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精密機械加工中碳纖維復合材料應該注意哪些問題?

2021-11-08 15:38:26

一、加工中心復合材料的種類    

復合材料按其組成分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料。按其結構特點又分為: 

1、纖維復合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內復合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。    

2、夾層復合材料。由性質不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、薄;芯材質輕、強度低,但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。 

3、細粒復合材料。將硬質細粒均勻分布于基體中,如彌散強化合金、金屬陶瓷等。   

4、混雜復合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構成。與普通單增強相復合材料比,其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高,并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內/層間混雜和超混雜復合材料。 

 二、精密機械加工中復合材料時應該注意的些問題 

1、碳纖維復合材料加工層間強度低,易在切削力的作用下產生分層,因此鉆孔或切邊應減小軸向力。鉆孔要求高轉速、小進給,加工中心轉速一般在3000~6000r/min,進給量達到0.01~0.04mm/r,鉆頭選用三尖兩刃或兩尖兩刃形式較好,鋒利的刀尖可先將碳纖維層劃斷,兩刃對孔壁起到了修補作用,鑲金剛石的鉆頭鋒利與耐磨性俱佳。復合材料與鈦合金夾層的鉆孔是個難題,一般采用整體硬質合金鉆頭,按鉆削鈦合金的切削參數進行鉆削,從鈦合金側先鉆,直至鉆通,鉆削時加潤滑劑,緩解復合材料燒傷。波音公司專門研制了PCD組合鉆頭用于夾層的鉆孔。    

2、三類新型整體硬質合金復合材料加工專用銑刀的切削效果更好,它們都有一些共同特點:剛性高,螺旋角小,甚至是0°,專門設計的人字形刀刃,都可以有效減小加工中心軸向切削力,減少分層,其加工效率與效果都很好。    

3、復合材料切屑為粉狀,對人體健康危害大,應采用大功率吸塵器吸塵,采用水冷也可有效降低粉塵污染。    

4、碳纖維復合材料加工構件一般尺寸較大,形狀結構復雜,硬度和強度都很高,屬于難加工材料。切削過程中切削力較大,切削熱不易傳出,嚴重時會燒焦樹脂或使樹脂軟化,刀具磨損嚴重,因此刀具是碳纖維加工的關鍵,其切削機理更接近于磨削而非銑削,所以,加工中心切削線速度通常要大于500m/min,采用高轉速小進給策略。切邊加工刀具一般選用整體硬質合金滾花銑刀、電鍍金剛石顆粒砂輪、鑲金剛石銑刀、銅基金剛石顆粒鋸片。


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