碳纤维复合材料孔加工质量试验研究
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种具有优异性能的材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造和体育器材等领域。
其中，HP-RTM（High-Pressure Resin Transfer Molding，高压树脂转移成型）是一种常用的CFRP成型工艺。
本文将对HP-RTM工艺及孔隙控制进行研究。
HP-RTM工艺属于封闭式模具成型方法，其中包括母模、子模和螺旋开关等。
首先，在模具中布置纤维预浸料和加热元件，然后将两个模具合拢，经过压力施加和树脂注射，使树脂充分浸润纤维，并且通过加热元件进行硬化。
最后，将模具分开，取出成型件。
HP-RTM工艺具有以下优点：1.成型速度快。
树脂注射压力高，注射时间短，加热硬化时间也短，可以提高生产效率。
2.成型件的质量稳定。
由于高压注射，树脂能够充分浸润纤维，可以获得性能均匀一致的成型件。
3.可以生产复杂结构的零件。
HP-RTM工艺适用于生产具有复杂几何形状的零件，如整体翼板和车身结构。
HP-RTM工艺也存在一些问题，其中最重要的是控制成型过程中的孔隙问题。
孔隙是指CFRP制品中的小空洞或气泡，会降低成型件的强度和耐久性。
孔隙的形成主要有两个方面的原因，一是树脂注射过程中的气体积聚，二是纤维预浸料中的气体气泡。
为了解决孔隙问题，可以采取以下措施：1.控制树脂注射过程。
增加注射压力和注射速度可以减少气体积聚，同时在注射前进行真空处理也是有效的手段。
2.优化纤维预浸料的制备工艺。
提高纤维预浸料的浸润性和挤出性可以降低气泡的生成。
3.采用树酯成型树脂（Resin Transfer Molding，RTM）前驱体。
RTM前驱体在注射过程中可以释放出溶剂，减少气泡的形成。
4.模具结构的优化设计。
增加模具表面的喷嘴和逃孔，提高树脂的流动性，减少气体积聚的产生。
在实际应用中，HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究还需要进一步探索和完善，特别是对孔隙形成机理的深入研究和优化控制方法的开发。
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究
碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种结构轻、强度高的先进材料，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
其中，HP-RTM （高压快速反应注射成型）是一种常用的CFRP复合材料成型工艺，它可以实现高质量、高效率的制造，并具有良好的孔隙控制能力。
HP-RTM成型工艺的基本步骤如下：1.模具准备：首先，准备一个具有所需形状和尺寸的模具，通常使用金属材料制作。
模具表面需要经过处理以提高表面平整度和表面润滑性，以便于后续注塑过程。
2.预制准备：根据需要，预先制备好所需的干预产物，即CFRP的纤维布和树脂浸润材料。
纤维布通常采用碳纤维预浸料，其中已经预先浸渍了树脂。
此外，还可以在纤维布上涂覆树脂胶粘剂以实现更好的树脂流动性和浸润性能。
3.注塑过程：将预制准备好的纤维布放置在模具的合适位置，然后将模具封闭。
接下来，通过高压注塑机将树脂推入模具内，使其浸润纤维布。
注塑过程中，高压和高温有利于树脂的流动和浸润性能提高。
4.固化过程：完成树脂注塑后，模具中的复合材料需要经过固化过程。
这一步主要是通过控制温度和时间来使树脂完全固化。
通常，温度较高且持续一定时间可以确保固化反应的充分进行。
在HP-RTM成型过程中，孔隙控制是一个关键的技术难题。
孔隙是指复合材料中的气体或液体空隙，对材料的强度和可靠性有不良影响。
为了控制孔隙的生成，研究人员采取了以下措施：1.注塑条件优化：通过调整注塑过程中的参数，如注塑温度、压力和时间，以提高树脂的浸润性能和流动性，减少气体捕获和孔隙形成。
2.模具设计和表面处理：合理设计模具结构，使得树脂在注塑过程中能够均匀分布并填充纤维布，减少树脂注塑过程中的空隙和气体捕获。
同时，模具表面的润滑处理可以减少树脂在模具表面的附着，并更好地填充纤维布。
3.树脂配方优化：通过调整树脂配方和添加剂，改善树脂的流动性和抗气泡性能，减少孔隙的生成。
常见的方法包括添加表面活性剂和消泡剂。
4.气体抽真空处理：在注塑过程中，通过在模具中抽真空来减少气体的含量，并帮助树脂充分浸润纤维布，减少孔隙的产生。
211241025_基于MQL_的碳纤维复合材料制孔表面质量及切削力试验
第52卷第5期表面技术2023年5月SURFACE TECHNOLOGY·235·基于MQL的碳纤维复合材料制孔表面质量及切削力试验石文天，王林，李杰，闫天明，刘玉德（北京工商大学 人工智能学院，北京 100048）摘要：目的减少碳纤维增强复合材料（CFRP）制孔表面毛刺及边缘凸起等缺陷。
方法对比研究在干切削和微量润滑（MQL）2种加工条件下碳纤维增强复合材料（CFRP）的制孔，在切削速度一定时，探究切削方式、进给速度对制孔尺寸精度、表面质量、切削力的影响。
采用方差分析对各影响因素及其权重进行分析。
结果得出了切削方式和工艺参数对制孔尺寸精度、切削力、表面质量的影响规律。
试验结果表明，在微量润滑条件下，由于润滑和降温的影响，表面毛刺得到有效去除，纤维断面平整，剪切作用明显，抑制了由温升所引起的边缘隆起膨胀现象，试样的表面质量得到显著提高，切削力整体降低。
在干切削和微量润滑条件下对制孔尺寸精度影响最大的是切削方式。
对于切削力，在干切削时受到切削方式的影响最大，在微量润滑条件下受到进给速度的影响最大，随着进给速度的增大而增大。
结论在现有试验条件下，微量润滑的加工质量总体上优于干切削的加工质量，其制孔尺寸的精度整体更高，其切削力最大降低了84.26%。
