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解決方案
激光切割PMC等碳纖維復合材料
2021-01-09
今的復合材料基本可以分為三大類：陶瓷基復合材料、金屬基復合材料和另一種最常見的--聚合物基復合材料（或稱PMC）。聚合物復合材料是在熱固性樹脂（如環氧樹脂或聚亞胺酯等）。中添加強化纖維（如碳纖維、石墨、玻璃纖維、芳香族化合物等）。雖然這些纖維本身的強度并不高，但是一旦與樹脂材料結合在一起便形成了一種輕質、牢固、耐用的新型材料，在航空航天業已有廣泛應用。
CO2激光切割技術由于其加工的非接觸性，理想適用于各類復合材料的切割，尤其是形狀特殊或截面切割等情況。在此測試中我們使用200W的激光器，切割速度為120-125 英寸/分(IPM)。用2.5" 的正彎月透鏡是光束焦距于PMC材料表面下1 mm (0.04")下，由此可產生100um (0.004") 的光斑和1.8 mm (0.07") 的焦深。
用空氣作為輔助氣體切割PMC編織材料
輔助氣體換為高壓氮氣以減少切邊碳化
第一張圖片是PMC編織材料用40-PSI的空氣作為輔助氣體切割的情況，切邊處有輕微的碳化現象，這是典型的化學降解切割法造成的，激光能量將材料降解并被輔助氣體清除。由于這個應用中切邊的質量非常重要，因此我們將輔助氣體換成高壓氮氣。在第二副圖片中我們可以看到，高壓氮氣(180 PSI)能顯著減少PMC材料切邊的碳化。
必須注意的是雖然使用高壓氮氣后氣體消耗量增加了355% (N2 的流速為2.73 CFM @ 180PSI；空氣的流速為0.77 CFM @ 40 PSI)，高純度氮氣較呼吸級空氣而言的相對成本增加了200% ，但切邊質量卻大大改善。
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