碳纤维增强复合材料结构钻削工艺
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。
碳碳复合材料生产工艺
碳碳复合材料生产工艺碳碳复合材料是一种高性能复合材料，由碳纤维和碳基材料组成，具有高强度、高摩擦性能、高抗侵蚀能力等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等领域。
下面将介绍碳碳复合材料的生产工艺。
碳纤维制备：碳纤维是碳碳复合材料的主要增强材料，其制备过程包括原料选用、浆料制备、纤维拉丝、高温碳化等步骤。
首先，选用高纯度的石墨为原料，通过碳化反应制备碳纤维前体浆料。
然后，将浆料拉丝成纤维，并通过高温石墨化处理，将其转化为含有95%以上纯碳的碳纤维。
碳基材料制备：碳碳复合材料的基体材料通常选用高纯度石墨或石墨纤维，其制备过程包括预制件制备、石墨化处理、浸渍碳化等步骤。
首先，将石墨材料制备成预制件，通常采用热压或化学气相沉积等方法。
然后，对预制件进行高温处理，使其石墨化，提高其机械性能和耐热性。
最后，通过浸渍工艺，将预制件浸渍进碳化剂中，使其形成碳基材料。
复合成型：碳纤维和碳基材料经过制备后，通过复合成型将其组合成复合材料。
常见的成型方法包括层板法、缠绕法、注射法等。
层板法将碳纤维和碳基材料按照一定的排布顺序叠加，并采用压制热压的方法使其复合成型。
缠绕法将碳纤维按照一定的螺旋方式缠绕在模具上，并进行热压使其复合成型。
注射法将碳纤维和碳基材料按照一定比例混合后注入模具中，通过热压使其固化成型。
炭化和石墨化：复合材料在固化成型后，需要进行炭化和石墨化处理，以提高其炭化度和石墨化程度。
炭化过程通常采用高温石墨化处理，将复合材料在高温下进行长时间热处理，使其炭化度达到要求。
石墨化过程则是通过进一步高温处理，将复合材料的炭化产物转化为石墨，提高其机械强度和导热性能。
表面处理：最后，对已经炭化和石墨化的碳碳复合材料进行表面处理，以提高其性能和抗氧化能力。
常见的表面处理方法包括化学气相沉积、化学涂层、磨削抛光等。
化学气相沉积是通过将材料暴露在特定气氛中，使其表面形成一层保护性的氧化物。
化学涂层则是将材料表面涂覆一层抗氧化涂层，增强其抗氧化能力。
碳纤维复合材料加工工艺
碳纤维复合材料加工工艺
碳纤维复合材料加工工艺一般包括以下步骤：
1. 制备纤维预浸料：将碳纤维与树脂混合，形成纤维预浸料。
树脂可以是热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂，也可以是热塑性树脂如聚酰亚胺。
2. 成型：将纤维预浸料放置在模具中，并使用真空吸附或压力来排除空气和树脂预浸料之间的空隙。
根据不同的加工工艺，可以采用压缩成型、注塑成型、旋转成型等不同方法。
3. 固化：根据树脂的类型和加热条件，将模具中的纤维预浸料加热，使树脂固化为硬化状态。
这一步可以在常温下进行，也可以在高温下进行，需要根据树脂的固化特性和材料要求来确定最佳固化条件。
4. 切割和修整：将固化后的碳纤维复合材料切割成所需尺寸和形状，可以使用机器切割、喷砂或电火花加工等方式进行切割和修整。
5. 表面处理：对切割和修整后的碳纤维复合材料进行表面处理，以改善其表面性能和粘接性能。
常见的表面处理方法包括打磨、清洗、表面处理剂或涂层的涂覆等。
6. 组装和连接：将处理好的碳纤维复合材料组装到所需的产品中，并使用黏合剂、螺栓或其他连接件进行连接。
7. 检测和质量控制：对加工好的碳纤维复合材料进行检测和质量控制，包括外观检查、尺寸测量、力学性能测试等，以确保产品质量符合要求。
需要注意的是，以上所述的加工工艺只是一般的步骤，具体的加工工艺流程会根据具体的产品要求和材料性能而有所不同。
碳纤维板钻中心孔的工艺流程
碳纤维板钻中心孔的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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②选择钻头：依据孔径大小和碳纤维特性，选用合适的钻头，可能需要专用硬质合金或金刚石钻头以减少分层和毛刺。
③预钻孔：可先用小直径钻头进行预钻，减少钻削阻力，再逐渐扩孔至所需尺寸。
④机械固定：将碳纤维板稳固地固定在加工平台上，防止钻孔过程中的移动和振动。
⑤冷却润滑：使用适当的冷却液或润滑剂，减少热量产生，保护钻头和材料。
⑥低速钻孔：采用低转速高进给的钻孔策略，以减少材料分层和纤维拉出。
⑦孔口修整：钻孔完成后，可能需要对孔口边缘进行修整，去除毛刺，保持光滑。
⑧质量检查：检查孔径精度、孔壁质量和有无损伤，确保符合后续加工或装配要求。
⑨孔位强化（如需）：对于承载重要负荷的中心孔，可能还需进行金属镶嵌或其它形式的强化处理。
此流程旨在确保在碳纤维板上高效、精准地完成中心孔加工，同时保证板件的结构完整性和使用性能。
碳纤维复合材料的成型工艺
碳纤维复合材料的成型工艺一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维增强体和树脂基体组成的新型高性能材料。