关键词：碳纤维增强复合材料；微量润滑；切削力；制孔尺寸精度；进给速度中图分类号：TQ327.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)05-0235-12DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.05.023Experiment on Hole Making Surface Quality and Cutting Force ofCarbon Fiber Reinforced Composite Based on MQLSHI Wen-tian, WANG Lin, LI Jie, YAN Tian-ming, LIU Yu-de(School of Artificial Intelligence, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)ABSTRACT: The work aims to reduce the defects such as burrs and raised edges on the hole making surface of carbon fiber reinforced polymer (CFRP). A comparative study was conducted to investigate the effect of cutting method and feed speed on the dimensional accuracy, surface quality and cutting force of CFRP under both dry cutting and minimum quantity lubrication (MQL) machining conditions. Analysis of variance (ANOVA) was used to analyze each affecting factor and its factor weights. The effect of cutting method and process parameters on the dimensional accuracy, cutting收稿日期：2023–01–17；修订日期：2023–02–17Received：2023-01-17；Revised：2023-02-17基金项目：国家自然科学基金（51975006，51505006）Fund：National Natural Science Foundation of China (51975006, 51505006)作者简介：石文天（1980—），男，博士，教授，主要研究方向为先进制造技术。
碳纤维复合材料激光切割制孔工艺研究
碳纤维复合材料激光切割制孔工艺研究
随着科技的不断进步，碳纤维复合材料已经被广泛应用于航空、汽车、船舶等领域。
然而，碳纤维复合材料的加工难度也相应增加，其中制孔是一个比较棘手的问题。
本文将探讨利用激光切割技术制孔的可行性及其工艺研究。
首先，碳纤维复合材料是一种非常坚硬、耐高温、耐磨损的材料，不易加工。
传统的机械加工方法会导致切削刀具过早磨损、材料表面破裂等问题。
因此，激光切割技术成为一种越来越受关注的碳纤维复合材料加工方法。
激光切割技术具有高精度、高效率、低污染等优势。
在制孔方面，激光切割技术可以实现小孔径、高质量、光滑表面的孔洞加工。
但是，激光切割技术也有其局限性。
激光切割过程中，会产生高温，容易引起材料表面熔融、炭化等现象，影响孔洞质量。
为了解决这个问题，研究人员通过优化激光切割参数，控制激光功率、扫描速度、脉冲频率等参数，成功实现了碳纤维复合材料的激光切割制孔。
研究发现，在适宜的激光功率、扫描速度和脉冲频率下，可以实现孔径精度高、表面光滑、无炭化、无损伤等优良特性的制孔效果。
此外，研究人员还进行了与传统机械加工方法的对比试验，发现激光切割技术制孔的效率和质量均比传统机械加工方法更优。
总之，碳纤维复合材料的制孔是一个具有挑战性的问题。
激光切割技术因其高效率、高精度、低污染等特点，成为一种应对此问题的有效手段。
通过对激光切割参数的优化和控制，可以实现高质量、高
效率的碳纤维复合材料制孔过程。
这一研究成果将有助于碳纤维复合材料在航空、汽车、船舶等领域的广泛应用。
碳纤维复合材料小孔加工难点与研究现状
碳纤维复合材料小孔加工难点与研究现状温泉;巩亚东;赵悦【摘要】碳纤维增强环氧树脂基复合材料在高新技术领域产品轻量化、小型化的发展趋势下具有广阔的应用前景和使用价值.微小零器件的连接装配需要进行大量的小孔加工,而碳纤维复合材料的难加工性以及小孔径加工时散热条件差、微小刀具刚度低等特点,使复合材料小孔加工比常规尺寸的孔加工更容易产生加工损伤,制孔形状、位置精度难以保证.列举了碳纤维复合材料常见的制孔损伤形式,分析了复合材料小孔加工的技术难点,综述了国内外在复合材料小孔加工机理、制孔刀具、制孔工艺等方面的研究现状.%Under the trend of the lightweight and miniaturization in high-tech field, carbon fiber reinforced epoxy resin composites show wide application outlook and value.The assembly of the micro-parts requires a large number of small-holes to be produced. However, due to the hard machinability of the carbon fiber reinforced composites, poor heat dissipation condition of the small-hole and the low rigidity of the small-tool, machining damages, shape and position error are more easier to appear than the common dimension hole-making.Typical drilling damages of the carbon fiber reinforced composites were enumerated in this paper. Technical difficulties of machining small-hole for carbon fiber reinforced composites were analyzed.Various aspects of small-hole machining were reviewed such as machiningmechanism,machining tool,machining technology and so on.