进给速度对MI工艺制备SiCf/SiC复合材料加工损伤的影响

采用超声辅助磨削对MI工艺制备的SiC_f/SiC复合材料表面进行磨削加工,研究了进给速度对复合材料性能的影响。结果表明：采用超声辅助磨削加工SiC_f/SiC复合材料表面时,加工区域出现纤维脱粘、断裂、破碎及基体裂纹和脱落现象,且纤维与基体界面会有裂纹产生。当进给速度提高时,复合材料表面损伤加重,导致其比例极限强度和最大载荷降低。进给速度由400 mm/min提高至1 000 mm/min时,SiC_f/SiC复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别降低4.7%和20.6%。     

(TiB+TiC)/TC4复合材料电解钻孔试验研究

钛基复合材料是一种典型的难加工材料,采用传统机械加工方法存在加工效率低和加工质量差等问题。利用电解加工技术,采用直径为10mm的管状阴极,对(TiB+TiC)/TC4复合材料进行电解钻孔加工试验研究。进行了(TiB+TiC)/TC4复合材料的电化学特性研究,测量了(TiB+TiC)/TC4复合材料在10%NaNO₃溶液中的极化曲线和电流效率。探究了加工电压、电解液压力对加工精度的影响。结果表明,当加工电压为30V,电解液压力为0.6MPa时,电解钻孔可以在1mm/min的进给速度下稳定加工。当加工的盲孔深径比为3.06时,孔的圆度误差为41.1μm,锥度为0.4°,具有较高的加工精度。     

复合材料湿法加工工艺

针对碳纤维增强复合材料干法加工的固有缺点,提出了一种采用水溶性冷却液加工碳纤维增强复合材料的加工工艺,并对干法和湿法加工进行了对比分析。结果表明:湿法加工不影响碳纤维增强复合材料的力学性能,且能够提高加工表面质量及效率,减少刀具磨损,是碳纤维复合材料加工较好的工艺。     

用激光加工复合材料

复合材料的组成要素涉及到塑料、钢材、纤维、陶瓷、木材等。用激光加工复合材料，只要了解工件是否吸收激光束，就能比较简便地进行加工了。这一点可以说是激光的一个可贵特征，是得以应用的重要原因。加工复合结构的原材料时．一般地说，某一部分可以作高速切割，另一部分却作低速加工。被低速加工的这部分材料，将出现熔融、切面畸变、炭化等不良现象。对于有空隙的不均匀的材料来说，它们会在加速气流中产生紊流，使之形成不规则的切割面。面对这种情况，必须高速切割，应用高功率密度的二氧化碳激光加工。这样，对于难加工的复合材料也…     

经理人

<正>山特维克可乐满切削刀具(上海)有限公司大中华区航空航天业务拓展经理范文倩女士复合材料加工整体解决方案提供者——山特维克可乐满由于复合材料作为一种新型材料,它具有重量轻,结构坚固和耐腐蚀高温等特点,民用航空器和军用航空器都在增加复合材料的使用,采用复合材料意味着燃料及维护保养成本更低。使得飞行器的使用更具有经济性,但由于复合材料结构的特殊性和多样性,给复合材料的加工带来了难题,要提高复合材料的经济性,关键是持续改进制造复合材料零件的效率和质量,这就给传统的刀具行业提出了挑战。     

复合材料高效加工刀具技术

复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳等诸多优点,因而,已越来越广泛地被应用在航空航天制造业中,如波音787飞机复合材料的应用量已达到50％.我国飞机上复合材料的应用比例也大幅度增加.但是,复合材料是一种非常难加工的材料,其主要原因是复合材料是2种或2种以上的材料通过物理方法形成的,不同于晶格结构的金属,因而材料的塑性变形难,散热性也差,因此,复合材料铣削加工性能差、效率低、刀具寿命短,被加工表面粗糙度值高,易出现分层或抽丝现象.传统的复合材料加工刀具的切削刃不足够锋利、切削阻力大,加剧了刀具的磨损,而且刀具的切削进给速度很低,很难满足复合材料优质高效的加工要求.     

