碳纤维增强复合材料的机械加工性能浅析

  我国近几年坚持新技术、新材料的研发。纤维材料作为新产品的一一种,受到了生产企业的重视和广泛应用。其最大的特点就是高强度、低重量、耐腐性等,将逐步替代一些传统的材料。但是碳纤维纤维增强复合材料在机械加工过程中存在着较多的问题,如:操作温度升高、切削时出现较大的磨损、加工过程中余热温度较高、材料极易出现分层等问题。为了能够解决这些问题的出现,则需要不断提升自身的加工技术,这样才能有效减少加工出现的各种缺陷,进而降低加工的成本。

  一、热固性碳纤维增强复合材料的机械钻孔技术

  (1)超声振动转孔技术。这种技术融合机械加工术和超声波加工术,该技术在加工时主要以原来的切削机床的运作原理为基础,在加工切削刀具上进行超声振动,这种技术能够一定程度上减少对刀具的摩擦,导致刀具受损的现象,进而减少加工成品产生的毛刺或者撕裂的现象。另外,超声波振动钻孔技术通过连续性的切削,不断进行排屑工作,能够减少由于温度过热对材料造成的损耗,还能够提高加工的质量。

  (2)螺旋铣孔技术。其技术原理就是刀具在运行的过程中通过围绕铣孔中轴线进行不断旋转,在靠近轴线后进而产生螺旋形轨道。该技术不仅能够降低热量,还在散热或者排屑方面都具有优势。同时,该技术还能够满足不同条件、不同材料规格的加工,只需要一把刀具进行调节就能够达到加工的要求。另外,技术人员反复测试后建立了比较规范的预测模型,能够在较大直径条件下制孔,在减少和降低摩擦力的同时,能够加强刀具的损伤,提升材料的加工质量。但是这种技术面对较小单位直径下的孔进行加工还有待完善。

  二、热塑性树脂基碳纤维复合材料的机械加工技术

  热塑性树脂基复合材料具有较强的韧性和抗冲击性能,同时还具有抗裂纹扩展的能力。机械加工成型的周期也响度较短,仅仅发生加热变软或者冷却变硬等变化,可以有效地降低使用的成本。其一,该材料机械加工成型的技术主要为热压成型技术。其过程主要是将单向或者浸料按照一定的设计比例或者剪裁标准等,并顺着一定的方向铺贴成需要的厚度。在不断加热或者加压后,能够保障材料固结后得到成型品。热压成型技术能够将一些复杂形状的零件进行制备。并且对于尺寸的控制也相对较高,生产的效率大大提升。

  而该技术热压成型的主要因素与支撑框架热源和热压机等有着直接关系;其二,注塑成型技术。其工艺过程主要是先烘干纤维增强的热塑性颗粒,再对进料的设备或者模具进行加热后,能够将纤维材料加热到一定程度后在压力的实施下能够将熔融物注人到模具中,从而经过冷却后得到成型品。其三,纤维缠绕成型。其工艺过程为:材料铺放的过程中采用热气喷枪进行加热,保障热塑性树脂能够按照一定的规律缠绕在芯模上;固化和脱模后就能够得到结构件。产品在缠绕过程中需要对加热、匹配的缠绕速度等予以重视,以减少树脂在缠绕过程中发生的凝固现象,而直接影响到产品的性能。例如:致层内或者层面不再发生黏连的现象。

  三、金属基碳纤维复合材料的机械加工技术

  (1)金属基复合材料性能主要表现在:金属基复合材料具有高强度和高模量等方面的特征,同时还具有良好的高温稳定性。金属基体的高温性能相对于聚合物来讲,性能更为突出。在加上增强材料在高温的作用下具有很高的强度,在尺寸的把握上、导热性上、吸潮性上、老化上都具有较好的性能。

  (2)金属基复合材料的机械加工过程中主要采用三种有成型的方法,其一,液态法。液态法主要是由含压铸或者半固态的复合铸造;无压渗透法等构成,这些方法的优点就是成本较低,一次性就能成功,可进行大批量的生产。其二,固态法。在制备的过程中为了能够提高该产品的压制性和烧制收缩率,应该根据实际的加工条件、加工环境等加入液相烧结组元,整个制备过程能够有效增强材料的硬度和耐磨性。其三,喷涂沉积能够制作出颗粒型金属复合材料,其最大的优势就是能够增强材料的强度,而对于金属润湿的要求相对较低。