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】4页(P266-268,272)【关键词】碳纤维复合材料;小孔;钻削;加工质量【作者】温泉;巩亚东;赵悦【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TH16;TB332;TG5061 引言碳纤维增强环氧树脂基复合材料（简称：碳纤维复合材料），作为一种先进的复合材料，已经广泛应用于航空航天、国防军工等高新技术领域。
碳纤维复合材料钻削加工对比试验
碳纤维复合材料钻削加工对比试验碳纤维复合材料（CFRP）比强度和比刚度高，具有可设计性、可成形性强，抗疲劳断裂性能好以及便于大面积整体成形等特性。
因此，C FRP在飞机制造业中应用越来越广泛，如法国战机“阵风”CFRP用量约为24%、英国战机“台风”（EP2000）CFRP用量约为40%。
而近年来CFRP在B787上的用量甚至占到结构总量的50%左右。
随着复合材料应用的日益广泛，二次机械加工越来越多，尤其是在碳纤维增强复合材料的零件与其他零部件装配连接时，不可避免地要进行大量孔加工。
例如，一架F-16战斗机有4万个连接孔，一架波音747飞机有300多万个连接孔[2]。
但是，碳纤维的高硬度，使刀具磨损加快，刀具耐用度低；另外，CFRP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，并且钻孔时尤其严重，加工质量难以保证，严重的甚至导致零件报废。
据飞机在最后组装时的统计，钻孔不合格率要占全部报废零件的60%以上[3]。
在钻削加工中，硬质合金麻花钻头作为一种传统的、经济有效的刀具仍然存在于生产领域。
但在新型材料加工方面，硬质合金麻花钻头存在着耐用度偏低、出入口质量无法保证等瓶颈。
台湾学者C.C.Tsao 等提出了使用金刚石刀具进行钻孔，将金刚石刀具引入复合材料加工中，以期提高刀具寿命，并获得更好的孔质量。
而用钎焊方法将金刚石磨粒固结在金属基体上，能大幅度改善和提高磨料界面结合强度，使金刚石刀具具有高耐磨性。
本文以CFRP材料为研究对象，使用钎焊金刚石套料钻和硬质合金麻花钻进行钻削加工试验，并对比2种钻头加工孔的质量和钻头磨损形貌，目的在于探讨钎焊金刚石套料钻加工CFRP材料的适用性。
试验方案试验所用的CFRP 材料，其基体材料是AG-80型树脂，增强体是T300型碳纤维，板厚3.6mm。
刀具为钎焊金刚石套料钻和整体硬质合金麻花钻，其中，钎焊金刚石套料钻是自行研制的，其结构如图1所示。
CFRP孔加工
碳纤维复合材料CFRP钻削加工技术的研究CFRP概念：工程用复合材料一般由较强的、脆性的、高模量的材料和较弱的、韧性的、低模量的材料组成。
在复合材料中前者被称为增强体，后者被称为基体。
碳纤维增强复合材料(简称碳纤维复合材料)是以碳或石墨纤维为增强材料、以树脂为基体的复合材料。
碳纤维复合材料具有比强度和比模量高、抗疲劳性能好、耐热性能优良等优点。
碳纤维复合材料属于难切削加工材料，它性脆、强度高、碳纤维硬度大、导热能力差，导热系数只为奥氏体不锈钢的1/5~1/10。
碳纤维的高硬度使得刀具磨损快、刀具耐用度低。
另外碳纤维复合材料各向异性，层间强度低，切削时在切削力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。
传统方法钻削碳纤维复合材料存在的问题：碳纤维是由纤维和基体组成的二相或多相结构，是非均质和各向异性的，且硬度很高，钻头磨损严重，刀具耐用度很低。
孔加工质量极差。
孔虽然被钻出，但完全没有金属材料孔那样完整规则的形状，并伴有撕裂、劈裂、起毛、分层等缺陷产生。
切屑多为粉尘，容易污染环境，危害人的健康；另外切屑的导电性易使电器设备和电网短路。
提高钻头的耐磨性及防治粉尘污染的方法：改进钻头材质，提高钻头的耐磨性，钻削碳纤维复合材料时，切削温度不高，一般在50~200℃之间。
刀具磨损的原因主要是磨料磨损，采用高硬度刀具材料。
粉尘污染的防止，可以在钻削过程中加入水性切削液，使粉尘被水性切削液带走，而不散布到空气中去。
加入水性切削液对刀具耐用度及制孔质量毫无影响。
碳纤维复合材料加工孔的缺陷：主要表现在：①孔出口撕裂和起毛；②孔壁周围材料发生分层；③孔壁表面粗糙及微裂纹；④入口劈裂；⑤孔形不圆及尺寸误差。
分层指由层间应力或制造缺陷等引起的复合材料铺层之间的脱胶破坏现象，这里的分层指的是钻孔过程中主要由轴向力作用引起的孔壁周围材料发生的层间分离现象。
撕裂发生在孔的出口侧的最表面一层，并沿孔出口侧最外层纤维方向扩展。
碳纤维复合材料高质量制孔工艺与相关问题初探
碳纤维复合材料高质量制孔工艺与相关问题初探碳纤维复合材料是一种具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀和耐高温等优点的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
在实际应用中，碳纤维复合材料经常需要进行加工，其中制孔是较为常见的一种工艺。
然而，由于碳纤维复合材料的复杂性以及其与传统金属材料的差异，制孔过程常常面临一些特殊的挑战和问题。
本文将对碳纤维复合材料高质量制孔工艺及其相关问题进行初步探讨。
首先，要实现碳纤维复合材料的高质量制孔，需要解决以下几个关键问题：1. 刀具选择：碳纤维复合材料具有高强度和高硬度，因此需要选择具有足够硬度和刚度的刀具。
通常使用单晶钻或PCD （聚结金刚石）刀具，这些刀具具有较高的热稳定性和硬度，能够有效降低刀具磨损。
