碳纤维复合材料高速铣削实验研究

碳纤维复合材料是航空航天工业中广泛应用的一种难加工材料.采用单因素法进行亍该材料的铣削实验,研究了金刚石铣刀高速铣削该材科时铣削力的变化规律,得到了进给量、主轴转速对铣削力的影响规律.研究结果表明:铣削力随主轴转速的增大而减小,随进给量的增大而增大.最后,对铣削力实验数据进行回归分析并得到了铣削力的指数公式,回归模型的拟合优度评价指标表明指数公式是可靠的.     

大型碳纤维复合材料铣削工艺研究

碳纤维复合材料以其高比强度、高比刚度、接近于零的热膨胀系数及良好尺寸稳定性等独特优势,在航空、航天等领域具有广阔的应用前景。某大型复合材料零件长度为10 m以上,其截面形状由多段线组成,如何保证零件的加工质量始终是一个难题。针对此大型复合材料件加工难以保证尺寸精度的问题,通过对加工设备、刀具、加工方法等方面进行分析,提出了某大型碳纤维复合材料的加工工艺,通过产品实际加工,验证了加工工艺的可行性。该工艺保证了产品的尺寸精度,提高了产品合格率,为其他大型复合材料零件的加工工艺研究提供了借鉴。     

芳纶纤维复合材料铣削加工研究进展

芳纶纤维复合材料因其特有的超高强度、高模量、高硬度和优良的冲击性能,在航空、航天和军工等领域应用日益广泛。综述了芳纶纤维复合材料的铣削加工研究进展,重点介绍了高速铣削过程中铣削力、铣削温度的变化规律,阐述了铣削加工缺陷的成因、影响表面质量的因素和铣削工艺优化措施,展望了芳纶纤维复合材料铣削加工的发展方向。     

硬质合金刀具铣削碳纤维复合材料的铣削力研究

铣削是复合材料最常用的机械加工形式之一。减小铣削力可以提高零件的表面质量,减少刀具的磨损等。使用硬质合金铣刀对该材料进行铣削试验,研究了铣削力的变化规律;并用Excel软件对铣削力的试验数据进行回归分析,最后建立了铣削力的经验公式。结果表明:进给速度对铣削力影响较大,铣削力随进给速度的增大而增大,基本呈线性关系;主轴转速对铣削力影响不是很大,铣削力随主轴转速的增大逐步增大。     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

介绍了采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究.试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损,前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃.超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性.刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工.     

超声振动铣削碳纤维复合材料刀具磨损研究

采用超声振动铣削和普通铣削对硬质合金铣刀铣削碳纤维复合材料进行试验研究。试验结果表明,在两种加工方式下,刀具的磨损形式主要是后刀面磨损、前刀面磨损和刀刃的破损,其中后刀面的磨粒磨损最严重,前刀面的粘着磨损较弱,当进给量加大或者是主轴转速过高时,很容易发生崩刃。超声振动条件下,刀具的后刀面磨损和前刀面磨损均较弱,且呈现一定的规律性,刀具的耐用度高,相对于普通切削更适合于复合材料的加工。     

碳纤维层合板复合材料铣削毛刺抑制技术研究

多用于航空结构件的碳纤维层合板复合材料,是一种难加工的材料,由于其多层多相的材料特点,在铣削加工中极易出现毛刺等缺陷。对该材料的铣削过程进行了理论分析,针对其易产生毛刺缺陷的问题,提出了利用刀具侧倾铣削的加工方法来抑制毛刺的产生。开展了不同侧倾角度的多组对照切削试验,通过对切削表面缺陷占比和毛刺长度的分析,验证了该方法的有效性,并且找到了在当前工况下获得最优切削质量的最佳刀具侧倾角度为20°。     

超声振动铣削碳纤维复合材料表面特征研究

采用超声振动铣削和普通铣削对碳纤维复合材料进行试验研究.试验结果表明,在两种加工方式下,工件表面都产生裂纹、纤维束撕裂、纤维拔出和分层等变形缺陷;在超声加工条件下增强体碳纤维束以直接被剪断为主,表面凹坑少,纤维束与碳基体交界处裂纹和分层不明显,碳基体表面有明显的沟槽产生,且沟槽浅而宽,成规律分布,平均宽度7-8μm;而在普通加工条件下,碳纤维束上的凹坑和空洞较多,碳纤维丝被拔出的几率很大,纤维束和基体交界处,存在很大的裂纹,分层也十分明显,碳基体表面也有明显沟槽m现,但是沟槽混乱,断续现象严重,工件表面呈现完全的脆性断裂,表面质量很差.     