它以其轻质、高强度、高刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑结构等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨碳纤维复合材料的成型工艺，分析其重要性、挑战以及实现途径。
1.1 碳纤维复合材料的特点碳纤维复合材料的特点主要包括以下几个方面：- 轻质高强：碳纤维具有很高的比强度和比模量，使得复合材料在保持轻质的同时，具有很高的承载能力。
- 高刚度：碳纤维复合材料的刚度远高于传统材料，可以提供更好的结构稳定性。
- 耐疲劳：碳纤维复合材料具有优异的耐疲劳性能，适用于承受反复循环载荷的应用。
- 耐腐蚀：碳纤维复合材料对多种腐蚀性介质具有很好的抵抗力，适用于恶劣环境。
1.2 碳纤维复合材料的应用领域碳纤维复合材料的应用领域非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 航空航天：用于飞机结构、发动机部件等，以减轻重量、提高性能。
- 汽车制造：用于车身、底盘等部件，以提高燃油效率和车辆性能。
- 体育器材：用于自行车、网球拍、高尔夫球杆等，以提供更好的运动性能。
- 建筑结构：用于桥梁、高层建筑等，以提高结构的承载能力和耐久性。
二、碳纤维复合材料的成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺是实现其优异性能的关键环节。
不同的成型工艺会影响材料的性能和应用范围。
2.1 预浸料成型工艺预浸料成型工艺是一种常用的碳纤维复合材料成型方法。
该工艺首先将碳纤维与树脂基体预先混合，形成预浸料，然后在模具上铺设预浸料，通过热压或真空袋压等方法固化成型。
预浸料成型工艺具有成型效率高、产品质量好等优点。
2.2 树脂传递模塑成型工艺树脂传递模塑（RTM）成型工艺是一种先进的复合材料成型技术。
该工艺通过将树脂注入闭合模具中，使树脂在模具内流动并浸润碳纤维，最终固化成型。
RTM工艺可以实现复杂形状的制品成型，且具有较低的生产成本。
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析碳纤维增强复合材料是一种高性能的工程材料，其力学性能优异，因此广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等众多领域。
本文将对碳纤维增强复合材料的制备及其力学性能进行分析。
一、碳纤维增强复合材料制备碳纤维增强复合材料的制备过程包括预处理、预浸、挤出成型和固化四个步骤。
1.预处理首先要进行的是碳纤维的表面处理，以提高其在树脂中的分散度和界面性能。
通常采用的表面处理方法有电弧放电、等离子体处理和化学处理等。
2.预浸将经过表面处理的碳纤维放置在树脂浸润槽中，使其充分浸润，形成预浸料。
预浸料的配方通常是30%～50%的树脂，剩余为固体颗粒如碳纤维、填充料和固化剂等。
3.挤出成型将预浸料置于挤出机中进行挤出成型。
通过不断旋转的螺旋挤出头，将材料挤出并压实，形成成型件。
挤出过程中需要控制温度和压力，以保证成型件质量。
4.固化将挤出成型的件放入固化炉中进行固化。
通常固化时间和温度均需控制，以保证材料的固化度和力学性能。
二、碳纤维增强复合材料力学性能分析碳纤维增强复合材料具有很高的强度、刚度和低密度等优点，因此应用领域十分广泛。
其力学性能通常分为强度、刚度和疲劳三个方面。
1.强度碳纤维增强复合材料的强度具体可分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等。
其中，拉伸强度是该材料的最大强度指标，引强强度也是一个很好的指标。
此外，断裂韧性、夹层剪切强度和冲击强度也是衡量强度的指标。
2.刚度碳纤维增强复合材料的刚度主要指该材料的弹性模量和剪切模量。
弹性模量是衡量该材料抵抗形变能力的能力指标，即杨氏模量，剪切模量则是衡量该材料抵抗剪切、扭矩变形能力的能力指标。
3.疲劳碳纤维增强复合材料的疲劳指标分为疲劳极限、疲劳损伤阈值和疲劳寿命。
其中，疲劳极限是材料能承受的最大循环载荷，疲劳损伤阈值是指材料的循环载荷量，其导致的裂纹扩展损伤是初始裂纹尺寸的特定百分比。
总之，通过合理的制备和分析，碳纤维增强复合材料可以具有优异的力学性能，为各种领域的工程应用带来创新和改变。
碳纤维复合材料补强加固施工工艺
碳纤维复合材料补强加固施工工艺首先，在进行碳纤维复合材料补强加固之前，需要对结构进行详细的检查和评估，确定材料的使用范围和补强方案。
同时，需要对施工现场进行清理和保护，确保施工环境安全整洁。
接下来，进行表面处理。
首先，修复结构表面的破损部分，如裂缝、空洞等。
然后，将表面进行打磨和清洁，确保表面无尘、无油污等。
清洁好的表面有助于提高碳纤维和树脂的粘结性能。
然后，进行碳纤维布的铺放。
根据设计要求和施工方案，将预先剪裁好的碳纤维布铺放在结构表面上，并按照设计要求进行定位和整齐排列。
需要注意的是，碳纤维布的角度和层数应根据结构强度和刚度要求进行调整，以实现最佳的加固效果。