2. 切削参数：碳纤维复合材料具有各向异性和脆性特点，因此在切削过程中需要合理选择切削速度、进给速度和切削深度等参数。
一般来说，要避免高速切削和过大的进给量，以免引发碳纤维层的剥离和裂纹。
3. 切削液选择：切削液在碳纤维复合材料的制孔过程中起到冷却、润滑和减少磨损的作用。
合适的切削液应具有良好的冷却性能和润滑性能，并且不会对碳纤维复合材料产生腐蚀性。
4. 切削力监测：碳纤维复合材料的切削力通常较小，因此需要使用高精度的力传感器对切削力进行监测。
通过实时监测切削力，可以及时调整切削参数，避免过大的切削力导致碳纤维复合材料的剥离和断裂。
5. 刀具磨损检测与更换：刀具磨损对制孔质量和效率有着重要影响。
因此，需要开发适用于碳纤维复合材料的刀具磨损检测方法，并在刀具磨损达到一定程度时及时更换刀具，以确保制孔效果和加工质量。
除了以上关键问题外，碳纤维复合材料高质量制孔过程中还存在以下几个与之相关的问题：1. 碳纤维层的剥离和裂纹：碳纤维复合材料由纤维和基体组成，纤维层与基体的粘结力较弱，容易剥离和产生裂纹。
制孔过程中，切削力的作用容易导致碳纤维层的剥离和裂纹，进而影响制孔质量和强度。
改变碳纤维复合材料手工钻孔缺陷
摘要：针对手工钻孔加工碳纤维复合材料在接近钻出时进给量不易控制的问题，使孔出口撕裂缺陷更严重，对手工钻孔加工进行工艺方法改进，通过采用在钻头上固定定位套和硅橡胶垫相结合的方法，利用弹性材料的弹性反力来减少钻出时的进给力，控制手动加工时钻头伸出长度和接近钻通时减少进给量，可改善碳纤维复合材料手工钻孔加工质量。
1. 问题提出碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料、以树脂为基体在一定条件下固化成的一种复合材料，具有比强度、比刚度高，质量轻、耐高温等特点，广泛应用于航空、航天业及其他行业。
形状复杂的碳纤维复合材料制件成型后，需要进行大量的机械加工，特别是需要钻孔加工后满足与其他结构的联接。
由于碳纤维复合材料具有硬度高、强度大、导热性差、各向异性及层间强度低等特性，属于难加工材料，在碳纤维复合材料上进行孔加工时，极易出现孔表面质量差、分层及撕裂等缺陷，现在对在碳纤维复合材料上的钻孔技术已经有一些有益的经验和结论，但大多都适用于使用机械设备进行钻孔的工艺方法，由于制件的外形结构特征等，使得很多孔无法使用数控设备或钻床加工，如大型碳纤维复合材料壳体和需要协调结构特征确定孔位的零件，必须由钳工手工钻孔加工，但是在手工钻孔时，加工状态非常不稳定，存在许多的不确定因素和人为影响，造成手工钻孔质量不稳定，制件的孔壁周围材料缺陷比设备加工时严重，特别是孔出口撕裂更严重。
大型碳纤维复合材料零件制造成本极高，通常孔的加工数量又较多，钻孔时的任何质量问题都会形成产品的缺陷，直接影响到零件的装配质量，严重时导致零件报废，造成巨大损失。
2. 碳纤维复合材料手工钻孔技术难点分析由于碳纤维铺层各角度产生各向异性，层间强度低，同时碳纤维复合材料硬度高、性能脆、强度高及导热能力差，导致钻孔时钻头磨损严重，产生的切削转矩和切削热大，零件材料在切削力的作用下易发生孔壁周围材料分层、孔出口撕裂等现象。
分析碳纤维复合材料的特性，孔壁周围材料分层主要是钻孔过程轴向力作用引起的，轴向力越大，缺陷越严重，而轴向力的大小又受钻孔过程中的进给量、钻削速度、钻头直径及切削刃几何参数等因素相关。
碳纤维复合材料力学性能试样的加工研究
制這.材料碳纤维复合材料力学性能试样的加工研究□杨维学上海特一丝路车辆装备有限公司上海201613摘要：为提高碳纤维复合材料力学性能试样的加工质量和效率，降低加工成本，采用磨削加工工艺，并研发了相关装备#分析了所采用的磨削加工工艺原理，介绍了加工装备的结构，并给出了工艺路线、加工工具及加工参数。
通过加工试验确认，与铳削加工相比，磨削加工碳纤维复合材料力学性能试样在加工精度、表面质量等方面均具有优势，一次性投入降低90%，刀具成本降低2/3#可见，磨削加工是一种经济高效的加工工艺，适用于碳纤维复合材料力学性能试样加工。
关键词:碳纤维复合材料力学性能试样加工中图分类号：TH162文献标志码：B文章编号$1000-4998(2020)02-0074-04Abstract:In order to improve—e processing quality and eXicmncy of the mechanical property specimen made of carbon fi—er composite and reduce the processing cost,the abrasive mahining process was adopted% and related equipment was developed.The principle of grinding process was analyzed,the structure of—e processing equipment was introduced,and the process route,tooling and processing parameters were given.Through the processing test,—is confirmed that compared with the milling process,the abrasive machining process for mechanical property specimen made of carbon fiber composite have advantages in working accuracy and surface quality,and the who—investment is reduced by90%while the tool cost is reduced by2/3.It can be seen that the grinding process is a cost-effective pocasing techno—ay,which is su—able for the processing of mechanical prperty specimen made of carbon fiber composite.Keywoixis:Carbon FiSer Composite Mechanical Property Specimee Processing1研究背景碳纤维复合材料是一种由碳纤维和增强树脂复合而成的新型材料，具有比刚度和比强度高的特性，以及耐腐蚀、耐疲劳等性能，可以替代部分常规金属材料。
