碳纤维复合材料的应用与机械加工
碳纤维布在机械领域的应用

碳纤维布在机械领域的应用碳纤维布是一种高性能复合材料,在机械领域有着广泛的应用。
它具有轻质、高强、高模量、耐磨、抗腐蚀等优良性能,适用于制造各种机械零件和结构,以提高机械设备的性能和降低重量,从而实现节能减排的目的。
下面将介绍碳纤维布在机械领域的主要应用。
汽车制造汽车制造是碳纤维布的主要应用领域之一。
随着环保和能源危机的日益加剧,传统汽车材料已经不能满足市场需求,碳纤维布因其轻质高强等特性,被广泛应用于汽车制造中。
比如,汽车车身和底盘采用碳纤维布制造,能够降低汽车重量,提高燃油经济性和加速性能,同时也可以提高汽车的安全性和可靠性。
在F1等赛车上,碳纤维布作为车架和车身的主要材料,承受严酷的赛车环境和高强度的碰撞,在提高车速和驾驶安全性方面具有重要作用。
航空航天航空航天是碳纤维布的另一个主要应用领域。
由于飞行器需要在高空高速高温的环境下长时间工作,对其材料性能要求非常严格。
碳纤维布由于其轻质、高强、高模量等特性,被广泛应用于航空航天领域中的机翼、航空器壳体、火箭等。
在航空航天革新的过程中,碳纤维布时常被用于新材料的研究中,以寻找更轻更强,更具有适应性的材料。
同时,也能通过碳纤维布在飞机的各个部位中使用,进一步减轻重量,从而实际上降低了航空器的燃油消耗。
能源设备在现代能源设备制造业中,碳纤维布可用作各种夹具和夹具制造,同时也能用于制造某些关键部件。
比如,碳纤维布便可用于制造风力发电叶片、天然气压缩机衬套及其它装置上,帮助提高装备的耐用性和稳定性,同时减小了整体设备的重量,有利于降低工业生产成本和减少环境污染的程度。
运动器材碳纤维布可以被用于制造各种运动器材,如足球、足球鞋、高尔夫球杆、自行车等。
这些运动器材之所以会选用碳纤维布的材质,一方面因为该材料具有轻质及高强这些特点,另一方面是因为这些器材在使用时需要承受较大压力和频繁地振动,因此需要材质具备优异的性能和可靠性。
总之,碳纤维布的应用范围非常广泛,不仅在上述几个领域中,还可以用于制造轮船、智能机器人等。
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺与应用

碳纤维缠绕复合材料成型工艺
碳纤维缠绕复合材料的制备过程主要包括纤维铺放、树脂浸润和热处理等环 节。下面分别介绍这些步骤及其对材料性能的影响。
1、纤维铺放:此步骤是碳纤维缠绕复合材料制备的关键环节之一。纤维的 排列方向、密度和厚度等因素都会影响最终产品的性能。铺放过程中需采用专门 的设备和工艺,确保纤维分布的准确性和稳定性。
引言:碳纤维增强环氧树脂复合材料是一种具有优异性能的材料,因其具有 高强度、高韧性、耐腐蚀、轻质等优点而被广泛应用于航空、航天、汽车、体育 器材等领域。随着科技的发展,对于这种复合材料的研究和应用也越来越广泛。 液体成型是一种常见的复合材料制造工艺,具有成本低、效率高等优点,因此, 研究碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型工艺及其性能具有重要意义。
在航天领域,碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于火箭箭体、卫星平台等关 键部位。其轻质、高强度、耐腐蚀等优点使得它在航天领域具有广泛的应用前景。
在汽车领域,碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于汽车车身、底盘等部位。 其高强度、耐腐蚀和轻质等优点可以提高汽车的性能和舒适性,同时也可以提高 汽车的安全性。
四、结论
