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碳纖維板的加工工藝及研究

碳纖維板的加工工藝及研究

2019-09-02 15:57:20

碳纖維板是用碳纖維和樹脂預制成型的復合材料。其秉承了碳纖維自重輕、輕度高和耐腐蝕等特性。碳纖維板主要用于無人機航模、X光濾線柵以及其他一些具有明顯減重效果的高強度結構件。它的密度僅為1.5g/cm^3,是鋼材的1/5,而強度是同截面鋼材的7-10倍。一般碳纖維板在一次整體成型后,由于精度要求或裝配需要,常需進行切削加工工藝。

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傳統的機械加工方法包括車、銑、磨、鉆等,目前基本上沿用傳統的金屬切削加工工藝和裝備,具有加工方法簡單、工藝成熟、設備投入少等特點,但同時也存在刀具磨損快、加工精度難以保證、加工效率低、加工過程中產生有害的粉末狀切屑等缺點。

碳纖維強度大,但脆,機械加工時,如果用力太小沒有用,用力太大的話會破裂,比較麻煩。要解決上面的問題,最主要從刀具入手。在切削工藝參數、切割深度相同的條件下,使用不同材料,尺寸,形狀的刀具,對碳纖維材料進行切割,看效果如何,反復試驗,控制變量,找到最合適的刀具。刀具切削的力度、時間、環境的溫度等因素也會影響到加工的結果。

在對碳纖維復合材料進行鉆孔時,刀其必須鋒利,切削參數至少在2000r/min以上,但也不能過高,最好采用4000-6000r/min的轉速。

在一些資歷不是很高的碳纖維加工廠商里,很多都會遇到碳纖維復合材料機械切削加工出現的各種情況:

1、材料呈層狀,塊狀崩落、撕裂,最嚴重的情況是整個加工件報廢。

2、刀具磨損快,如果使用鈍刀具加工,更加容易造成胚料損傷,而在精加工的時候,刀具的形狀和尺寸有所變化,會影響產品的形狀和尺寸。另外,對規定直徑尺寸的刀而言,刀具的磨損會引起孔、槽尺寸的不穩定。

3、刀具的使用方法不夠準確,壽命短,耐用度低,使產品的加工成本大大提高了,無法保證質量穩定和加工成本。

 切削工藝對碳纖維復合材料性能的影響是碳纖維復合材料加工技術研究中最重要的內容,國內外在這方面的研究尚處于起步階段,有許多工作有待進行。目前碳纖維復合材料的二次加工方法主要就是傳統的機械加工和特種加工兩種。

特種加工方法包括激光加工、水射流切割、電火花加工、超聲波加工和電化學加工等,在加工精度、加工復雜型面等方面有較大的發展潛力,目前還處于研究階段。目前傳統的機械加工方法仍是復合材料加工的主要手段。


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