碳纤维复合材料的加工原理是怎样的

碳纤维复合材料的加工是很科学严谨的,所以我们想要搞清楚碳纤维复合材料加工首先得搞清楚其中的原理,那么具体来说碳纤维复合材料的加工原理是怎样的呢?

纤维取向

纤维取向在 CFRP 工件和刀具接触面的相互作用中会产生重大影响,切屑形成和纤维取向密切相关。CFRP 工件和刀具接触面的断裂是由刀尖所施加的压力导致的。在多种纤维取向方面共有3 种切削机理:

碳纤维复合材料加工原理及方法

(1)纤维的断裂沿着纤维和基体接触面的方向即纤维取向是0°。

(2)刀具剪切时方向垂直于纤维轴纤维取向为75°。

(3)纤维取向为 90°甚至负角度,纤维方向角度 30°和60°以及90°是最关键的方向,它们会导致大的切削力和集中磨损及工件破坏,通过增加刀具后角值有效地减小进给推力。

切削热

CFRP 的切削过程是碳纤维断裂和基体材料去除的复杂过程,工件和切削刀具之间摩擦升温甚至引起刀具高温软化或分解。CFRP 导热性较差所以在切削过程禁止使用冷却液,致使产生的切削热不能快速散出从而将热量传到切削刀具上,加剧了切削设备的磨损使其使用寿命大打折扣,同时使工件的表面热量更加剧,影响复合材料表面成型降低了复合材料使用中的性能。

复合材料切削热的研究主要集中在切削温度的测量方法上,国内外很多学者采用红外测温仪、热像仪或者埋入热电偶等方式对碳纤维复合材料的切削温度进行测量研究。

刀具磨损机理

CFRP 属于难加工材料主要是其对刀具的磨损非常迅速。工件在刀具上被加工时二者表面接触大,在加工过程中长期的磨损和震动,使刀具上的硬质颗粒偶有脱离从而形成了所谓的刀具磨损。

磨损类型大致可分为刀具破坏和磨损,按照磨损的位置不同磨损又可分为刀尖磨损、刀具侧面磨损、刀具边缘破坏和边缘磨损。

影响刀具磨损的因素有很多,主要包含加工工艺参数、刀具几何形状和材料等。在 CFRP 切削过程中工艺参数(如切削速度、进给速度、纤维取向等)会显著地影响刀具磨损。一般而言切削速度增加会加剧侧面磨损。刀具几何形状和材料对加工表面和切屑形成等有显著影响。

关于碳纤维复合材料的加工原理就介绍到这里,通过本文的介绍相信大家都有所了解了。当然只是了解加工原理还是远远不够的,还有更多的具体操作问题大家都需要注意。

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