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺主要包括以下步骤: 1、纤维浸润:将碳纤维或其它纤维浸入环氧树脂中,使其充分浸润。
2、固化:在一定的温度和压力下,环氧树脂发生固化反应,形成固态复合 材料。
3、后处理:对固化后的复合材料进行切割、打磨、钻孔等后处理,以满足 不同应用场景的需求。
3、后处理:对固化后的复合材 料进行切割、打磨、钻孔等后处 理
三、碳纤维树脂基复合材料的应 用研究进展
碳纤维树脂基复合材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用。近年来, 随着技术的不断发展,其在这些领域的应用研究也取得了显著的进展。
碳纤维复合材料在船舶上的应用

碳纤维复合材料是一种由碳纤维与树脂等材料混合制成的轻型、高强度的复合材料。
它具有重量轻、耐腐蚀、耐疲劳、抗拉伸等一系列优点,因而在船舶制造领域得到了广泛应用。
本文将从碳纤维复合材料在船舶上的应用领域、优势和挑战等方面展开论述。
一、碳纤维复合材料在船舶制造中的应用领域1. 船体结构:碳纤维复合材料具有优异的强度和刚性,可以用于船体的结构件制造,如船体外壳、船体内部隔板等。
2. 船舶附件:碳纤维复合材料还可以用于船舶的附件制造,如船舶的桅杆、舷梯、天线支架等。
3. 船用设备:在船用设备方面,碳纤维复合材料也有广泛的应用,如船用通风系统、船用管道等。
二、碳纤维复合材料在船舶制造中的优势1. 重量轻:相比传统的金属材料,碳纤维复合材料具有更轻的重量,可以减轻船舶的自重,提高船舶的载货能力。
2. 耐腐蚀:碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能,可以有效防止船舶受海水等腐蚀介质的侵蚀,延长船舶运用寿命。
3. 高强度:碳纤维复合材料具有优异的强度和刚性,可以有效提高船体的整体强度,增加船舶的安全性。
4. 易塑性:碳纤维复合材料可以根据需要进行模具成型,制造出复杂的船舶结构件,提高船舶的整体设计灵活性。
5. 良好的阻燃性能:碳纤维复合材料能够满足船舶在火灾条件下的阻燃要求,提高船舶的安全性。
三、碳纤维复合材料在船舶制造中的挑战1. 成本高: 相比传统的金属材料,碳纤维复合材料的制造成本较高,导致船舶的造价增加。
2. 技术要求高: 碳纤维复合材料的制造和加工需要高精度的技术和设备支持,对船舶制造厂商的技术水平有较高要求。
3. 维修难度大: 碳纤维复合材料一旦受到损坏,修复和维护的难度较大,需要专业技术和设备支持。
四、总结碳纤维复合材料作为一种新型的船舶结构材料,具有重量轻、耐腐蚀、高强度等优点,可以在船舶制造领域发挥重要作用。
然而,它也面临着成本高、技术要求高、维修难度大等挑战,需要船舶制造领域的相关企业和科研机构共同努力,克服这些困难,推动碳纤维复合材料在船舶制造中的广泛应用。
碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用

碳纤维复合材料在风力发电机叶片中的应用风力发电机叶片是风力发电机的重要组成部分,主要用于将风能转化为机械能。
传统的风力发电机叶片通常由玻璃钢材料制成,然而,随着碳纤维复合材料的发展,越来越多的风力发电机叶片开始采用碳纤维复合材料制造。
碳纤维复合材料具有轻质化、高强度、高刚度等优点,使得其在风力发电机叶片中具有广泛的应用前景。
首先,碳纤维复合材料具有轻质化的优点。
相对于传统的金属材料,碳纤维材料的密度较低,可以实现材料的轻量化设计。
在风力发电机叶片中,轻质化的材料可以减小自重,提高转动效率,提高整个风力发电机的发电效率。
其次,碳纤维复合材料具有高强度和高刚度的优点。
碳纤维具有高强度和高模量的特性,使得碳纤维复合材料具有出色的抗拉、抗压和抗弯能力。