SiCp/Al复合材料加工损伤及刀具优选研究进展

SiC_p/Al复合材料中增强相SiC颗粒的存在降低了该材料的加工性能,使得其切削加工时产生一系列加工损伤。本文综述了SiC_p/Al复合材料的加工缺陷类型、缺陷形成机理、缺陷控制策略和切削刀具的磨损机理与优选策略,并对今后SiC_p/Al复合材料加工损伤研究进行了展望。     

碳纤维复合材料孔加工质量试验研究

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,对碳纤维复合材料孔加工
工艺具有一定的参考价值。     

高温润滑剂对玻璃纤维增强聚醚醚酮酮复合材料性能的影响

以聚醚醚酮酮(PEEKK)树脂为基体、玻璃纤维(GF)为增强材料,并添加加工助剂,采用双螺杆挤出机熔融复合研制了PEEKK/GF复合材料.研究了高温润滑剂对复合材料加工性能及复合材料性能的影响.结果表明,加工助剂显著改善了聚醚醚酮酮的加工性能,同时提高了复合材料的机械性能.     

模压过程中纤维增强复合材料的流动性

在用模压法加工纤维增强塑料这类复合材料时,由于材料的非均匀性,在流动过程中会因为纤维有方向性而引起一些问题。为了能用改善模具设计和成形条件来克服这些制造过程中出现的问题,有必要对非定常成形过程中复合材料的流动特性进行研究。本文总结了在同志社(Doshisha)大学中做过的复合材料流动特性研究,并且采用有限元方法将其用到特定的模具结构中去。对于纤维增强复合材料的流动,导出了均质正交伪塑性方程,并将其用作流动分析的支配方程。     

复合材料结构的工艺问题

以碳纤维或硼纤维为增强剂的新型复合材料是近十几年来发展起来的。它具有刚度大、强度高、比重小、耐疲劳等特点,是一种比较理想的航空结构材料。国内近十年来已开始用碳纤维/环氧树脂复合材料研制航空零件,并进行了试验。在使用金属材料制作零件时,一般先选取一种一定形状的材料,然后进行加工成型。而复合材料却往往不采用这样的步骤。复合材料的一个最大特点是各向异性,有三个相互垂直     

Ti合金与SiC_p/Al复合材料在无压浸渗同步复合过程中的相容性

采用熔铝无压浸渗复合工艺在高体份SiCp／Al复合材料制备过程中同步复合Ti合金零部件（圆柱体）,研究了这种跨宏-微观尺度、超混杂铝基复合材料的微观组织及性能,特别是SiCp／Al复合材料与Ti合金零部件之间的相容性。结果表明,复合材料性能优异、组织致密,SiC颗粒分布均匀、无偏聚现象。SiCp／Al复合材料与Ti合金之间的界面结合非常紧密,Ti元素向铝合金基体一侧有一定距离的扩散,并且出现了可增强界面结合的连续、无缺陷的界面反应物薄层,SEM和XRD分析表明界面反应产物为Al2Ti,界面剪切强度超过200MPa,完全可以满足在复合材料中的Ti合金零部件处加工装配孔的要求。     

复合材料制造与加工专用设备

随着航空工业的不断发展,航空市场对复合材料的需求快速增长。为了低成本、规模化、自动化生产高性能复合材料,制造加工复合材料的专用设备就显得至关重要。本期论坛汇集     

SiC_p/Al复合材料内螺纹螺旋磨削加工方法研究

铝基碳化硅颗粒增强型复合材料(SiC_p/Al复合材料)切削加工性能较差,其内螺纹的切削加工难度更大。在研究SiC_p/Al复合材料磨削加工性能的基础上,提出利用电镀超硬磨料成形砂轮进行SiC_p/Al复合材料内螺纹螺旋磨削加工的工艺方法,并研制了电镀CBN成形砂轮,进行了具体的内螺纹磨削试验。试验结果验证了SiC_p/Al复合材料内螺纹螺旋磨削加工方法的可行性和灵活性。在砂轮线速度v_s=5.86m/s、进给速度v_f=80mm/min的条件下,CBN成形砂轮对SiC_p/Al复合材料展现出较好的磨削能力,单个砂轮可以完成17个M8螺纹孔的螺旋磨削加工,其内螺纹的加工尺寸精度均满足6H塞规的检测要求。同时,电镀CBN砂轮的磨损形式以磨粒磨损为主,砂轮表面未出现大面积脱落的现象。这说明,利用超硬磨料成形砂轮可以实现SiC_p/Al复合材料内螺纹的高效高质量加工,此工艺方法具有较高的工程应用价值,适于在实际生产中推广应用。     