碳纤维复合材料钻削加工分层缺陷研究进展

碳纤维复合材料(CFRP)因良好的性能被广泛应用于诸多领域,但它本身所特有的层间结构易导致在钻削加工过程中产生缺陷。分层缺陷是钻削加工过程中产生的主要缺陷之一,对复合材料结构件的承载能力和疲劳强度有很大影响。本文主要从分层缺陷的产生机理、影响因素和检测等方面对国内外目前的研究现状进行综述,并分析了未来的研究发展趋势。     

铣削碳纤维复合材料刀具磨损试验研究

采用未涂层和CVD金刚石薄膜涂层两种硬质合金铣刀,对碳纤维复合材料进行铣削试验,使用3D激光扫描镜对刀具磨损形貌和磨损量进行测量,分析了刀具的磨损机理和切削用量对刀具磨损的影响。试验结果表明：后刀面磨损是两种刀具的主要磨损形式,磨损机理为磨料磨损,未涂层硬质合金铣刀同时存在着刀具破损现象;切削速率和背吃刀量对刀具后刀面的磨损影响较为显著;未涂层与CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀相比较,后刀面的磨损量保持在2．3—3．8倍之间,从刀具的耐磨性考虑,CVD金刚石薄膜涂层硬质合金铣刀可以用于碳纤维复合材料的生产加工。     

两种铣刀在切削碳纤维增强塑料时的磨损机理

用TiB2涂层硬质合金铣刀和金刚石涂层硬质合金铣刀分别对碳纤维增强塑料进行铣削加工试验,通过扫描电镜、三维视频显微镜等研究了两种涂层刀具的磨损形态和磨损机理。结果表明:刀具交替切削软的树脂基体和高强度的碳纤维而产生的交变应力以及高强度碳纤维对切削刃的高频冲击作用是促使刀具发生崩刃和涂层剥落的主要原因;金刚石涂层刀具由于有极高的硬度和耐磨性,其使用寿命明显高于TiB2涂层刀具,且加工表面的粗糙度低于TiB2涂层刀具的;两种刀具铣削碳纤维增强塑料的磨损机理均为磨料磨损。     

加工复合材料铣刀的研制

复合材料的切削加工性很差,复合材料加工刀具已严重影响了复合材料的加工质量和效率。为解决复合材料的加工存在质量差和效率低的问题,笔者针对复合材料的加工性能、刀具材料及其结构,进行了系统的研究。掌握了加工复合材料铣刀的设计和制造技术,并通过对刀具结构参数的优化,提高了复合材料切削加工质量和效率。     

碳纤维增强树脂基复合材料切削机理研究

碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon fiber reinforced plastic,CFRP）在细观尺度上由纤维、树脂及界面不同相组成,在宏观尺度上呈层叠特征,具有非均质性和各向异性。CFRP切削过程的实质是在切削力、热共同作用下同时去除高强度纤维和低强度树脂的复杂过程,极易出现加工损伤。抑制加工损伤的前提是准确揭示CFRP切削机理,而揭示其切削机理的关键是分析材料去除过程。由于纤维是复合材料内部承受主要载荷的组成相,材料的去除过程主要由纤维的断裂过程决定。因此,通过分析切削过程中纤维的受力状态,以双参数弹性地基梁理论为基础,建立了虑及纤维所受法向及切向约束,且兼虑树脂及界面温变特性的单纤维切削模型,可准确表征纤维实际受力状态,实现纤维断裂过程的准确求解。研究发现：切削深度和纤维角度影响纤维变形深度,即切深越大,纤维变形深度越大,更易产生加工损伤;随着纤维角度增加,纤维变形深度减小。同时,为解决单纤维切削模型难以直接验证的难题,利用其求解得到宏观切削力理论值,通过与试验值对比,间接验证了单纤维切削模型的正确性。同时与未考虑被切削纤维所受切向约束和树脂及界面温变特性时相比,同时考虑这两个因素可使CFRP宏观切削力计算精度平均提升20%。所建立的单纤维切削模型不仅能够从细观尺度准确揭示CFRP去除机理,而且可为后续有关损伤抑制的研究提供理论依据。     