风力发电机叶片在运转过程中需要承受巨大的动力负荷,碳纤维复合材料可以有效地抵抗这些负荷,提高叶片的结构强度,降低材料疲劳和断裂的风险。
此外,碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
风力发电机通常被安装在海洋或者高海拔地区,受到气候和环境的影响较大。
传统的金属材料容易受到氧化、腐蚀等不良因素的影响,导致材料的寿命缩短。
而碳纤维复合材料具有耐腐蚀性能,能够有效地抵御海洋环境的侵蚀,提高叶片的使用寿命。
另外,碳纤维复合材料还具有优良的疲劳性能。
风力发电机叶片在运转过程中需要不断地承受风力的冲击和振动,对材料的疲劳性能要求较高。
而碳纤维复合材料具有良好的抗疲劳性能,能够有效地抵抗风力的冲击和振动,提高叶片的使用寿命。
最后,碳纤维复合材料在制造过程中具有良好的可塑性和可成型性。
碳纤维复合材料可以根据不同的设计要求进行定制,灵活度高,可以满足不同尺寸和形状的风力发电机叶片的需求。
综上所述,碳纤维复合材料在风力发电机叶片中具有轻质化、高强度、高刚度、耐腐蚀性能优良,并且具有良好的疲劳性能等优点,可以提高风力发电机叶片的性能和使用寿命。
随着碳纤维复合材料制造工艺的不断改进和成本的不断降低,碳纤维复合材料在风力发电机领域的应用前景将更加广阔。
机械制造中的新型材料与先进加工技术

机械制造中的新型材料与先进加工技术在机械制造领域,新型材料和先进加工技术的应用正日益成为推动行业发展的重要因素。
新型材料的引入和先进加工技术的运用,不仅在提高产品质量和性能方面发挥着重要作用,也为机械制造业的创新发展带来了更大的可能性。
本文将探讨机械制造中的新型材料与先进加工技术的应用及其对行业发展的影响。
一、新型材料在机械制造中的应用1. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料以其高强度、轻质化和耐腐蚀等优势,成为机械制造中的新宠。
在航空航天、汽车制造和轨道交通等领域,碳纤维复合材料的应用可以大幅减少产品自重,提高运行效率,并且具备较好的耐久性,减少维修成本。
2. 3D打印材料3D打印技术的快速发展催生了各种新型材料的研发和应用。
与传统加工方法相比,3D打印可以实现复杂结构的制造,并且可以根据需求定制材料属性,提高产品的适应性和精度。
目前,金属、陶瓷、高分子材料等都可以通过3D打印技术进行制造,这为机械制造业注入了新的活力和创新力。
3. 高温合金在机械制造中,高温合金的应用主要体现在航空发动机和燃气轮机等领域。
由于高温合金具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能,能够适应极端环境下的工作条件,因此它成为提高产品性能和可靠性的重要材料。
二、先进加工技术在机械制造中的应用1. 数控加工技术数控加工技术通过计算机对加工过程进行控制,有效提高了加工精度和稳定性。
与传统手工或者半自动加工相比,数控加工技术具有更高的自动化程度和生产效率。
由于数控加工技术能够实现复杂曲线和曲面的加工,从而适应多样化产品的需求,因此在机械制造中得到了广泛应用。
2. 激光加工技术激光加工技术以其无接触、高精度和速度快的特点,成为现代机械制造中的重要工具。
激光切割、激光焊接和激光打标等技术的广泛应用,不仅提高了加工效率,也为制造出更加精细和高质量的产品提供了可能。
3. 精密成形技术精密成形技术包括注塑成形、挤压成形和锻压成形等。
通过精密成形技术,可以实现产品的高精度和高质量,同时减少材料的浪费,提高资源利用率。
碳纤维复合材料的种类、环境应用及其发展趋势

碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂组成的复合材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、运动器材、建筑材料等领域。
