复合材料学报

作者：苏飞, 李文毅, 董国军, 郑雷, 陈冰,

关键词：Kevlar纤维增强树脂复合材料(KFRP), 纳秒激光切削, 烧蚀阈值, 热影响区, 切削温度,

纳秒激光加工在纤维增强树脂基复合材料的加工中应用广泛，但在对温度较敏感的Kevlar纤维增强树脂基复合材料(KFRP)的激光加工中，极易产生不可控的热损伤。针对KFRP的纳秒激光切割，分析激光加工过程中的温度演变过程，根据激光加工烧蚀阈值理论，分析KFRP的烧蚀阈值及烧蚀机制，并基于热传导中的能量守恒定律、质量守恒及动量守恒，分别建立Kevlar纤维和树脂基体热影响区的损伤预测模型。结果表明，KFRP激光加工热影响区存在显著差异，可以通过切削温度变化规律明显区分激光加工不同损伤区域；Kevlar纤维的烧蚀阈值为0.01 J·cm^?2，环氧树脂基体的烧蚀阈值为0.005 J·cm^?2；切缝宽度、切缝深度、炭化区宽度的理论预测模型与实验结果基本吻合，激光加工工艺参数对热影响区影响显著，其中，激光功率对切缝宽度的影响最大，扫描速度对切缝深度、炭化区宽度的影响最显著，但脉冲宽度和重复频率对热影响区影响较小。

来源：2022年第8期

《复合材料学报》期刊编辑部

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