碳纤维复合材料钻孔加工缺陷分析
碳纤维复合材料钻孔加工缺陷分析摘要：科学技术的不断发展，诞生了一批高性能的材料。
这些材料被广泛的应用在工业、航天等重要的领域，实现了更加高效的用途。
碳纤维复合材料就是诸多材料中的一种。
因为其强度大，质量轻，被广泛的应用在一些高强度机床以及航天飞机等重要设备上。
由于碳纤维复合材料的性能特殊，所以在加工碳纤维材料的过程中，需要转变加工的技术和手段，以消除其加工过程中可能存在的缺陷。
关键词：碳纤维；钻孔；缺陷引言：碳纤维复合材料是一种新型的人工材料，强度极高，质量轻，导热性能好，因此在航天、军事等重要领域有着重要的应用。
我国目前在制造碳纤维复合材料的技术上处于领先地位。
碳纤维因为其特殊的物理性能，在加工的时候需要进行特殊的处理。
主流的材料合成采用多向铺层的叠层工艺方式制造成型。
因为其材料性能的特殊性，在钻孔过程中，会出现一些质量缺陷，影响碳纤维复合材料最终的成品。
本文通过对碳纤维复合材料钻孔加工缺陷进行分析，目的是为今后的碳纤维复合材料的钻孔加工提供一定的借鉴。
一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料属于新兴的一种材料。
属于人工合成的一种材料。
因为其内部分子的排列顺序，使得碳纤维复合材料局别很多其他材料所不具备的特殊的物理性能。
碳纤维复合材料表现最突出的就是其极高的强度，质量很轻，用很少的材料就能制造出强度很高的部件，且材料本身耐高温、不容易被腐蚀，有着极其稳定的物理化学性能。
因此，在重要高精端的科学仪器、航天器材、军事领域、工业制造领域，都有着十分广泛的应用，被称为新世纪“材料之王”。
但是因为其特殊的性能，在加工过程中也存在一定的问题。
特别在碳纤维复合材料打孔过程中，因为刀具选择不当以及材料自身的原因，导致其打孔处出现分层、裂痕、不光滑等缺陷，致使整个碳纤维复合材料的加工标准不符合预期。
同时，碳纤维因为强度过大，对于刀具和开孔器械的磨损十分巨大，这对于碳纤维复合材料的深度加工产生了不利的影响。
不利于碳纤维复合材料在更广泛的领域应用。
研究论文：碳纤维复合材料高质量制孔工艺与相关问题初探
111406 材料工程学论文碳纤维复合材料高质量制孔工艺与相关问题初探碳纤维复合材料具有良好的强度，其硬度也相对较大，并且在使用的过程中，具有良好的抗腐蚀和抗疲劳等性能。
碳纤维复合材料也正是凭借这样的性能和优势，在我国航空行业中，得到了广泛应用。
碳纤维复合材料在飞机装配中的用量，和使用的位置，可以在最大程度上保证飞机内部结构的平衡性，也是我国航空行业不断发展的重要方向。
目前，在我国航空行业不断的发展过程中，对碳纤维复合材料的程度也在不断的增加。
就以波音787为例，碳纤维复合材料在整体结构占有50%的比例，在最大程度上提升了整体结构的质量，提升了整体结构的强度和安全、稳定、可靠等性能。
总的来说，碳纤维复合材料在我国飞机制造的过程中，被广泛的使用和重视，从而促进了我国航空行业的快速发展，那么如何对碳纤维复合材料进行有效的利用，也是文章主要阐述和分析的内容。
1 碳纤维复合材料高质量制孔工艺过程中存在的不足其实，在碳纤维复合材料高质量制孔加工的过程中，由于其硬度相对较高，导热能力也相对较差，这样对高质量制孔工艺也带来了相对较大的难度。
这样在碳纤维复合材料高质量制孔工艺的过程中，就会产生相应的问题，其主要表现在以下几个方面：1.1 孔出口高质量制孔存在的不足在碳纤维复合材料高质量制孔工艺的过程各种，孔出口是其中非常常见的问题之一，主要表现为撕裂和起毛等两种形式。
从撕裂的角度进行分析，照比起毛的尺寸比例相对较大一些，例如：因此孔出口的不足主要是以撕裂位置。
同时，孔出口是撕裂和起到等现象，一般都发生在最表层面，并且该现象逐渐向外延伸，一直延伸到纤维层，这也是碳纤维复合材料高质量制孔工艺中最为常见的一种问题，并且这种问题在发生和处理的过程中，相对较为直观，其问题产生的大小，也是碳纤维复合材料高质量制孔重要的决定因素。
1.2 分层存在的不足分层是指层与层之间应力形式，和制造过层中所引起的不足，从而引起碳纤维复合材层之间形成风力的状态。
碳纤维复合材料钻孔加工工艺研究
碳纤维复合材料钻孔加工工艺研究引言碳纤维复合材料由于其高强度、轻质和耐腐蚀性，在各个领域都得到了广泛应用。
然而，由于其具有高硬度和脆性，碳纤维复合材料的钻孔加工一直以来都是一个具有挑战性的任务。
本文旨在研究碳纤维复合材料的钻孔加工工艺，以提供一种高效且可靠的方法。
1. 碳纤维复合材料的特点碳纤维复合材料具有以下特点：•高强度：碳纤维复合材料的强度比许多金属高很多。
•轻质：由于碳纤维的密度很低，所以碳纤维复合材料的重量很轻。
•耐腐蚀性：碳纤维复合材料在各种化学环境中都表现出很好的耐腐蚀性。
然而，由于其特殊的性质，碳纤维复合材料的钻孔加工存在一些困难。
2. 碳纤维复合材料钻孔加工的问题碳纤维复合材料的钻孔加工面临以下问题：2.1 高硬度由于碳纤维复合材料具有高硬度，传统的钻孔工艺很难达到理想的效果。
2.2 脆性碳纤维复合材料的脆性使得在钻孔加工过程中容易出现裂纹和断裂。
2.3 纤维混乱碳纤维复合材料的纤维结构非常复杂，钻孔时纤维容易混乱，降低了加工质量。
3. 碳纤维复合材料钻孔加工工艺的研究方法为了克服碳纤维复合材料钻孔加工中的问题，我们着重研究了以下工艺方法：3.1 切削液选择选择合适的切削液可以降低钻孔过程中的摩擦热，并且提供必要的冷却和润滑。
针对碳纤维复合材料的特性，我们选用了特殊的切削液。
3.2 钻头选择对于碳纤维复合材料的钻孔加工，选择合适的钻头非常重要。
我们通过对不同材料的钻头进行试验，最终确定了最适合碳纤维复合材料的钻头。
3.3 钻孔速度和进给速度的优化通过对钻孔速度和进给速度的优化，我们可以获得更好的加工效果和提高钻孔的质量。