随着对环境友好材料的需求不断增加,碳纤维复合材料的环境应用也呈现出日益重要的趋势。
一、碳纤维复合材料的种类1.碳纤维布碳纤维布是由碳纤维经过编织或无纺工艺而成的材料,具有高强度、高模量、轻质等特点,常用于航空航天领域。
2.碳纤维复合材料板碳纤维复合材料板是由碳纤维布经过树脂浸渍、层叠、压制而成的板状材料,具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,常用于汽车制造领域。
3.碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料是将碳纤维与树脂等材料复合而成的新型材料,具有强度高、耐高温等特点,常用于航空航天、船舶制造领域。
二、碳纤维复合材料的环境应用1.减少能源消耗碳纤维复合材料具有轻质、高强度的特点,能够降低汽车、航空器等交通工具的重量,减少燃料消耗,有利于环境保护。
2.提高能源利用效率碳纤维复合材料具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,能够延长设备的使用寿命,提高能源利用效率,减少资源浪费。
3.降低环境污染碳纤维复合材料具有优异的耐腐蚀性能和抗老化性能,能够降低设备的维护成本,减少环境污染。
三、碳纤维复合材料的发展趋势1.环保可持续随着环保意识的提高,碳纤维复合材料的环保性能将越来越受到重视,未来发展将更加偏向于环保可持续。
2.多领域应用碳纤维复合材料将逐渐应用于更多的领域,包括建筑材料、新能源领域等,拓展发展空间。
3.优化性能未来碳纤维复合材料将通过技术创新和工艺改进,进一步优化性能,满足不同领域的需求。
个人观点和理解作为一种高性能复合材料,碳纤维复合材料在环境应用方面具有巨大潜力。
通过不断的技术创新和工艺改进,碳纤维复合材料的性能将得到进一步提升,应用领域也将得到拓展,为环境保护和可持续发展作出更大的贡献。
总结回顾通过本文的介绍,我们了解了碳纤维复合材料的种类、环境应用及其发展趋势。
碳纤维复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,在减少能源消耗、提高能源利用效率和降低环境污染方面具有重要的作用。
碳纤维复合材料的应用与机械加工

碳纤维复合材料的应用与加工1 应用领域目前,碳纤维广泛用于民用,军用,工业,航天以及超级跑车领域。
图碳纤维复合材料不同领域所占比例国外将碳纤维复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能。
由于碳纤维增强复合材料不但是轻质高强的结构材料,还具有隐身的重要功能,能有效地吸收雷达波,美国已用来制造最新型的隐形轰炸机。
美国的P-22 超音速飞机的主要结构就是采用了中等模量的碳纤维增强的特种工程塑料。
幻影III战斗机的减速降落伞盖和弹射的弹射装置也由这种材料制成。
碳纤维已成功地用于飞机的肋条、蒙皮及一些连接件、紧固件等雷达波的吸收件。
战斧式巡航导弹壳体、B-2隐型轰炸机的机身基材,F117A 隐型飞机的局部也都采用了碳纤维改性的高分子吸波材料。
图美国B-2隐身轰炸机(机身基材)图幻影III战斗机(减速降落伞盖和弹射装置)图美F117A隐身轰炸机(肋条及蒙皮等)英国ICI公司用碳纤维复合材料生产战斗机上的阀门,使飞机阀门在很宽的温度范围内与燃料长期接触也能保持其性能和形状的稳定;其它国家的飞机F/A-18、 RAH-66、A330 / A340、B77、Y-22上面也都采用了这种材质来制造机翼、蒙皮、主承力结构、中央冀盒、地板、尾冀、设备箱体及结构件。