接着，进行树脂浸渍。
根据树脂系统的选择和技术要求，将树脂均匀涂布在已铺放好的碳纤维布上。
在涂布过程中，需要确保树脂浸润整个碳纤维布，并将其与原有结构紧密结合。
为了提高工作效率和质量，可以采用真空吸附或压实等方法来辅助树脂浸渍。
随后，进行硬化固化。
根据树脂系统的要求，设置适当的硬化时间和温度，使树脂在规定时间内快速固化。
固化完成后，可以进行割胶、修剪等操作，将工艺余料进行清除。
最后，进行后续处理。
根据具体需求，可以对加固后的结构进行防腐、喷涂、封闭等处理，以增加其使用寿命和抗环境侵蚀能力。
总结，碳纤维复合材料补强加固施工工艺分为准备工作、表面处理、碳纤维布铺放、树脂浸渍、硬化固化和后续处理等步骤。
在施工过程中，需要注意确保施工环境的安全整洁，高质量完成每一步骤，并严格按照设计要求和工艺规范进行操作，以确保加固效果和工程质量。
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。
数控机床加工碳纤维复合材料的技巧与经验
数控机床加工碳纤维复合材料的技巧与经验随着碳纤维复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域的广泛应用，对其加工技术的要求也日益提高。
数控机床作为现代制造业中的关键设备之一，其在碳纤维复合材料加工中起着重要作用。
本文将介绍一些数控机床加工碳纤维复合材料的技巧和经验，以帮助读者更好地进行加工工作。
首先，对于数控机床加工碳纤维复合材料来说，选择合适的加工工艺是至关重要的。
碳纤维复合材料具有高强度、低密度、耐热性等特点，但其脆性较大，容易出现层间剥离和断裂等问题。
因此，在选择加工工艺时，应考虑刀具的几何形状、材质和切削参数等因素，以保证加工的质量和效率。
其次，碳纤维复合材料相对于金属材料来说，具有较低的导热性和热膨胀系数，容易发生热损伤。
因此，在加工碳纤维复合材料时，应注意控制切削温度，避免过高的温度对材料性能产生不利影响。
可以采用降低切削速度、增加冷却润滑剂的使用量、合理选择刀具等方式来降低切削温度。
此外，碳纤维复合材料的加工过程中，易产生大量的切屑和粉尘，对设备和操作人员的健康都有一定的影响。
因此，应加强对切削液和切削粉尘的处理和收集，保持加工现场的整洁。
同时，应选择适当的个人防护装备，如戴口罩、手套等，以减少身体接触到有害物质的可能性。
在加工碳纤维复合材料时，机床的稳定性和刚性也是重要的考虑因素。
由于碳纤维复合材料的刀具进给量相对较小，对机床的刚性要求较高，以确保加工的精度和表面质量。
因此，应选择具有足够刚性的数控机床，并保持机床的运行状态良好，及时进行维护和保养。
另外，碳纤维复合材料的加工过程中，容易产生毛刺、拉丝、层间剥离等问题，对加工表面的质量形成威胁。
为保证加工表面的质量和精度，可以采用一些有效的措施，如合理选择切削参数、采用合适的刀具进给速度和轴向切削力、加工前后进行适当的表面处理等。
最后，加工碳纤维复合材料具有较高的技术含量，对操作人员的技术要求也较高。
操作人员应具备良好的数控机床操作技能、碳纤维复合材料加工工艺的理解和掌握，能够灵活处理各种加工问题。
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。
碳纤维复材加工工艺参数
碳纤维复材加工工艺参数
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的复合材料，具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、运动器材等领域得到广泛应用。
在加工碳纤维复合材料时，工艺参数是非常重要的，包括但不限于以下几个方面：
1. 切削参数，包括切削速度、进给速度和切削深度。
针对碳纤维复合材料的特性，需要选择合适的切削速度和进给速度，以避免碳纤维层的脱落和树脂基体的热损伤，同时要控制切削深度，避免过大的切削力导致工件损伤。
2. 刀具选择，针对碳纤维复合材料的加工特点，通常会选择特殊的刀具，如多刃复合材料刀具或者金刚石刀具，以保证切削质量和工具寿命。
3. 冷却润滑，由于碳纤维复合材料的加工容易产生高温，因此需要采用合适的冷却润滑方法，以降低温度、减少摩擦和延长工具寿命。
4. 加工顺序，在加工碳纤维复合材料时，需要合理安排加工顺
序，通常会采用先粗加工后精加工的方式，以保证加工效率和加工质量。
5. 质量检测，加工完成后需要进行质量检测，包括外观质量、尺寸精度和表面质量等，以确保加工件达到要求。
综上所述，碳纤维复合材料的加工工艺参数涉及多个方面，需要综合考虑材料特性、加工工艺和设备条件等因素，以确保加工质量和效率。
在具体加工过程中，还需要根据实际情况进行调整和优化，以获得最佳加工效果。
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的材料，具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，是目前运用广泛的一种高性能材料。
碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑结构等领域。
如今，其中最为流行的应用就是在制造高档化、高速度、高精度单体器和新颖双翼飞行器上。
二、碳纤维复合材料的制备工艺碳纤维复合材料的制备过程是由多个工艺环节组成的，下面将针对每个环节逐一介绍。
1.纤维预处理碳纤维预处理是将原始碳纤维进行表面处理的过程，主要是增加碳纤维与树脂基体间的结合力。
预处理方法主要有物理法、化学法和物化结合法等。
2. 纤维束成型纤维束成型过程即是对碳纤维进行方向、密度、弯曲等要求的布放，旨在保障最终制品的力学性能和外观质量。
这个过程是全过程中最主要的工艺点。
3. 预浸胶（浸渍）预浸胶过程即是将干燥的碳纤维通过浸渍机进行一遍遍地浸润预浸膜，以保障纤维与树脂基体的结合质量和防止气泡的存在。
浸前要在浸润池内先提前进行啊溶剂和树脂的混合溶解，提高浸渍的成效。
4.层叠成形层叠成形过程即是替代传统的钣金模具来进行原料成型工艺，具有工艺灵活、生产效益高的特点。
一般有人工贴放和机器封装成型两种方法。
一个部位若是需要多层叠放，需对第一个和最后一个层间进行封闭处理。
5. 热固化热固化是将层叠成型后的半成品传送至热压机进行加压热处理，达成树脂基体固化硬化的工艺过程，这个过程也是碳纤维复合材料制品性能优良的重要原因。
三、碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料的优异性能，使得其在许多工业领域得以广泛应用，下面将对其主要应用领域进行介绍。
1. 航空航天领域碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛应用，如飞机翼、机身、尾翼等部位以及航空发动机的结构件等。
其优秀的轻重比使得飞机自身质量大大减轻，節省燃油成本以及大幅减少大气污染。
2. 汽车领域碳纤维复合材料在汽车领域中的应用也越来越广泛，碳纤维车身、内饰、动力传输部件以及刹车片等等都是一个个优秀的代表。
碳纤维增强复合材料结构钻削工艺
碳纤维增强复合材料结构钻削工艺前言:碳纤维增强复合材料（CFRP）是以碳或石墨纤维为增强体的树脂基复合材料。
因其具有比强度、比刚度高，耐疲劳性能好及可设计性强等优点，在航空航天领域中广泛应用，已发展成为继铝、钢、钛之后的第四大航空航天结构材料之一。
钻削轴向力是碳纤维增强复合材料钻孔产生缺陷的主要原因。
碳纤维增强复合材料是由质软而粘性大的基体材料和强度高、硬度大的碳纤维增强材料混合而成的二相或多相结构，其力学性能呈各向异性，层间强度低，切削时在切削力的作用下容易产生分层、劈裂等缺陷。
碳纤维增强复合材料钻削加工中主要存在以下问题：（1）材料硬度大，其硬度HRC值可达53~65，相当于一般高速钢的硬度，因而钻孔时钻头磨损很快；（2）层间强度低，在钻孔过程中，易产生分层等缺陷；（3）属于各向异性材料，钻孔处的应力集中较大，极易引起劈裂等缺陷；（4）热导率小，线胀系数和弹性恢复大，钻孔时，存在缩孔现象；（5）切屑为粉尘状，对人体健康危害大。
分层是碳纤维复合材料钻孔的主要缺陷。
分层缺陷的大小可以用分层因子（Fd）来表示。
分层因子可以用以下公式表示:Fd =Dmax/D，其中，Dmax 表示最大损伤区域的直径，D 表示孔的实际直径。
分层因子Fd 与平均轴向力Fz间存在着线性或分段线性关系：平均轴向力Fz 越大，分层因子Fd 越大，分层越严重。
我国目前还没有钻削碳纤维增强复合材料的专用刀具。
复合材料应用部门目前主要采用YG 类硬质合金麻花钻，如YG6X、YG8 和Y330。
这种刀具制造简单，成本低，易于刃磨，对机床设备要求低。
但使用寿命低，一般钻削30~40 个孔后，就需要进行刃磨。
为了提高刀具的使用寿命，一些刀具厂商对刀具进行表面涂层处理，如氮铝化钛涂层和金刚石涂层。
钻削碳纤维增强复合材料，一般采用高转速和低进给量。
由于切削液对复合材料的性能有不良的影响，所以在钻削碳纤维增强复合材料时，一般采用干切削的方法。
碳纤维复合材料钻孔工艺优化
帆
图4阶梯钻钻孔模型
《新技术新工艺》工艺与材料
17
新技术新工艺 2021 年 第6 期
在图4和图5中!1表示麻花钻钻削轴向推 力。阶梯钻钻孔可分为初始钻削阶段和次级钻削阶 段! 表示轴向推力"表示次级切削刃施加的周 向载荷。采取阶梯钻将轴向推力进行分解，最终突 破产品临界推力的机会减小，不致于影响产品出口 质量。由此可见，使用阶梯钻比使用麻花钻轴向推 力小。
根据碳纤维材料特性和产品工况，考虑使用金 刚石刀具材料，但金刚石刀具有一个缺陷，加工过程 碰到金属容易碎裂，因此金刚石钻头不能用于碳纤 维复合材料与高强钢材料的孔加工。
根据碳纤维和高强度钢的硬度情况，D6AC淬 火后，抗拉强度&1 470 MPa⑷，硬度为45. 5〜49. 5
0 方案2：钻头钻 6.5孔。前期加工是用直柄麻
材料
HRC,碳纤维材料单丝抗拉强度&3 500 MPa,硬度 是钢的7〜9倍。考虑用硬质合金涂层刀具,表面涂 超硬涂层AIR涂层,AIR涂层介于一般涂层与金刚 石涂层之间，接近于金刚石硬度，耐高温,耐磨耗，干 湿两用。涂层刀具经表面抛光、镀铬、抛光、涂层、烘 干等工序，表面光滑，便于排屑。 3.2.2刀具结构的选择