3.4 降低钻孔温度碳纤维复合材料钻孔过程中容易产生高温，我们研究了降低钻孔温度的方法，以防止材料的热损伤。
4. 结果与讨论通过对碳纤维复合材料钻孔加工工艺的研究，我们获得了以下结果：•选择合适的切削液可以显著降低钻孔过程中的摩擦热，提高钻孔的质量。
•合适的钻头能够有效钻穿碳纤维复合材料，同时降低碳纤维的混乱程度。
薄板钻加工碳纤维复合材料仿真研究
薄 板 钻加 工 碳 纤维 复 合 材 料仿 真 研究
王 明海 ，孙 国强
（ 沈 阳航 空航 天 大学航 空制 造 工艺数 字化 国防重 点学科 实验 室 ，辽 宁沈 阳 １ １ ０ １ ３ ６ ）
摘要 ：针对碳纤维复合材料的制孔难加工性 ，提 出采用薄板钻加 工复合材料 。通 过建立碳 纤维复合 材料制孔 加工有 限 元分析模型 ，对 比分析了两种钻头在不同工艺参数下 的加工质量 ，研究 了钻头形状 和工艺参 数对碳纤维 复合材料 制孔加工
Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ａ ｅ ｒ ｏ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ １ １ ０ １ ３ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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对树脂基碳纤维复合材料制孔缺陷以及钻削工艺的探究
对树脂基碳纤维复合材料制孔缺陷以及钻削工艺的探究作者：丁月里李军来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第05期摘要：树脂基碳纤维复合材料的耐腐蚀性、抗疲劳性以及电磁波穿透能力的性能非常优良，目前在军事和民事等领域的应用日益广泛，特别是在航空航天方面。
但是因为树脂基碳纤维的物理结构与化学比较独特，在制孔以及钻削的过程中往往有几何缺陷存在，这就使材料加工质量大打折扣。
本文分析了树脂基碳纤维树脂基碳纤维复合材料在制孔和钻削上存在的缺陷，提出了解决问题的办法，以供参考。
关键词：树脂基；碳纤维；复合材料；缺陷；钻削1 引言新世纪以来，如飞机、航空航天以及化学工业加工设备等行业都需要高性能、轻质结构的材料，这就使树脂基碳纤维复合材料发展迅速。
现阶段，大型民用或军用飞机机体材料正逐步以符合材料取代以往的铝合金为机身的主要材料，这也为树脂基碳纤维复合材料的发展提供了契机。
一般来说，机械钻削是对各种复合材料零件加工的最后一道工序。
但因为目前钻削的效率较低，所以在对这种复合材料加工的过程相对困难，合板是公认的难加工材料。
所以对树脂基碳纤维复合材料切削工艺进行改进是迫切需要的。
因为复合材料在进行制孔的过程中会出现损伤，比如说分层以及纤维拔出等情况，这就会使复合材料的抗疲劳强度大打折扣，降低其使用寿命，降低整体产品的质量，因此本文论述了了树脂基碳纤维复合材料制孔缺陷、并对钻削工艺的改良进行探究以供参。
2 树脂基碳纤维树脂基碳纤维复合材料在制孔和钻削上存在的缺陷分析制孔是树脂基碳纤维复合材料零件进行装配与连接中必重要的加工环节。
现阶段对复合材料构件进行制孔的主要工艺有切削加工技术以及特种加工技术两种。
特种加工技术又可以细分电火花加工、超声打孔以及激光打孔等技术。
在特种加工的过程中运用非机械能可以减少被加工材料的剩余的数量，在整个加工的过程中，材料的受力很小，几乎不会有机械加工变形发生，这种技术主要在小孔、异形孔以及微孔加工时应用。
碳纤维复合材料钻孔加工的缺陷分析
碳纤维复合材料钻孔加工的缺陷分析崔西亮，田彪，王永国*（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：为了解决碳纤维复合材料（CFRP ）钻孔加工过程中出现的撕裂、毛刺、分层等问题，以及将碳纤维复合材料更好地应用到机械制造行业中，进行了碳纤维复合材料的钻孔试验。
通过实验研究了碳纤维复合材料的钻孔缺陷，分析了碳纤维复合材料钻孔加工的主要缺陷分类，以及钻削力、刀具的锋利性、钻削温度等因素对孔加工质量的影响，建立了钻削速度、进给速度与钻孔质量之间的关系；采用DM2500M 金相显微镜以及KEYENCE VHX-1000三维显微系统进行了相关的试验。
研究结果表明，钻孔加工缺陷出现部位呈现一定的区域性，钻孔毛刺、撕裂缺陷主要集中在出口部位，入口处几乎没有毛刺、撕裂等缺陷；随着进给速度的减小和主轴转速的增大，钻孔缺陷能够得到明显的改善；采用PCD 钻头加工复合材料时宜在中、高转速下进行，高转速下钻头切削刃更易切断纤维，可以得到质量更高的钻孔。
关键词：碳纤维复合材料；钻孔；缺陷；切削参数；加工质量中图分类号：TH16；TG52文献标志码：A文章编号：1001-4551（2013）02-0182-03Carbon fiber reinforced plastic drilling defect analysisCUI Xi-liang ，TIAN Biao ，WANG Yong-guo（School of Electrical Engineering and Automation ，Shanghai University ，Shanghai 200072，China ）Abstract ：Aiming at solving the problems of the tear ，burr hole ，layer in the process of carbon fiber reinforced plastics （CFRP ）drilling and applying carbon fiber reinforced plastics better to the machinery manufacturing industry ，drilling experiment of carbon fiber reinforced plastics was made.Through experiment ，drilling defects of carbon fiber reinforced plastics were analyzed and classified.The impact of