碳纤维复合材料/钛合金叠层钻孔质量研究

碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/钛合金叠层的钻孔机理不同于单层材料钻孔,钛合金切屑在排出孔外过程中会对CFRP孔质量造成损伤。为了探究CFRP在叠层钻孔时的质量特性,设计正交试验分析了钛合金切屑和切削参数对CFRP层钻孔质量的影响。观察了轴向切削力和力矩的变化以及钛合金切屑形态,分析CFRP层孔径超差和入口撕裂的机理。结果表明:大进给量条件下,高温、高硬度的钛合金切屑会对CFRP产生严重的侵蚀,是导致CFRP孔径超差的主要原因,并会增大入口撕裂程度;CFRP入口撕裂主要产生在切削速度和纤维方向夹角θ=45°的位置,低切削速度不利于切削CFRP,会加大入口撕裂程度。因此,应使用小进给量钻削钛合金层,使用大切削速度钻削CFRP层;在保证钻头强度的前提下,推荐使用具有较大容屑空间的钻头。     

碳纤维在吸波材料中的应用

介绍了隐身材料的特性,分析了吸波材料的吸波机制,探讨了吸波材料的分类,阐述了常见吸波材料的优缺点、国内外碳纤维吸波材料的最新研究进展及碳纤维的主要应用领域,展望了碳纤维未来的发展趋势。     

碳纤维增强复合材料叶轮风机的振动试验研究

减振降噪一直是风机设计与应用单位研究的一项重点内容。碳纤维增强复合材料因优异的阻尼性能而使其在结构减振设计上具有重要的作用。采用层合结构碳纤维增强复合材料设计叶轮,并针对同一型号风机仅仅更换不同材料叶轮后进行了风机振动试验。结果表明,与铝合金材料叶轮风机相比,碳纤维材料叶轮风机全频段的结构振动加速度级降低幅度明显,减振效果显著。     

碳纤维增强热塑性复合材料超声波焊接研究进展

碳纤维增强热塑性复合材料（Carbon fiber reinforced thermoplastic composite,CFRTP）由于其优越的力学性能、较低的加工成本及可回收性,逐渐成为继铝合金、高强钢之后的新一代轻量化材料。国内外科研机构和材料企业都投入巨资和人力竞相开展相关研究,部分高校、企业已开始探索将CFRTP应用于机身与车身的制造与装配。超声波焊接是最适合焊接热塑性材料的方法之一,也是实现大规模装配CFRTP零部件的关键使能技术之一。从CFRTP超声波焊接基本过程、接头形式、数值模拟、质量监控和异种材料连接五个方面进行分析,系统讨论CFRTP超声波焊接最新研究成果,展望CFRTP超声波焊接中有待解决的共性问题,以期为CFRTP零部件的大规模装配应用提供参考。     

碳纤维增强复合材料高速切削刀具研究现状

综述了碳纤维增强复合材料(CFRP)高速切削刀具的研究现状,重点介绍高速切削CFRP过程中的刀具磨损机理,指出为解决加工中刀具磨损迅速的问题,应合理地选用刀具材料,并且对刀具结构和几何参数进行优化。     

化学镀碳纤维增强镁铝尖晶石基复合材料的研究

通过化学镀方法，在碳纤维表面分别镀上Ni、Cu和Cu Ni镀层，然后与镁铝尖晶石陶瓷复合，制备表面改性碳纤维增强镁铝尖晶石基复合材料，研究各种碳纤维的含量对复合材料性能的影响规律。结果表明，表面改性碳纤维可以进一步提高材料性能，尤其是铜镍复合镀碳纤维的效果更好，其抗弯强度可达基体抗弯强度的2．19倍，断裂韧度可达基体断裂韧度的2．84倍，复合材料的线收缩率和孔隙率变化不大。     

碳纤维增强尼龙1010复合材料的摩擦磨损性能及磨损机理研究

以注塑成型法制备了尼龙1010及碳纤维(CF)增强尼龙1010复合材料，研究了CF含量和载荷对材料摩擦学性能和磨损机制的影响。结果表明，CF的加入可显著改善尼龙的摩擦学性能，以体积分数为20％的CF增强尼龙1010复合材料的耐磨性能最好。较低的CF含量下复合材料磨损表面主要受到对偶钢环上微凸峰的切削和犁沟作用，较高载荷时发生了热疲劳剥层磨损；随着CF含量增加，复合材料表面在较高载荷时产生明显疲劳断裂，并使对偶钢环产生较剧烈磨损。