花钻，应不断退钻来排屑，影响孔的表面质量，且刀 具磨损快。为改进孔的质量，考虑用预钻孔方式，先 钻05孔再扩06.5孔。由于采取普通钻床加工，须 分二道工序完成，产品存在二次装夹，重复定位精度 不能满足要求，影响孔的同轴度。根据先钻孔再扩 孔的原理，设计阶梯钻，一次装夹，一次成形。
碳纤维增强复合材料的制备及其应用
碳纤维增强复合材料的制备及其应用碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种新型材料，具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、体育器材等领域有着广泛的应用。
本文将介绍CFRP的制备方法及其应用。
一、CFRP的制备方法1.预制法预制法是指在模具中预先制作出所需的形状和大小的纤维固定体，然后再进行浸渍、热固化等工艺。
这种方法可以使CFRP的成形稳定性和尺寸精度得到保证，适用于大批量生产。
2.自动化纺织法自动化纺织法是用预浸渍的碳纤维进行编织而成的成型方法。
与手工编织相比，自动化纺织法的优点是能够通过程序控制和计算机模拟实现自动化生产，从而提高生产效率和产品的质量稳定性，适用于大面积、复杂形状的CFRP制造。
3.手工层压法手工层压法是将预先预处理的碳纤维布层压在模具中，在配合环氧树脂等树脂粘合剂后进行固化，最后得到所需的形状和尺寸的CFRP。
虽然手工层压法的生产效率较低，但是适用于小批量、复杂形状的CFRP制造。
二、CFRP的应用领域1.航空航天CFRP由于其重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航天器、卫星、飞机等领域。
例如，美国波音公司的777X飞机翼和垂直尾翼、空客公司的A350XWB机身和机翼、中国自主研发的C919客机等都采用了CFRP。
2.汽车CFRP的轻质、高强度、低密度等优点，使得它成为汽车制造领域的重要材料，例如，特斯拉的Model S和Roadster车型，采用了CFRP车身和底盘，达到了极高的性能和运动感受。
3.体育器材CFRP的高强度、高韧性和轻质，使得它在各种体育器材中得到广泛应用。
例如，高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、自行车等都采用了CFRP材料，以提高运动员的表现和运动器材的性能。
三、CFRP的未来发展方向随着科技和工艺的不断进步，CFRP在未来的发展方向将越来越多样化和广泛化。
例如，将CFRP与3D打印技术结合，在器件制造和生产过程中得到量身定制和精细化，从而提高产品质量和生产效率；将CFRP用于建筑领域，打破传统的建筑材料结构，实现更轻薄、更稳定、更耐久的建筑。
碳纤维复合材料钻削试验研究
电 子 机 械 工 程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２９． Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ ． ２０１ ３
碳纤维复合材料钻 削试验研究
李 健， 江秋 斐
关键 词 ： 碳 纤维复 合材料 ； 切 削加 工 工艺 ； 分层 ； 劈裂
中图分类 号 ： Ｔ Ｇ ５ ０ ６ ． ７
文献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ８ — ５ ３ ０ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ５ ２ — ０ ３
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｃａ ｒ ｂ ｏ ｎ Ｆｉ ｂ ｅ ｒ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ
此， 一 经 问世 就 为航 空 航 天 界 所重 视 。随 着材 料 性 能
Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ， Ｊ Ｉ ＡＮ Ｇ Ｑ ｉ ｕ － ｆ ｅ ｉ
（
ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，
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Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｌａ ｍｉ ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｎ ａ ｐ ｐ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ． Ｔｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｕ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈｅ ｄ ｉｌ ｒ ｌ ｉ ｎ ｇ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ，ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｐｒ ｏ ｐ ｅ ￣ｙ
碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程
碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术规程在这篇文章中，我将深入探讨碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）在加固混凝土结构中的应用，以及相关的技术规程。
CFRP是一种由碳纤维和树脂组成的材料，具有优异的抗张强度和刚度。
它已被广泛应用于建筑、桥梁和道路等领域，用于加固和修复老化或受损的混凝土结构。
通过引入CFRP材料，可以有效提高混凝土结构的承载能力和抗震性能。
下面，我将按照从简到繁、由浅入深的方式来逐步介绍碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。
1. 介绍先来简单介绍一下碳纤维增强复合材料和混凝土结构的基本知识。
碳纤维增强复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料，具有超强的拉伸强度和刚度。
而混凝土结构是一种常见的建筑结构材料，用于建造房屋、桥梁和基础等。
2. 加固原理介绍碳纤维增强复合材料在加固混凝土结构中的原理。
CFRP材料可以通过粘结在混凝土表面或灌浆进裂缝中，与混凝土共同工作，增加结构的强度和刚度。
CFRP材料还可以提供一定的防腐和耐久性。
3. 加固方法详细介绍碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的方法。
包括表面粘贴、外包围、梁加固等。
每种方法都会根据结构的具体情况选择合适的加固方法。
4. 技术规程介绍碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。
这些规程包括材料的选用、施工工艺、加固层厚度和粘接性能等方面。
这些规程是为了确保加固效果和工程质量，需要严格遵守。
5. 加固效果评估讲解如何对加固效果进行评估。
主要包括载荷试验和监测技术。
通过对加固结构进行载荷试验，可以评估加固后的结构承载能力是否达到设计要求。
监测技术可以实时监测结构的变形和应力。
6. 应用案例展示一些实际应用案例，以便读者更好地理解碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的实际效果。
包括桥梁加固、建筑物加固和道路加固等方面。
总结：通过本文的深入探讨，我们了解到碳纤维增强复合材料加固混凝土结构的技术规程。
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。
复合材料的切削加工及刀具选择应用(含碳纤维及玻璃纤维应用)
复合材料的切削加工及刀具选择应用复合材料是由两种或两种以上的不同性能、不同状态的组分材料，通过复合工艺组合而成的一种多相材料。
它既保留原组分材料主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。
本文主要介绍了复合材料的切削加工及刀具选择应用。
一、复合材料介绍复合材料由基体相（环氧树脂、不饱和聚酯、呋喃树脂、聚酰亚胺、有机硅树脂及高性能热塑性树脂等）、增强相（玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、晶须及芳纶等）和界面相（聚合物基复合材料界面、金属基复合材料界面及陶瓷基复合材料界面等）组成。
1.复合材料的分类（1）按增强体的几何形态划分，复合材料可分为：①连续纤维增强复合材料，包括单向纤维、无纬布、二维织物、多向编织和混杂复合材料；②短纤维复合材料，如晶须和无规则短纤维混合复合材料；③颗粒增强复合材料，可分为弥散增强复合材料（粒径0.01～0.1μm）和粒子增强复合材料（粒径0.01～0.1μm）；④薄片增强复合材料，其增强体为长与宽相近似的薄片。
（2）按增强纤维种类划分，复合材料可分为：①玻璃纤维增强复合材料BFRP；②有机纤维增强复合材料（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维和高强度聚烯烃纤维等）；③碳纤维复合材料CFRP；④金属纤维复合材料（钨纤维、不锈钢丝等）；⑤陶瓷纤维（氧化铝、碳化硅及碳化硼等纤维）。
（3）按基体材料划分，复合材料可分为：①聚合物基复合材料PMC，有机聚合物（热固性和热塑性树脂及橡胶）；②金属基复合材料MMG，如铝基、钛基和铜基复合材料；③无机非金属复合材料CMC、陶瓷材料（玻璃、水泥和碳等）。
二、复合材料性能特点1.聚合物基复合材料性能特点（1）耐疲劳性好，破损安全性高。
