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碳纖維復合材料鉆孔加工的難點

文章出處:網(wǎng)絡責任編輯:編輯人氣:發(fā)表時間:2018-01-30【

  碳纖維復合材料作為高端先進材料的一種,具有質(zhì)硬、高強的特性,雖然性能優(yōu)越,但是二次加工起來比較困難。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。在對碳纖維復合材料品質(zhì)的產(chǎn)品(Product)進行打孔時,很容易出現(xiàn)空周邊撕裂、分層、外觀不平整的情況。大型的碳纖維制品需要協(xié)調(diào)結構特征確定孔位的零件,必須由鉗工手工鉆孔加工,但是在手工鉆孔時,加工狀態(tài)非常不穩(wěn)定,存在許多的不確定因素和人為影響(influence),造成手工鉆孔質(zhì)量不穩(wěn)定,制件的孔壁周圍材料缺陷比設備(shèbèi)加工時嚴重,特別是孔出口撕裂更嚴重。大型碳纖維復合材料零件制造成本極高,通常孔的加工數(shù)量又較多,鉆孔時的任何質(zhì)量問題(Emerson)都會形成產(chǎn)品的缺陷,直接影響到零件的裝配質(zhì)量,嚴重時導致(cause)零件報廢,造成巨大損失。 123,123

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    碳纖維復合材料(Material)手工鉆孔技術難點分析(Analyse):
    由于碳纖維鋪層各角度產(chǎn)生各向異性,層間強度低,同時碳纖維復合材料(Material)硬度高、性能脆、強度高及導熱能力差,導致(cause)鉆孔時鉆頭磨損(零部件失效的一種基本類型)嚴重,產(chǎn)生的切削轉(zhuǎn)矩和切削熱大,零件材料在切削力的作用下易發(fā)生孔壁周圍材料分層、孔出口撕裂等現(xiàn)象。碳纖維復合材料在之前還有一種說法是,碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比,碳纖維的強度等于金屬強度的12陪。在鉆頭直徑、切削刃幾何參數(shù)一定的情況(Condition)下,鉆頭鉆速和進給速度將是影響(influence)軸向力大小的主要因素,軸向力隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小,隨著進給量的增加而增大,而且進給量的影響遠大于轉(zhuǎn)速的影響,所以進給量是控制(control)軸向力的一個關鍵因素??壮隹谒毫讯喟l(fā)生在孔出口的一側(cè)最表面層,在鉆孔加工中最常見的缺陷是由于鉆孔接近鉆出時,軸向力的下降速率小于材料強度的下降速率,造成切削材料未進入切削層即造成破壞(vandalism),產(chǎn)生撕裂,所以在鉆孔接近鉆出時需要減小進給量,這樣使鉆削力小于缺陷產(chǎn)生的臨界切削力,減少孔出口撕裂現(xiàn)象,同時由于鉆刃鋒利度不夠,復合材料纖維不是被完全切斷就已鉆通,造成孔出口撕裂、毛邊。因此,碳纖維復合材料孔加工,特別是接近鉆通時,應選擇(xuanze)較小的進給量。

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    在碳纖維復合材料(Material)制件手工鉆孔時,手持風鉆、鉆頭加工狀態(tài)非常不穩(wěn)定(wěn dìng),鉆頭的中心位置、垂直度等會發(fā)生偏差和變化,操作控制(control)者的工作經(jīng)驗直接影響(influence)孔的加工質(zhì)量,手工鉆孔過程中進給量不易控制,這是造成手工鉆孔質(zhì)量不穩(wěn)定的主要因素,特別是孔接近鉆出時由干被切削材料突然最大化減少,瞬間材料本身的鉆削反力突然大幅度減少,造成進給量會突然加大,出現(xiàn)鉆頭沖擊性鉆透現(xiàn)象,導致(cause)孔出口撕裂更嚴重。碳纖維復合材料在之前還有一種說法是,碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比,碳纖維的強度等于金屬強度的12陪。碳纖維手機殼是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。 123456
    為解決碳纖維復合材料手工鉆孔加工中的難點,提高手工鉆孔加工的穩(wěn)定(wěn dìng)性,控制(control)手工鉆孔的進給量,需要通過(tōng guò)必要的技術改進,改善碳纖維復合材料手工鉆孔加工質(zhì)量。碳纖維復合材料此前世界上碳纖維技術發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術,保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。 以碳纖維為主的高性能纖維增強復合材料改性研發(fā)及軌道交通、汽車工業(yè)、航空軍工、機器人、醫(yī)療器械等先進裝備零部件開發(fā)制造的民營科技公司,技術力量雄厚,掌握多種工藝,能加工出高質(zhì)量的碳纖維產(chǎn)品(Product)。碳纖維加工件

 

 
 

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