在民用领域,飞机25%重量的部件由复合材料制造,其中22%为碳纤维增强材料(CFRP)。
这些部件包括:减速板、垂直和水平稳定器(用作油箱)、方向舵、升降舵、副翼、襟翼扰流板、起落架舱门、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上层客舱地板梁、后密封隔框、后压力舱、后机身、水平尾翼和副翼均采用CFRP制造。
2 加工特点碳纤维复合材料一般以叠合制成多层板使用,通常有两种复合形式,一种是碳纤维在基体中呈同向排列,即每层的纤维方向相同,通常称这种复合材料为单向纤维复合材料;一种是各层纤维方向呈不同角度,通常称为多向纤维复合材料。
碳纤维在机械设备与建筑物上的运用

碳纤维在机械设备与建筑物上的运用在机械设备上,碳纤维通常用作结构件、传动装置和传感器的支撑材料,它能够有效地降低设备的重量,提高设备的强度和耐久性。
除此之外,碳纤维还可以用来制造轴承、密封件和阀门等零件,使得设备的运转更加稳定和可靠。
在建筑物上,碳纤维通常用作加固材料,它可以与混凝土或金属结构相结合,增加建筑物的抗震和抗风能力,同时减轻建筑物的自重,提高建筑物的使用寿命。
另外,碳纤维还可以用于制作建筑物的外墙板、屋顶和地板等装饰材料,美化建筑物的外观,提升建筑物的级别和品位。
总之,碳纤维在机械设备与建筑物上的运用,不仅可以降低设备和建筑物的重量,提高强度和耐久性,还可以美化装饰建筑物,提升建筑物的级别和品位,因此它在工业生产和建筑领域中有着广泛的应用前景。
由于碳纤维具有优异的性能,因此在机械设备和建筑物领域得到了广泛的应用。
在机械设备上,碳纤维材料通常用于提高设备的强度和耐久性。
碳纤维具有高强度和高刚度的特点,能够有效地降低设备的自重,同时提高其负载能力,使设备在工作时更加稳定可靠。
在一些对重量要求严格的领域,如航空航天、汽车制造等,碳纤维材料的应用尤为重要。
通过采用碳纤维复合材料,可以有效减轻汽车和飞机的重量,提高其燃油效率,减少能源消耗的同时,还能提高行驶和飞行的稳定性和安全性。
除此之外,碳纤维还可以用于改善机械设备的设计结构。
由于碳纤维具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,可以大大延长机械设备的使用寿命。
在高振动和高温环境下工作的机械设备上,如发动机、压缩机等,碳纤维可以有效降低振动和热膨胀,减少零部件的磨损,延长机械设备的使用寿命。
在建筑领域,碳纤维的应用也非常广泛。
碳纤维材料常常用作建筑物的结构加固材料,以提高建筑物的抗震和抗风能力。
碳纤维复合材料具有轻质高强的特点,在加固工程中可以起到增加材料强度和刚度的作用,同时还能减轻结构自重,降低减震设备的需求和维护成本。
因此,在地震频繁和飓风多发地区,碳纤维加固技术的应用尤其重要。
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碳纤维复合材料的应用与加工
1 应用领域
目前,碳纤维广泛用于民用,军用,工业,航天以及超级跑车领域。
图碳纤维复合材料不同领域所占比例
国外将碳纤维复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能。
由于碳纤维增强复合材料不但是轻质高强的结构材料,还具有隐身的重要功能,能有效地吸收雷达波,美国已用来制造最新型的隐形轰炸机。
美国的P-22 超音速飞机的主要结构就是采用了中等模量的碳纤维增强的特种工程塑料。
幻影III战斗机的减速降落伞盖和弹射的弹射装置也由这种材料制成。
碳纤维已成功地用于飞机的肋条、蒙皮及一些连接件、紧固件等雷达波的吸收件。
战斧式巡航导弹壳体、B-2隐型轰炸机的机身基材,F117A隐型飞机的局部也都采用了碳纤维改性的高分子吸波材料。
