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3種復合材料的機械加工特點
來源:中國纖維網 添加人:service4 添加時間:2019-1-18

     一、玻璃鋼

  玻璃鋼是玻璃纖維增強熱固性樹脂基復合材料的俗稱,屬難切削材料。玻璃鋼有酚醛樹脂基、環氧樹脂基、不飽和聚酯樹脂基等。玻璃纖維填料的主要成分是SiO2,堅硬耐磨,強度高,耐熱,比木粉作填料的塑料可切性差。樹脂基體不同,可切削性也不相同。環氧樹脂基比酚醛樹脂基難切削。試驗證明,切削玻璃鋼的刀具材料以高速鋼磨損最嚴重,P類及M類硬質合金磨損也大,以K類磨損最小。K類中又以含鈷量最少的K10最耐磨損,而用金剛石或立方氮化硼刀具切削加工玻璃鋼,可大大提高生產效率。選擇刀具幾何參數時,對玻璃纖維含量高的玻璃鋼板材、模壓材料和纏繞材料,使r0=20~25°;對纖維纏繞材料,使r0=20~30°。由于玻璃鋼回彈性較大,后角要選大值,使a0=8~14°;副偏角小些,可降低表面粗糙度,精車時為6~8°。加工易脫層、起毛的卷管和纖維纏繞玻璃鋼,應采用6~15°刃傾角。切削時v=40~100m/min,f=0.1~0.5mm/r,aP=0.5~3.5mm,精車時aP=0.05~0.2mm。

  二、熱塑性樹脂基復合材料

  熱塑性樹脂基復合材料機械加工的基本加工特點是:

  1)加工時加冷卻劑,以避免過熱,過熱會使工件熔化;

  2)采用高速切削;

  3)切削刀具要有足夠容量的排屑槽;

  4)采用小的背吃刀量和小的進給量;

  5)車刀應磨成一定的傾角,以盡量減少刀具切削力和推力;

  6)熱塑性復合材料鉆孔應用麻花鉆;

  7)應采用碳化鎢或金剛砂刀具,或用特殊的塑料用高速鋼刀具;

  8)工件必須適當支承(背部墊實),以避免切削壓力造成的分層;

  9)精密機械加工時,要考慮塑性記憶和加工車間的室溫;

  10)刀頭和刀具要鋒利,鈍刀具會增加工件上的切削力。

  三、金屬基復合材料

  金屬基復合材料(MMC)的最大特點是成型性能好,一次成型后已基本能滿足使用要求。但是隨著復合材料應用領域的擴大,特別是MMC在工業及宇航領域中的應用,對這種材料的加工和精加工日趨重要。例如美國制造的大型SiC/Al板材,需采用噴水切割并用標準鋼連接件固定在金屬基復合材料梁上,戰術導彈上用的體積百分比為25%SiC顆粒增強2124鋁基復合材料的擠壓毛坯必須采用金剛石刀具加工后才能應用,這樣就相應產生了水切割、鉆孔、車削等二次加工工藝。

  傳統的切割、車削、銑削、磨削等工藝一般都可用于MMC,但是刀具磨損較嚴重,往往隨著增強材料體積分數和尺寸的增大而加劇。且大顆;蚶w維抵抗脫落的能力較強,因而刀具所受應力較強。因此,對于一些單纖維增強的MMC,往往必須用有金剛石尖或鑲嵌有金剛石的刀具。對于短纖維或粒子復合材料,有時也采用碳化鎢或高速鋼工具。增強體的強度對刀具的磨損也有影響。一般增強體的強度越高,切削加工就越困難。研究發現,碳化硅晶須增強的鋁基復合材料要比其它鋁基復合材料難加工。對于多數MMC,使用銳利的刀具,合適的切削速度,大量的冷卻/潤滑劑和較大的進刀量,可以得到很好的效果。一般來說,金剛石刀具要比硬質合金及陶瓷刀具好,可更適用于高速車削。反過來,如果使用碳化物刀具,若車削速度低,則刀具壽命長。線鋸也可用來割MMC,但一般速度較慢,只能切直線。

  由于復合材料與傳統材料有著不同的特點,所以復合材料的切削加工與金屬材料有著本質的區別,因此不能將從加工傳統材料中獲得的經驗和知識直接應用于復合材料的加工,必須通過新途徑對其加工性能進行研究。

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