the drilling force ，the sharpness of the tool ，drilling temperature and other factors on drilling were analyzed.The relationship of drilling speed ，feed speed and quality of drilling hole was built.DM2500M metallurgical microscope and KEYENCE VHX-10003D microscopysystem were used in the experiment.The result indicates that arising of drilling defect is regional.Drilling tear and burr hole mainly concentrate on the exit while there is almost no in the entrance.With decreasing feed speed and increasing spindle speed ，drilling defects will be dramatically improved.Therefore ，it is proper to drill carbon fiber reinforced plastics using PCD bit at middle and higher speed and easier for bit to cut fiber at high speed to gain high-quality drilling hole.Key words ：carbon fiber reinforced plastic （CFRP ）；drilling ；defect ；cutting parameters ；mechining quality收稿日期：2012-11-27作者简介：崔西亮（1989-），男，山东泰安人，主要从事先进工艺与刀具技术方面的研究.E-mail ：***********************通信联系人：王永国，男，博士，副教授，博士后，博士生导师.E-mail ：***************DOI ：10.3969/j.issn.1001-4551.2013.02.0140引言碳纤维复合材料（CFRP ）具备极佳的综合性能，诸如高比强、高比模、耐高温、耐磨、耐疲劳、热膨胀系数小、尺寸稳定性好等优良的综合性能，目前在航空航天、军工、汽车等领域中得到了广泛的应用［1-2］。
碳纤维复合材料高质量孔的钻削
碳纤维复合材料高质量孔的钻削:探讨了获得钻削碳纤维复合材料高质量孔的两个关键因素：保持钻头切削刃的良好锋利性和采用高的钻削速度，指出了采用厚膜CVD金刚石钻头进行高速钻削加I是获得高质量孔的良好方法。
在钻削碳纤维复台材料(CFRP)时出现的制孔缺陷可以分为两类，第一类是普遍存在的几何缺陷，如孔的尺寸误差、圆度误差、位置误差等，这些缺陷在金属构件中最为常见，解决方法也与金属加工过程中采取的措施类似；第二类则是碳纤维复合材料所特有的制孔缺陷，主要是孔壁周围材料分层，出口撕裂、起毛，入口劈裂等，有关这类缺陷的防治是研究碳纤维复合材料高质量孔的钻削技术的重点。
本课题将针对第二类缺陷的防治进行高质量孔钻削的研究，并通过金刚石钻头和硬质合金钻头的高速钻削试验验证这一思路。
1 试验方法钻削试验在自行研制的复合材料立式高速钻削试验台上进行。
工件材料为多向碳纤维复合材料板，整体厚度为2.5mm，单层厚度约为O.125mm。
试验中选用的钻削速度为10,000～30,000r/min，采用金刚石、硬质合金和高速钢3种材质的钻头，钻头直径均为6mm。
出口撕裂是钻孔最直观的缺陷，所以以出口撕裂值l作为孔外观质量的衡量参数。
分层是在碳纤维复合材料钻削加工中出现于板材内部的一种主要缺陷，分层缺陷的大小可以代表孔内部质量的高低。
用氯化金渗透液检测法检测钻削孔的分层情况，各层问分层的大小用分层尺寸L来衡量。
2 获得高质量孔的关键因素在前面提到的第二类缺陷中，分层、撕裂、劈裂等主要是由于钻削力过大而引起切削应力超过碳纤维复合材料本身材料强度极限造成的，起毛主要足由于钻头的切削刃锋利性差造成的。
切削刃锋利性差在造成钻头切削性能下降的同时，也会导致钻削力的增大，所以切削刃的锋利性差也是造成分层、撕裂、劈裂缺陷的主要原因之一。
因此提高切削刃的锋利性就成为钻削高质量孔首先要解决的问题。
切削刃的锋利性对钻孔质量的影响是明显的。
新刃磨好的两种材质钻头的钻孔数与钻孔质量关系的试验曲线。
碳纤维复合材料孔可加工性的若干试验研究的开题报告
碳纤维复合材料孔可加工性的若干试验研究的开题报告一、研究背景碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶等领域得到广泛应用。
然而，碳纤维是一种具有高强度、高硬度、高韧性的材料，对于普通的机械加工工艺，如铣削、钻孔等，会产生很大的困难，导致加工效率低下、加工质量难以保障。
而该材料的孔的加工是制造过程中不可或缺的环节，因此需开展碳纤维复合材料孔可加工性试验研究。
二、研究目的本试验旨在探究碳纤维复合材料孔的加工以及刀具对于材料加工时的影响，以便于提高加工效率，保证加工质量，降低成本。
三、研究方法1. 碳纤维复合材料取样：选取不同厚度、不同布层、不同方向的碳纤维复合材料进行试验。
2. 孔加工试验：通过切削力、切削温度、孔的表面质量等指标，探究不同刀具、不同加工方式、不同孔形状对孔可加工性的影响。
3. 孔质量测试：采用显微镜、CT等测试手段，对不同加工条件下的孔质量进行评估和对比。
4. 内力测试：借助数值模拟和内力测试，探究不同孔加工条件下对材料内力的影响。
四、论文结构本论文预计包括以下内容：第一章：引言介绍研究背景、研究目的、研究方法、论文结构等。
第二章：碳纤维复合材料的特性及其加工阐述碳纤维复合材料的特性，以及常规加工方法的优缺点。
第三章：孔的加工过程及其影响因素介绍碳纤维复合材料孔加工的具体过程和影响因素。
