레이저는 복합 섬유로 무엇을 할 수 있습니까? 절단, 마킹 및 드릴링

복합 섬유 레이저

복합 재료는 우수한 특성을 가진 제품을 얻기 위해 실험실에서 만든 재료입니다. "복합 섬유"라고 불리는 이들 대부분은 절단, 마킹 및 드릴링과 같은 작업을 수행하기 위해 레이저로 처리할 수 있습니다.

 

복합 섬유란?

복합 재료는 특성이 다른 둘 이상의 재료를 결합하여 개별 구성 요소보다 우수한 특성을 갖는 새로운 재료를 만드는 방식으로 형성됩니다.

일반적으로 섬유는 매트릭스 재료에 추가됩니다. 이에 대한 예는 전자가 후자에 통합된 탄소 섬유와 에폭시 수지의 합성물입니다.

 

탄소 섬유는 강하지만 충분히 단단하지 않은 반면 에폭시 수지는 강도가 부족하지만 이 두 요소의 합은 동시에 가볍고 강한 복합 재료를 생성합니다.

 

이러한 의미에서 또 다른 예는 한 방향으로는 매우 단단하고 다른 방향으로는 극도로 유연한 고유한 특성을 가질 수 있는 복합 섬유입니다.

 

레이저 가공할 수 있는 복합 재료의 주요 유형에는 다음과 같은 복합 재료가 포함됩니다.

 

섬유 강화 폴리머(FRP),

금속 매트릭스(MMC),

세라믹 매트릭스(CMC).

같은 등급의 복합재 내에서도 특성이 상당히 다를 수 있습니다. 디자이너는 두 번째 재료의 수량, 모양, 크기 및 방향을 변경할 수 있습니다.

레이저를 사용하면 이러한 복합 재료로 작업할 수 있으며 무엇보다도 탄소 섬유 또는 유리 섬유를 절단하는 방법과 관련하여 탁월한 옵션을 제공합니다.

 

탄소 섬유 복합 재료

복합 섬유의 레이저 가공

설계로 인해 대부분의 복합 재료의 구조는 플라스틱, 금속, 금속 합금 및 세라믹과 같은 요소보다 덜 균일합니다.

이 고르지 않은 구조로 인해 합성물은 균질 재료보다 가공 중에 손상되기 쉽습니다.

 

박리, 섬유 추출, 다이 치핑, 열 손상 및 공구 마모는 일반적으로 기존 가공 공정으로 복합재를 가공할 때 주요 관심사입니다.

 

이러한 문제로 인해 제조업체는 복합 재료를 공정 중에 손상시키지 않고 비용 효율적으로 가공할 수 있는 방법을 찾게 되었으며 레이저가 이상적인 솔루션임이 입증되었습니다.

 

세라믹 복합 재료

솔루션으로서의 레이저

요즘에는 파이버 레이저, CO2 및 초고속 펄스 레이저를 포함하여 복합 재료의 레이저 절단, 천공 및 마킹에 다양한 레이저 소스가 사용됩니다.

각 재료에는 레이저 빔이 재료와 상호 작용하는 방식과 결과적으로 최종 결과에 영향을 미치는 고유한 특성이 있습니다.

자외선 레이저  | 녹색 레이저  | 자외선 레이저  | 자외선 dpss 레이저  | 나노초 레이저  | UV 레이저 소스  | 고체 레이저 

복합 재료의 경우 수행할 수 있는 세 가지 주요 레이저 공정은 다음과 같습니다.

 

복합 재료의 레이저 절단. 탄소 섬유 또는 기타 복합 재료의 절단은 기계를 적절한 파장으로 설정하여 수행할 수 있습니다. 충분한 출력으로 레이저는 재료가 증발할 때까지 재료를 가열할 뿐만 아니라 매끄럽고 깨끗한 가장자리를 남기고 깨끗하고 정밀하게 절단할 수 있습니다. 유기복합재료의 경우 10.6미크론 파장의 CO2 레이저를 사용할 수 있으며, 금속복합재료의 경우 1미크론 파장의 파이버 레이저로 레이저 절단이 가능하다.

복합 레이저 조각 및 마킹. CO2 레이저는 복합 재료의 표면 부분을 성공적으로 제거하여 재료에 패턴과 이미지를 그리거나 정보를 새길 수 있는 눈에 보이는 절개를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

레이저 드릴링. 드릴링, 절단 및 제판과 같은 작업을 수행하기 위해 레이저 출력은 라미네이트와 같은 유기 매트릭스 복합재의 경우 25~1500와트, 금속 매트릭스 복합재의 경우 40~50와트일 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 CO2 레이저가 선호되고 두 번째 경우에는 파이버 레이저가 선택됩니다.

자세한 내용은 다음을 참조하십시오. C02 레이저에서 파이버 레이저에 이르기까지 가장 널리 사용되는 레이저 유형을 발견했습니다.

 

탄소 섬유 개체

복합 재료 레이저 가공의 장점

컷의 정밀도. 예를 들어 탄소 섬유의 레이저 절단은 매우 정밀하고 기존의 기계적 절단에서 발생하는 것과 비교하여 요소 가장자리의 손상을 최소화합니다. 또한 레이저 절단이 완료되면 추가 가공이 필요하지 않습니다.

공구 마모가 없습니다. 기존의 복합 가공 공정은 공구 마모가 심하고 비용이 매우 많이 듭니다. 레이저 마킹과 같은 비접촉 재료 제거 프로세스는 절단 및 제판과 같은 일부 응용 분야에서 흥미롭고 경제적인 대안입니다.

재료가 손상되지 않습니다. 가공은 레이저와 재료 사이의 접촉 없이 이루어지므로 손상 위험이 방지됩니다.

최대 유연성. 레이저는 정밀 레이저 절단, 마킹 및 드릴링과 같은 다양한 작업을 수행하도록 설정할 수 있습니다. 이것은 매우 다양한 복합 섬유에 적용할 수 있는 이 기술의 극도의 유연성을 보여줍니다.

응용분야

레이저는 항공우주 산업에서 복합 재료의 생산 및 처리를 위한 유망한 기술 이상이며, 이 산업에서 고급 폴리머 복합 재료의 광범위한 사용은 다른 분야, 특히 자동차 산업에서도 사용 증가로 이어지고 있습니다. , 체중 감소가 점점 더 중요 해지는 곳.

복합 재료는 본질적으로 비균질하므로 물리적 특성이 매우 작은 영역에서 크게 변경됩니다. 가장 널리 사용되는 복합재료인 탄소섬유강화폴리머(CFRP)의 경우 탄소섬유는 모든 파장의 빛을 매우 효율적으로 흡수하고 열전도율이 매우 빠른 반면, 에폭시 매트릭스는 훨씬 덜 잘 흡수하고 전도합니다.

 

항공 우주 및 운송 산업의 압력은 복합재 산업을 열가소성 복합재 생산으로 전환하고 있으며 레이저가 이미 재료 통합에 사용되고 있다는 점을 감안할 때 이 분야의 레이저 전망은 훨씬 더 밝습니다.