大多金属材料的疲劳强度极限是拉伸强度的30%～50%，而碳纤维/环氧复合材料是70%～80%。
而破损断裂不会像金属那样突然发生，在短期内不会失去承载能力。
（2）阻尼减振性好。
吸收振动能量使振动阻尼很高。
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田１大型客机董台＃料应用情况
６６舫中斟遗拄掌－２０ｌｏ年翦Ｊ５卿
万方数据
情况见图Ｉ…。 碳纤维增强复合材料在应用过
程中往往要与其他结构进行连接．连 接是复合材料结构的薄弱环节。据 统计，航空航天飞行器中６０％～８０％ 的破坏都发生在连接部位”】。连接 中最常采川的机械连接需要先制孔。 例如，一架波音７４７电机有３００多万 个连接孔，而美国最先进的Ｆ一２２战 斗机每剐机翼要１４０００个精孔”’。 复合材料是典型的难加工材料．其制 ４ＬＩ艺复杂，对刀具和Ｔ艺参数的要 求更高。因此．复合材料制ｉＬＴ艺巳 成为复台材料应用的关键１二艺之一。
作者主要从７丁具和钻削参数２ 方面对复合材料的钻削工艺进行了 研究。刀具包含刀具材质和几何参 数；钻削参数包岔主轴转速和进给 量。由于切削渡对复合材料的性能 有不良的影响９１．所以在钻削碳纤维 增强复合材料时，一般采用十切削的 方法。
试验选用的刀具主要有ＹＧ８、 Ｙ３３０和Ｙ３３０（涂层），苴巾涂层为 金刚石涂层。３种钻头钻型均为标 准麻花钻。钻削材料为４４ｍｍ厚的 碳纤维增强复合材料板，铺层方向 Ｈ５／０／－４５／９州。。试验中，为消除钻头 磨损的影响，除特别说明外．每支钻 头只钻一个孔，为防止出口劈裂．在 钻头出口侧垫聚氯乙烯硬塑料板。
结果及分析
１刀具的影响 钻削碳纤维增强复合材料．刀具
材质、直径和钻型对钻削轴向力和制 孔质量都有影响。
６８航市制造技术·２０ｌＯ年第１５期
万方数据
１１月具材质的影响 圈７为直径３ ５ｒａｍ的ＹＧ８、
Ｙ３３０和Ｙ３３０（潦层）钻头在不 同钻削参数下钻削碳纤维复合 材料的轴向力曲线圈。可以看出 ３种钻头钻削的平均轴向力都随 着进给量的增大呈现的增大趋 势。在相同的参数下，轴向力相 差不大．这是因为３种刀具同为 ＹＧ类硬质台金．性能相似。
力随着进给量的增大都呈现增大趋 势．为了提高钻孔质量．进给量可取 ００１～００４ｒａｍ范嗣内。图１２为直径 ３．０ｍｍ的Ｙ３３０（涂层）钻头在０．Ｏｌｍｍ／ｒ 进给量下，以不同转速钻削碳纤维增 强复合材料的轴向力曲线幽。
从图中可以看出：轴向力随着 转速的增加而呈现减小的趋势，曲线 的曲率随着转速的增加逐渐减小．在 转速超过６０００ｆ／ｒａｉｎ后，曲线已经变 得很平缓。南卡切削热的存在，转速 越高．钻削温度越高，且高速下．对钻
万方数据
碳纤维增强复合材料 结构钻削工艺
Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｒｅ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
西 北 工业 大 学 中国商飞上海飞机制造有限公司
于晓江曹增强 蒋红宇龚佑宏朱春燕
钴削轴向力是碳纤维增强复合材苹｝｝钻孔产生缺陷的 主要原因。本文介绍了国内外钻削碳纤维增强复合材料 的刀具，并以轴向力大小和制孔质量为标准。对钻削刀具 及钻削参数进行了试验研究．得出了适合钻削碳纤维增 强复合材料的刀具及钻削参数。
（２）层间强度低，在钻孔过程中． 易产生分层等缺陷；
（３）属于各向异性材料．钻孔处 的应力集中较大，极易引起劈裂等缺 陷；
（４）热导率小，线胀系数和弹性 恢复大，钻孔时，存在编孔现象；
（５）切屑为粉尘状．对人体健康 危害大。
分层是碳纤维复合材料钻孔的 主要缺陷。分层缺陷的大小可以用 分层因子（ｎ）来表示。分层因子可 以用以下公式表示：
５０％．美国空军
＾
最新的Ｆ一２２“猛
禽”战斗机复合
¨
材辩用世达到了 ３５％。１９８４年． 日本东丽公司成 功研制出高强 度，大伸长最的 碳纤维Ｔ８００Ｈ． １９８６年，又研发
¨～。
盘 …一 一 哪！９７０１９７５１９８０１９８５１９９０Ｉ钾５
２０００
２００５
一 ２０ＩＯ
２０１５
年协
成功Ｔ１０００．随
复合材料钻削刀具
国外一些著名刀具生产厂商已 经开发研制出适合碳纤维增强复合 材料钻削加丁的々州刀具。如瑞典 的山特维克可乐满公司已经研制出 适合高纤维ＣＦＲＰ钻孔的专川刀肄 ＣｏｍＤｒｉｌｌ ８５４和适合高树脂ＣＦＲＰ钻 ｝Ｌ的专用刀具ＣｏｒｏＤｒｉｌｌ ８５６．这２种 刀具可加１＝最大赢径１２ ７０ｍｍ的孔， 寿命可以达到钻６５０个４Ｌ（ｆ１１ ３）。
２０１０年第１５蚺·航ｆＡ翻造技术６７
万方数据
固５轴向力测量｝台ｉ意图
平台示意囝， 钻头钻削碳纤维增强复合材
料叫，产生一个向Ｆ的轴向力． Ｋｉｓｌｌｅｒ９２５７Ａ测力仪将力信号转换成 电信廿，经Ｋｉｓｌｌｅｒ５０１９电荷放大器放 大后．由数据采集器和专用测儿软件 ３０１０ＤＥＷＥ在计算机上形成动态轴 向力曲线罔，如同６所示（主轴转速 ｎ＝６９００ｒｌｍｉｎ，进给量ｆ－－００１ｍｎｄｒ）。
２０世纪８０年代后服役的战机 均大最采用碳纤维增强复合材料．