金刚石涂层刀具钻削高比分SiC_p/Al复合材料试验研究

SiC_p/Al复合材料与传统的金属材料相比,具有优异的物理和热学性能。但在孔加工中,棱边加工缺陷成为影响其在高端产品中使用的主要问题之一。开展金刚石涂层刀具钻削SiC_p/Al复合材料的试验研究,对试验力学信号进行分析,对出入口棱边缺陷形成机理及形貌特征做出了解释。结果表明:使用金刚石涂层刀具钻削SiC_p/Al复合材料时,每步钻削深度、进给速度和主轴转速对轴向力的作用依次减弱;出口处质量明显优于入口处,入口缺陷形成机理主要是Al基体的断裂和SiC颗粒脱落;金刚石涂层钻头适合用于加工SiC_p/Al复合材料。对于SiC_p/Al复合材料的实际加工应用有一定的参考价值。     

C/SiC复合材料的制备及加工技术研究进展

碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料由于其强度高、硬度大、耐磨损,被广泛应用于工业、航空航天等领域,然而C/SiC复合材料难以被稳定地去除加工。本文综述C/SiC复合材料的常见制备方式及其材料的性能特点。概述C/SiC复合材料的传统机械加工、超声辅助加工、激光加工等加工方法,分析了各种加工方法的材料去除机理、加工精度、常见缺陷及加工过程中存在的问题。传统的机械加工需进一步优选切削刀具材料;超声辅助加工需探究超声振动的刀具与材料之间的耦合作用机制、振动作用下的材料去除机理;激光加工要进一步研究2.5维及3维C/SiC复合材料的激光加工去除机理。在这些研究的基础上进一步采用复合加工的方法,探寻C/SiC复合材料高效、精密、稳定和无损加工的可能性。     

基于三维粗糙度的多向CFRP铣削加工刀具切入角度的优化方法研究

碳纤维增强复合材料（Carbon fiber reinforced plastic,CFRP）因其优良的力学性能,被广泛应用于航空航天领域。CFRP的应用在保证飞机刚度强度的前提下,有效地提高了飞行性能,减轻了飞机重量,从而达到了节能减排的目的,提高了航空工业的经济效益。CFRP属于典型的难加工材料,为了保证结构件在多个方向具有一定的承载能力,航空发动机工业中一般采用CFRP多向铺层,这就使得材料的各向异性及不均匀性更为复杂。本文对CFRP单向层合板和两种CFRP多向层合板的铣削加工断裂机制进行了分析,发现CFRP铣削加工时,不同的纤维方向角对断裂机制有较大的影响从而导致了不同的表面质量。其中,弯曲断裂会导致表面质量急剧下降,应尽量避免,并且不同角度下的弯曲断裂的表面质量也具有一定差异。基于此,提出了多向CFRP铣削加工时的刀具切入角度优化方法,并通过试验验证了该方法的合理性,该方法可以有效提高某型号发动机的第一级复合材料风扇叶片的加工质量。     

液体天然橡胶对湿法混炼制备天然橡胶/白炭黑复合材料性能的影响

采用湿法混炼工艺制备天然橡胶/白炭黑(W(NR/SiO_2))复合材料,并采用液体天然橡胶(LNR)为增容剂,探讨了LNR对复合材料硫化特性、橡胶加工性能、白炭黑分散性、静态力学性能及动态性能的影响。结果表明:LNR具有较好的增容效果;使用LNR增容后,胶料的正硫化时间缩短,在白炭黑为70 phr时T_(90)缩短4.16 min,加工性能改善;白炭黑在NR中的分散性提高;胶料力学性能得到改善,在白炭黑为60 phr时最明显,拉伸强度和撕裂强度分别提高25.73%和66.59%;LNR增容后胶料的抗湿滑性提高且滚动阻力降低。复合材料良好的相容性是LNR与NR和白炭黑两相同时发生作用形成增容界面的结果。     

用激光加工复合材料

目前,各行各业都很重视普及复合材料。复合材料的组成要素涉及到塑料、钢材、纤维、陶瓷、木材等。用激光加工复合材料,只要了解工件是否吸收激光束,就能比较简便地进行加工了。这一点也可以说是激光的一个可贵特征,是得以应用的重要原因。     

复合材料典型构件加工工艺数据库的构建*

在归纳总结了航空航天领域复合材料构件典型加工特征的基础上,针对航空航天企业工艺使用特点,以Oracle为数据库管理系统,采用B/S结构体系和Struts框架构建了复合材料典型构件加工工艺数据库原型系统.所开发的数据库包含了常用复合材料典型特征结构加工参数数据库、数控加工程序库、常用刀具库、若干典型构件的加工工艺等,并具...