基于CFRP纤维编织网格分块扫描的激光除胶工艺算法

朱小伟，胡 龙，杨文锋，孙兵涛，李绍龙，曹 宇*

(1.温州大学 机电工程学院，温州 325035；2.中国民用航空飞行学院 航空工程学院，广汉 618307)

引 言

碳纤维复合增强材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)一般由碳纤维与树脂溶胶混合后经过固化，根据不同的使用需求，按照不同的铺设方向铺设和层压制作完成[1]。由于碳纤维复合增强材料具有耐高温、热稳定性好、高比强度、高比模量、低密度等一系列优异性能，因此在航空航天工业上得到了广泛应用。目前，大型民用客机使用CFRP材料占比已经达到50%以上[2-4]。然而，针对异物冲击、鸟类撞击或雷击、地面事故等造成的CFRP结构破损，如何实现高性能、高效的粘接修补是当前复合材料应用领域的重要技术挑战[5-6]。在CFRP粘接修补时，如果对表面的树脂溶胶不进行除胶处理直接进行粘接，会导致粘接头力学性能和粘接强度大幅度降低。传统的机械打磨除胶方式无可避免会造成底下碳纤维铺层的损伤而直接影响粘接结构整体强度[7-8]。激光是非接触无应力加工，加工精度高，理论上可以实现碳纤维铺层表面的无损除胶，这使激光成为了CFRP修补中表面烧蚀除胶最佳的选择[9-12]。KRELING等人[13]的研究发现，利用准分子激光辐射对碳纤维布进行表面预处理，获得了与手工打磨相当的碳纤维布粘接接头的粘接强度。而FISCHER等人[14]认为，通过激光选择性去除碳纤维布的环氧基体材料是提高粘结CFRP接头强度的一种较好选择。

目前，针对于CFRP修补中激光表面烧蚀除胶研究，其扫描策略……