來源：中科煜宸 作者：中科煜宸 時間：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(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被用于飛機機身、機翼,、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
機械加工,、激光加工,、水刀切割和超聲波加工
機械加工包括車削、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，但可能會形成熱影響區(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,，但設(shè)備復(fù)雜且昂貴,，加工速度較慢。
*傳統(tǒng)機械加工（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
什么是水導(dǎo)激光
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,，特別是其對特定波長激光的高透明度和低損耗特性,。光在介質(zhì)中傳播時，當光從高折射率介質(zhì)進入低折射率介質(zhì)時,，如果入射角大于某一臨界角,，光將會在界面發(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,。
*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)雜形狀和精細特征的加工,，遠超過機械加工和傳統(tǒng)激光加工的精度。這對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
減少機械應(yīng)力▂
由于水導(dǎo)激光是非接觸加工，不會對材料施加機械應(yīng)力,，避免了傳統(tǒng)機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)機械加工的一個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，需要頻繁更換刀具,，增加了生產(chǎn)成本和時間,。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加工靈活性方面均表現(xiàn)出顯著優(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公司在中國的航空,、航天和噴氣發(fā)動機/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,，致力于推進先進水導(dǎo)激光設(shè)備的國產(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,、RJ305、RJ505,、RJ1005）標準型水導(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,、鈦合金、高溫合金,、銅合金）,、復(fù)合材料（CFRP、CMC）,、熱障涂層（TBC）,、半導(dǎo)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(dǎo)激光工藝數(shù)據(jù)庫,。
