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碳纤维复合材料的钻削分层现象

所属分类:行业动态 | 浏览次数:0 | 发布日期:2017-03-18 09:47:13

           由于碳纤维复合材料具有异质性和各向异性的特点,而钻削本身又是一个复杂的过程(剪切、滑移和挤出同时并存),所以在加工的时候容易引起材料损伤,如分层、纤维剥离、层间裂纹、缩孔。在这些缺陷中,分层是非常严重的一种,直接影响到材料的强度和刚度,并破坏结构的完整性。


        为了避免产生钻削分层,实际施加的钻削推力值不应超过临界推力值,这个临界推力值可以通过不同的理论(平板弯曲理论、层压板理论)、基于线弹性断裂机制以及相关约束条件的数学模型(分布载荷模型、集中载荷模型)计算获得。此外,进给率、钻头直径等参数对分层的形成都有很大的影响。采用支撑工具或者在钻削出口侧增加额外的材料层也可以减小分层损伤。
 
  一个已磨损的钻头会引起比较严重的分层,其原因是由于刀具磨钝而钻削推力增大。刀具磨损取决于刀具几何参数、切削条件、润滑措施以及被加工材料。随着钻削孔数的增加,钻头的切削刃逐渐变钝。硬质合金和聚晶金刚石是适合碳纤维复合材料钻削的刀具材料,有研究者做过实验,钻削速度80m/min~150m/min,进给率0.05mm/r~0. 15mm/r,钻含量为6%的超细晶粒金刚石涂层硬质合金钻头表现出较好的性能,而金刚石钻头可提供较高的切削速度(l00m/min~250m/min),但是初始成本较高。
 
  钻削虽然只是碳纤维复合材料加工中的一个小环节,但其精确度和完美度直接影响到成品的外观以及质量,更是造成碳纤维复合材料报废的重要原因。
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