复合材料的用盘已成为衡毋Ｅ机性 能的重要指标之一。例如，法同阵风 战机的复合材料用量占４０％，瑞典 】ＡＳ３９战机占３０％．欧洲“台风“战 机大于４０％．美国的杀手锕武器Ｂ一２ 战略轰炸机占到
后。日本东邦、ｉ菱人造丝公司和夔 国Ｈｅｘｅｅｌ公司相继研制出同类高性 能碳纤维．为制造大飞机提供了新型 复合材料。从此，姥纤维增强复合材 料在大Ｅ机上的用量直线上升．应用
：ｎ＝１０００ｒ／ｍｉｎ，卸０５６ｍｒｒｄｒ）。
Ｙ３３０（涂层）麻花钻所钻孔的 ｝Ｌ壁存在许多凹痕，这是由于纤维切 削断口不平档引起的。四直槽钻铰 复合钻所钻孔的孔壁比较均匀光滑． 孔壁质量明显高于Ｙ３３０（涂层）麻 花钻．且６７ｍｍ四直槽钻铰复合钻 的钻削轴向力小于６０ｍｍＹ３３０（法 层）麻花钻。因此．四直槽钻铰复合 钻比麻花钻更适合碳纤维增强复合 材料的钻削加工。
复合材料结构制孔缺陷
碳纤维增强复合材料是由质软 而粘性丈的基体材料和强度高、硬度 大的碳纤维增强材料混合而成的二 丰日或多相结构．其力学性能呈各向异 性．层问强度低．切削时在切削力的 作用下容易产生分层、劈裂等缺陷。 碳纤维增强复合材料钻削加工中主 要存在以下问题：
（１）材料硬度大，其硬度ＨＲＣ 值可达５３—６５，相当于一般高速钢的 硬度，因而钻孔时钻头磨损很快；
２～６ｒａｍ。 １ ３钻型的影响
钻头在钻削碳纤维增强复合材 料时．钻头横刃处的切削情况极为恶 劣，实际上不产生切削作用，只是滚 卷和粉碎纤维．是轴向力的主要来 源。
作者选用６７ｒａｍ四直槽钻铰复 合钻和６０ｍｍＹ３３０（涂层）麻花钻 进行ｒ试验。四直槽钻铰复合钻钻 尖处没有了阻碍切削的横刃，有利 于减小切削力．同时还能铰孔，不仅 精度高而且效率也高。图１１为电子 显微镜下四直槽钻铰复台钻与Ｙ３３０ ：涂层）麻花钻所钻孔的孔壁形貌
千晓江 西北工ｎ大学航！宇航科砖工程
磺±．主要研雍方向为蔓岔村辩捌孔与 毒撮技术。
碳纤维增强复合材料（ＣＦＲＰ） 是以碳或石墨纤维为增强体的树脂 基复台材料。因其县有比强度、比剐 度高．耐疲劳性能好殷可设计性强等 优点．在航空航天领城中ｒ．泛应用． 已发展成为继锅．铜．蚀之后的第四 大航空航天结掬材料之一。
罔９为钻削一定数量孔后３种 钻头的磨损情况。从图中可以看ｍ． 钻削６０孔后．Ｙ３３０钻头磨损比较严 重．ＹＧ８磨损量相对小些，Ｙ３３０（涂 层）钻头虽然所钻孔数比较多（釉 孔），但磨损最小。
试骑中．ＹＧ８和Ｙ３３０钻头钻削 ４０多个无缺陷孔后，继续钻孔，由于 切削刃变钝，所钻的孔产生起毛、翻 边缺陷，Ｙ３３０（涂层）钻头可以钻 削舯多个无缺陷的孔。 １ ２刀具直径的影响
试验内容
钻削碳纤维增强复台材料．一 般采用高转速和低进给量。本试验 采用高速台钻Ｚ４００６Ａ．具有１３７０ｒ／
ｍｉ ｎ、３７００ｒ／ｍｉｎ、６９００ｒ／ｍｉｎ、１００００ｒ／
ｍｉｎ四级转速．满足钻削时高转速的 要求．为了全面研究各类工艺参数 对钻削轴向力和制孔质量的影响，作 者对该钻床进行ｒ改进。在钻床Ｌ 加七步进电机实现钻床自动进给功 能．进给母可大范同捌整舟５为碳 纤维增强复合材料钻削轴向力测量
凡＝鲁，
其中，Ｄ…表示最大损伤区域的直 径，Ｄ表示孔的实际直径．如用２所 示。
Ｈ…ｈ ｎｇ Ｈ等”’通过试验分析
得出：分层因子＾与平均轴向力ｆ 问存在着线性或分段线性关系：平 均轴向力ｆ越大，分层因于Ｆ。越夫， 分层越严重。陶此，可以通过平均轴 向力的大小以及制ｆＬ质量，来评判不 同钻削ｒ艺的优劣。
ａ）ｗ８钻６０扎
图ｌｏ为不同直径的Ｙ３３０（涂层： 刀具在相同钻削参数下，钻削碳纤维 增强复合材料的平均轴向力曲线罔。
从图中可以看出：钻削轴向力 随着刀具的直径增大而增大。这是 因为随着刀具直径的增大．钻头切削 刃切削面积增大，从而导致切削力增 大。
通过试验得ｍ：硬质合金麻花 钻一般适合钻削直径３，０～８ ０ｍｍ的 孔；钻削大于８ ０ｍｍ孔时，容易产生 分层、剥层和劈裂等缺陷。对于大直
这些国外刀具虽然很好地提高 ｒ刀具寿命及钻孔质量．但７Ｊ具对机 床设备的要求比较高，需要在数控加 ＿［中心上应用．且价格昂贵．为同尺 寸国产硬质合金刀具的１０多倍。
我同目前还没有钻削碳纤维 增强复合材料的专用刀具。复合 材料应用部门１３前主要采＿｜｛；ｊ ＹＧ类 硬质合金麻花钻．如ＹＧ６Ｘ、ＹＧｇ和 Ｙ３３０。这种刀具制造简单，成本低， 易于ｗ磨，对机床设备要求低。但使 用寿命低，一般计削３０－４０个孔后． 就需要进行刀磨。为了提高刀目的 使Ｊ；Ｉ｛寿命，－此川具厂商对刀具进行 表面涂层处理，如氨铝化钛涂层和金 Ｗ４石涂层。
床 高刚．度建要议求转也速高取。在因３此（１，００转枷速ｒ／不ｒ宜ａｉ太ｎ
范围内，对于刚度好的机床．可以适 当提高转速；对于刚度差的机床．可 以适当降低转速。
夹层结构钻孔
实际生产中经常需要对碳纤维 增强复合材料与钍合金、铝合金夹层 结构钻｝Ｌ。目前，生产中一般采用整
７０航窄崩遗技术·２０１０年菲１５期
德围瓦尔特集团开发的Ｗａｌｔｅｒ Ｔｉｔｅｘ ＰＣＤ钻头（酎４）是适合多种 ＣＦＲＰ复合材料加１＝的专用钻头．其 孔径加工范围为２¨６４ｍｍ。该刀