图美国B-2隐身轰炸机(机身基材)
图幻影III战斗机(减速降落伞盖和弹射装置)
图美F117A隐身轰炸机(肋条及蒙皮等)
英国ICI公司用碳纤维复合材料生产战斗机上的阀门,使飞机阀门在很宽的温度范围内与燃料长期接触也能保持其性能和形状的稳定;其它国家的飞机F/A-18、RAH-66、A330 / A340、B77、Y-22上面也都采用了这种材质来制造机翼、蒙皮、主承力结构、中央冀盒、地板、尾冀、设备箱体及结构件。
在民用领域,飞机25%重量的部件由复合材料制造,其中22%为碳纤维增强材料(CFRP)。
这些部件包括:减速板、垂直和水平稳定器(用作油箱)、方向舵、升降舵、副翼、襟翼扰流板、起落架舱门、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上层客舱地板梁、后密封隔框、后压力舱、后机身、水平尾翼和副翼均采用CFRP制造。
2 加工特点
碳纤维复合材料一般以叠合制成多层板使用,通常有两种复合形式,一种是碳纤维在基体中呈同向排列,即每层的纤维方向相同,通常称这种复合材料为单向纤维复合材料;一种
是各层纤维方向呈不同角度,通常称为多向纤维复合材料。
图碳纤维多向复合材料的一种铺层方式
碳纤维复合材料是一种难切削加工材料,它的脆性大、硬度高,加工时容易出现分层、撕裂、毛刺等问题。
碳纤维复合材料是由质软而粘性大的基体和强度高、硬度大的纤维混合而成的二相或多相结构,其力学性能呈各向异性,机械加工条件比较恶劣,碳纤维复合材料切削加工的主要特点如下:
(1)材料产生分层破坏。
分层是复合材料铺层之间脱胶而形成的一种破坏现象,当切削参数不合理时会使层间受力过大而导致分层,分层会严重降低材料的性能甚至使零件报废,即使是微小的分层也是非常严重的安全隐患。
(2)刀具磨损严重,耐用度低。
切削区温度高且集中于刀具切削刃附近很窄区域内,纤维的回弹及粉术状的切屑又加重了擦伤刃口和后刀面,加之碳纤维的硬度非常高,故刀具磨损严重,后刀面产生沟状磨损,耐用度低。
(3)产生残余应力。
表面的尺寸精度和表面粗糙度不易达到要求,容易产生残余应力。
这主要是因为切削温度较高,增强纤维和基体树脂的热膨胀系数相差太大。
由于复合材料呈现各向异性,层间强度低,切削时在切削力的作用下容易产生分层、撕裂等缺陷,钻孔时尤为严重,加工质量难以保证。
据统计,飞机在最后组装时,钻孔不合格率要占全部复合材料构件报废率的60%以上。
(4)切削温度高。
碳纤维复合材料切屑形成过程是一个基体破坏和纤维断裂相互交织的复杂过程,在此过程中,碳纤维作为切削硬质点连续磨耗刀具,因碳纤维断裂和基体剪切,以及切屑与前刀面、后刀面与已加工表面之间的摩擦而产生大量的切削热,加之碳纤维复合材料导热性差等原因,切削热主要传向刀具和工件,导致刀具的快速磨损。
3 主要加工方法
碳纤维复合材料构件在制作时一次成形一般只能做到比较规整的形状,并不能实现所有的设计特征,这就需要进行大量的二次机械加工来完成剩余的设计特征。
对于碳纤维复合材料壳体其主要的二次机械加工包括孔加工、特殊形状切割加工、盲槽加工、表面打磨加工。
碳纤维复合材料的二次加工方法主要有传统的机械加工和特种加工两种,目前传统的机械加工方法仍是复合材料加工的主要手段,但在切削加工过程中遇到越来越多的问题,如刀具快速磨损、钻孔分层等。
实践证明,由于碳纤维复合材料的性质与金属不同,因此在碳纤维复合材料的加工中不能简单地沿用金属材料的加工刀具和工艺,而在众多的研究中主要集中在碳纤维复合材料钻削制孔方向,这是碳纤维复合材料的关键加工工艺之一。