第四章：碳纤维复合材料孔加工试验通过切削力、切削温度、孔的表面质量等指标，探究不同刀具、不同加工方式、不同孔形状对孔可加工性的影响。
第五章：孔质量测试结果分析通过显微镜、CT等测试手段，对试验结果进行评估和对比。
第六章：内力测试结果分析借助数值模拟和内力测试，探究不同孔加工条件下对材料内力的影响。
第七章：结论与展望总结试验结果，提出碳纤维复合材料孔的加工优化方案，并展望未来进一步深入研究的方向。
五、预期成果本试验的预期成果包括：1. 掌握碳纤维复合材料孔加工的基本方法和技能。
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本文在一定试验条件下 ，开展 ＣＦＲＰ的孔加工试 验 ，对 比钻孔和螺旋孔加工质量 ，分析孔加工缺 陷存 在的原因，对孔加工质量进行评价 ，分析孔加工方式 的可行 性 。
１ 试 验 １．１ 试 验设备
（１）机床 ：瑞士 Ｍｉｋｒｏｎ ＵＣＰ ７１０五坐标高速加工 中心 。
（２）刀具 ： ｍｍ 的 ＰＣＤ涂 层 钻 头 ；外径 为 ４）６ ｍｍ 的 ＰＣＤ铣 刀 。
关键 词 碳 纤维复合 材料 ，钻 孔 ，螺 旋铣 削
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｔｈｅ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｔｈｅ Ｈｏｌｅ—Ｍａｋｉｎｇ ｉｎ
Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ
Ｗａｎｇ Ｚｈｅｎ Ｌｉｕ Ｈａｎｌｉａｎｇ Ｌｉ Ｌｉａｎｇ Ｑｉ Ｂａｏｙｕｎ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｈｏｌｅｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｉｎ ｃａｒｂｏｎ ｆ ｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ（ＣＦＲＰ）ｐａｒｔｓ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ ｌ ｈｏｌｅ—ｍａｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｄａｍａｇｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆ ｉｂｅｒ ｐｕｌｌｏｕｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｄｒ ｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ
ｈｅｌｉｃａｌ ｍｉｌｌｉｎｇ ＣＦＲＰ ａｒｅ ｃａｒｒ ｉｅｄ ｏｕｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐａｒ ｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｗｏ ｈｏｌｅ－ｍａｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔ ｉＳ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｆ ｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｈｅｌｉｃａ１ ｍｉｌｌｉｎｇ ｉＳ ａ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｈｏｌｅ．ｍａｋｉｎｇ． ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｖａ ｌｕｅ ｉｎ ｔｈｅ ＣＦＲＰ ｈｏｌｅ－ｍａｋｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
收稿 日期 ：２０１３－０６－２４ 作者简介 ：王震 ，１９８６年出生 ，工程师 ，主要研究方 向：高效加工技术 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｈｅｎ１９８６１００５＠１２６．ｃｏｌｎ
一 ８８一
宇航材 料工艺 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｈｃｌｇｙ．ｃｏｍ ２０１３年 第 ６期
· 工程 实践 ·
碳纤 维 复合 材 料 孔 加 工 质 量 试 验 研究
王 震 刘 汉 良 李 亮 戚 宝运
（北京卫星制造厂 ，北京 １０００９４）
文 摘 碳 纤维复合 材料 零件 上存 在 大量 的装 配工 艺孔 ，采用传 统孔 加 工方 式过 程 中容 易导致 分层 、纤维 撕裂等缺 陷．本文通过钻 削和螺旋铣削方式加工碳 纤维复合材料（ＣＦＲＰ），对比两种孔加 工方法的加工质量 ， 分析 了缺 陷存在 的原 因 ，发现 在碳 纤 维复合 材料 上采 用螺 旋铣 削制孔 方 式是 可行 的 ，对碳 纤 维复合 材料 ：ｆＬ￣ ．－ ｘ－ ． ７－艺具有一定的参考价值 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＣＦＲＰ ，Ｄｒｉｌｌｉｎｇ，Ｈｅｌｉｃａｌ ｍｉｌｌｉｎｇ
０ 引 言
碳纤维复合 材料 （ＣＦＲＰ）具有 比强度和 比模量 高 、抗疲劳性 能好 、耐热性 能优 良等优广泛 的应 用¨ 。而 ＣＦＲＰ的零件 与其 他零 部 件 装 配 连 接 时 ， 不 可避 免地 要进 行 机 械 加工 ，特别 是 以孔 加 工 为 主 。 但是 ＣＦＲＰ属于难切削加工材料 ，加工过程中刀具磨 损 快 、刀具 耐用度 低 ，另外 ＣＦＲＰ各 向异 性 ，层 间强 度 低 ，切削时在切削力作用下容 易产生分层、撕裂等加 工缺 陷 ，钻 孔 时 尤 为 严 重 ，加 工 质 量 难 以保 证 Ｊ。 因此 ，研究 ＣＦＲＰ的高质 量孔加 工 技术具 有 非 常重 要 的意 义 。