj这使得它在碳纤维切割中能够迅速升温并实现高效的切割。

2.精准聚焦: 光纤的柔性和轻量性质使得梅曼激光能够实现高度精准的聚焦,使得切割过程更为精细。

3.高光束质量: 梅曼激光具有较高的光束质量M²<1.3,这意味着它能够实现更小的切割宽度和更光滑的切割表面。

4.稳定可靠:激光器长期稳定性<±3%,且对环境干扰的敏感性较低,使得激光在工业生产中更为稳定可靠。 

天津梅曼激光355nm紫外“冷光束”可有效避免热损伤,7KHZ-20KHZ的操作频率,降低力学应力小于1.3的光束质量,使得加工的切口平滑,无毛刺,无撕裂,很好的解决了加工的难题。

 

2.梅曼激光技术的关键特

激光技术在碳纤维切割中的应用中,梅曼激光作为一种重要的激光源,具有独特的特点和优势,为碳纤维加工提供了更广泛的可能性。

梅曼激光的基本原理:

梅曼激光是一种采用固体激光介质的激光技术,其中常用的激光介质之一是Nd:YAG(钇铝石榴石)。Nd:YAG激光介质在这一技术中充当关键的激发源,当外部能量被施加到Nd:YAG晶体中时,这些钕离子被激发到高能级。通过受激辐射的过程,激发的钕离子会释放出光子,形成一束高度相干的近红外激光光束。

 

梅曼激光利用非线性倍频技术,通过将高能激光束输入非线性晶体,实现对激光波长的倍频转换。这一过程中,高能激光与非线性晶体中的光子发生相互作用,导致新的光子频率的产生,从而实现输出波长的精确调控。

优势

精确波长控制: 非线性倍频技术允许梅曼激光非常准确地控制输出激光的波长。这种精确性对于特定应用,如光谱分析、医学成像和材料加工等,具有重要意义。

激光功率增加: 通过非线性倍频,梅曼激光有效地增加了激光功率。这对于需要更高能量密度的应用,如激光切割、激光焊接和精密加工,提供了更强大的工具。

光束质量提升: 非线性倍频技术还有助于提升激光光束的质量。优化光束质量对于保持激光在传播过程中的焦点尺寸和形状至关重要,特别是在需要高精度的应用中。

梅曼激光通过这项技术的运用,不仅在激光系统的性能上取得显著进步,还拓展了激光技术在不同领域的应用潜力。