碳纤维复合材料钻孔加工特性主要表现在:(1)碳纤维复合材料层间强度低,在钻孔过程中,如果复合材料构件所受的钻削轴向力过大,导致层间应力过大,超过其基体树脂的强度就会引起分层等缺陷;(2)碳纤维复合材料属于各向异性材料,其纤维铺层方向对制孔有较大影响,特别是单向板制孔时,钻孔处的应力集中较大,极易引起劈裂等缺陷;(3)碳纤维复合材料硬度大,在钻孔时钻头磨损很快;(4)碳纤维复合材料导热性差,在钻孔过程中钻头与复合材料产生大量的摩擦热,而碳纤维复合材料热导率小,热量难以在加工中排除,
使切削区温度迅速上升,进而导致钻头发生退火,加速钻头磨损;(5)碳纤维复合材料有缩孔现象,这是由于碳纤维复合材料的热导率小,而线胀系数和弹性恢复都较大的原因。
防止钻孔时出口端纤维分层的工艺措施:在结构开敞条件下,孔的出口面要用硬质高密度板支撑并垫实,这样能有效地防止孔出口分层和劈裂。
在条件允许的情况下,制造碳纤维复合材料构件时可考虑在出口面加贴1~2层玻璃布,并与构件同时固化,待钻完孔后将玻璃布撕去,这样也可防止孔出口面分层。
在碳纤维复合材料需要钻孔的出口面均匀地涂上一层结构胶,待固化后钻孔,同样可防止孔出口面分层和劈裂。
碳纤维复合材料加工其他工艺:碳纤维复合材料采用金刚砂刀具切割加工工艺,切割效果好。
切割工艺参数与碳纤维复合材料厚度有很大关系,进给量应与厚度成反比例。
激光加工可用于复合材料的切割加工和孔加工,可以得到非常小的切缝宽度和接近平行的切缝侧面,其加工效率高,但热损伤很大。
超声波振动切削能够改善碳纤维复合材料的切削状况,刀超声波振动切削材料时,采用小的切削参数能有效地降低主切削力。
由于具有小的切削力,所以超声波振动切削可用于碳纤维复合材料薄壁件的加工。
目前碳纤维复合材料磨削加工的研究比较少,且主要集中在对不同砂轮磨削性能的比较方面,需要促进磨削加工在碳纤维复合材料中的应用。
4 加工设备及刀具
北京林业大学的张厚江等人通过试验研究发现保证获得钻削碳纤维复合材料高质量孔的关键因素有两个:一个是保持钻头切削刃的良好锋利性,另一个是在保证切削刃锋利的基础上采用高的钻削速度。
高速钻削试验及分层检测试验表明,厚膜金刚石钻头钻削的孔质量非常好,它在碳纤维复合材料钻削加工中具有巨大的应用潜力。
大连理工大学的鲍永杰等人提出了“以磨代钻”加工工艺,研制了电镀金刚石钻磨刀具,通过与硬质合金钻头钻孔对比试验,得出结论:电镀会刚石钻磨刀具更适合碳纤维复合材料的钻孔加工;电镀金刚石钻磨刀具寿命远高于硬质合金钻头,采用电镀金刚石钻磨刀具能够提高加工效率,降低加工成本。
电镀金刚石复合钻头是一种新型孔加工刀具,与其它类型的金刚石刀具相比,其制造工艺简单,刀具成本低;由于具有刀尖锋利、多刃切削等优点,该钻头在高速、低进给条件下钻削CFRP板材时,基本无分层、劈裂现象,可明显提高生产率。
可有效解决普通麻花钻加工CFRP时出现的分层和劈裂问题,并可使钻头寿命显著提高。
GMl000回转类碳纤维复合材料构件高速数控钻磨机床。
大连理工人学现代制造技术研究所研制了GMl000回转类碳纤维复合材料构件高速数控钻磨机眯,如图所示即为机床的运动结构图。
它的基本构成主要包括:底座、回转工作台、直柱、滑枕阴大部件。
底庠和立桂作为整个设备基础部分,z向滑台通过直线导轨与始杠的配合来完成z轴上的移动与精确定位。
同样滑枕也通过直线导轨与丝杠的配合束完成Y轴向的移动与精确定位。
回转工作台放置在底座上,通过自身的传动结构在伺服电机的带动下来完成C轴的旋转定位。
Ⅰ、Ⅱ两个工位分别为其左上和右下两个极限位置,其中Ⅰ工位中的回转摆头处于垂直状态.可以实现工件端面加工,Ⅱ工位中的回转摆头处于水平状态,可以实现工件侧面的加工。
该机床在采用西门予802D数控系统基础上实现了诸多功能:进给轴监控功能、速度闭环控制、手动操作、程序运行功能、补偿功能、辅助控制功能、人机通信功能。
图 GM1000机床运动结构图图机床实物图。