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【复材知识小科普】碳纤维板加工工艺解析
- 2016-09-09 -

  碳纤维板是用碳纤维和树脂预制成型的复合材料。其秉承了碳纤维自重轻、轻度高和耐腐蚀等特性。

  碳纤维板主要用于无人机航模、X光滤线栅以及其他一些具有明显减重效果的高强度结构件。它的密度仅为1.5g/cm^3,是钢材的1/5,而强度是同截面钢材的7-10倍。一般碳纤维板在一次整体成型后,由于精度要求或装配需要,常需进行切削加工工艺。

  传统的机械加工方法包括车、铣、磨、钻等,目前基本上沿用传统的金属切削加工工艺和装备,具有加工方法简单、工艺成熟、设备投入少等特点,但同时也存在刀具磨损快、加工精度难以保证、加工效率低、加工过程中产生有害的粉末状切屑等缺点。

  碳纤维强度大,但脆,机械加工时,如果用力太小没有用,用力太大的话会破裂,比较麻烦。要解决上面的问题,最主要从刀具入手。在切削工艺参数、切割深度相同的条件下,使用不同材料,尺寸,形状的刀具,对碳纤维材料进行切割,看效果如何,反复试验,控制变量,找到最合适的刀具。刀具切削的力度、时间、环境的温度等因素也会影响到加工的结果。

  在对碳纤维复合材料进行钻孔时,刀其必须锋利,切削参数至少在2000r/min以上,但也不能过高,最好采用4000-6000r/min的转速。

  在一些资历不是很高的碳纤维加工厂商里,很多都会遇到碳纤维复合材料机械切削加工出现的各种情况:

  1、材料呈层状,块状崩落、撕裂,最严重的情况是整个加工件报废。

  2、刀具磨损快,如果使用钝刀具加工,更加容易造成胚料损伤,而在精加工的时候,刀具的形状和尺寸有所变化,会影响产品的形状和尺寸。另外,对规定直径尺寸的刀而言,刀具的磨损会引起孔、槽尺寸的不稳定。

  3、刀具的使用方法不够准确,寿命短,耐用度低,使产品的加工成本大大提高了,无法保证质量稳定和加工成本。

  切削工艺对碳纤维复合材料性能的影响是碳纤维复合材料加工技术研究中最重要的内容,国内外在这方面的研究尚处于起步阶段,有许多工作有待进行。目前碳纤维复合材料的二次加工方法主要就是传统的机械加工和特种加工两种。

  特种加工方法包括激光加工、水射流切割、电火花加工、超声波加工和电化学加工等,在加工精度、加工复杂型面等方面有较大的发展潜力,目前还处于研究阶段。目前传统的机械加工方法仍是复合材料加工的主要手段。