CFRP/Al叠层钻孔粉状切屑对加工质量的影响

为了探究微量润滑条件下,碳纤维复合材料(CFRP)/铝合金(Al)叠层钻孔粉状切屑对孔径、表面粗糙度和出口毛刺高度等加工质量的影响规律,进行了3种不同润滑条件下的钻孔实验,观察了切屑形态及切屑黏附现象,分析了加工质量数据。结果表明:粉状切屑与油雾形成的混合物容易滞留在孔内,从而减弱润滑效果,这是影响叠层钻孔质量的主要因素。抑制其影响的方法包括:降低切削速度,从而减少切削热并增加润滑时间;复合材料选择干切,尽量避免混合物的生成;增大油雾输送主管路内径,提高油雾流量和压力。     

冷却润滑方式对CFRP/Al叠层钻孔质量及轴向力的影响

为了探究碳纤维复合材料(CFRP)/铝合金(Al)叠层钻孔时不同冷却润滑方式对刀具磨损、钻削轴向力和钻孔质量的影响,进行了微量润滑和干式钻削条件下的钻孔实验。通过建立积屑瘤存在时CFRP钻削模型,揭示了影响轴向力诸因素的内在联系,解释了钻削CFRP层轴向力随加工孔数增加而逐渐变大的原因,分析了CFRP切屑分离原理和叠层制孔质量数据。结果表明:积屑瘤通过改变横刃实际工作长度、积屑瘤夹角、主切削刃摩擦角以及碳纤维实际剪切面上应力状态来影响CFRP钻削轴向力;积屑瘤存在时两种冷却润滑方式下CFRP总钻削轴向力的差异主要来源于横刃处的差异。采用干式钻削方式加工CFRP/Al叠层更易形成积屑瘤,连续加工时CFRP层高硬度的碳纤维挤压刀刃导致积屑瘤较软段不断生长脱落,是影响钻孔质量的重要原因;相比干式钻削,采用半程微量润滑方式加工CFRP/Al叠层能获得更好的钻孔质量。     

分层钻削提高碳纤维复合材料钻孔表面质量的研究*

碳纤维复合材料在钻削加工时易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷,是典型的难加工材料。针对碳纤维复合材料特点,提出分层钻削加工的方案,通过增加切削刃长度,降低切削力,保证刃口锋利性来减少碳纤维复合材料的加工缺陷。选用均为TiAlCrN/TiSiN涂层的普通麻花钻头与分层钻削钻头进行碳纤维复合材料孔加工对比试验,结果表明：分层钻削碳纤维复合材料时钻削轴向力较小,钻孔表面质量较好,刀具耐用度更高,适合碳纤维复合材料的钻削加工。     

钻扩铰一体加工对提高碳纤维复合材料表面质量的研究

针对碳纤维复合材料特点,提出钻扩铰一体加工的方案,通过增加切削刃长度,降低切削力,保证刃口锋利性来减少碳纤维复合材料的加工缺陷.选用均为Ti Al Cr N/Ti Si N涂层的硬质合金麻花钻与钻扩铰复合刀具进行碳纤维复合材料孔加工对比试验.结果表明:在相同的切削条件下,钻扩铰复合刀具的钻削轴向力比硬质合金麻花钻降低了40%~50%,刀具耐用度提高了5~6倍,有利于提高钻孔表面质量,适合碳纤维复合材料的钻削加工.     

碳纤维增强复合材料正交切削加工性能数值分析

针对碳纤维增强复合材料正交切削过程中能量耗散和切削加工质量分析的不足,基于Hashin失效准则建立CFRP切削加工宏观动态仿真模型.模型分析了切削速度和切削深度对能量耗散的影响规律,并对比分析了不同纤维方向和刀具结构的切削表面质量,所得结果与相关实验的加工缺陷趋势相吻合.     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0GPa,缺口冲击强度为752.2J/m。     

加工工艺参数对碳纤维增强复合材料层合板制孔质量的影响

为了研究不同的钻孔参数对制孔质量的影响,本文采取五种不同顶角的刀具(90°、118°、140°、160°、180°)以及不同进给速度对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics)层合板进行钻削实验,将钻孔参数与制孔质量的关系进行拟合,建立了基于分层因子的评价方法,并由此开发一种CFRP钻孔工艺参数知识库系统。通过对不同顶角钻头的轴向力-时间曲线、进给率/顶角-轴向力拟合关系图进行分析,并对比不同顶角钻头的扫面电子显微镜(SEM)图象,发现：钻头顶角越大,进给率越大则钻削轴向力越大,出口分层缺陷越严重;钻削参数为小顶角、低进给时,出口质量更优异。     

钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响

研究了钻孔密封材料聚氨酯和膨胀水泥冻复合材料（PD复合材料）的微观特性,并考察了其对钻孔密封性能的影响作用.实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,利用FEI Quanta^TM250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、PD复合材料本身,以及两者与煤壁的结合、渗透和发展进行微观对比和分析.PD复合材料的渗透系数约为聚氨酯瓦斯渗透性系数的1/48.聚氨酯为蜂窝网状结构,内部孔隙较大,与孔壁结合处存在空白区域;PD复合材料结构严实,内部孔隙极小,在孔壁处与煤体结合密实.PD复合材料比聚氨酯更容易克服钻孔周围裂隙区内瓦斯压力、水锁效应等各种阻力的作用,在钻孔周围裂隙内逐渐渗透,且其自身可以继续在钻孔周围残余裂隙和孔洞内发展.     

钻孔密封材料的微观特性及其对密封性能的影响

研究了钻孔密封材料聚氨酯和膨胀水泥冻复合材料(PD复合材料)的微观特性,并考察了其对钻孔密封性能的影响作用.实验模拟了煤矿井下钻孔封孔过程,利用FEI QuantaTM 250环境扫描电子显微镜对聚氨酯、PD复合材料本身,以及两者与煤壁的结合、渗透和发展进行微观对比和分析.PD复合材料的渗透系数约为聚氨酯瓦斯渗透性系数的1/48.聚氨酯为蜂窝网状结构,内部孔隙较大,与孔壁结合处存在空白区域;PD复合材料结构严实,内部孔隙极小,在孔壁处与煤体结合密实.PD复合材料比聚氨酯更容易克服钻孔周围裂隙区内瓦斯压力、水锁效应等各种阻力的作用,在钻孔周围裂隙内逐渐渗透,且其自身可以继续在钻孔周围残余裂隙和孔洞内发展.     

大厚度碳纤维复合材料变参数制孔工艺研究

大厚度碳纤维复合材料(CFRP)在大型飞机构件上应用广泛,经常需要对其进行大量的深孔加工．采用固定钻削参数加工工艺会导致钻削过程中热量严重累积,树脂高温软化,进而引起材料性能下降,严重影响制孔质量．因此为确定合适的加工工艺参数,研究深孔钻削过程中不同区段工艺对质量的影响,先对大厚度复合材料板钻削加工区段进行了划分,通过实验分析研究钻削过程中不同钻削阶段的热力学特性,得出了不同钻削阶段合适的钻削参数．在此基础上,以加工质量和效率为目标,提出一种分阶段变参数钻削大厚度复合材料板工艺方法,发现采用此种方法可以降低钻削过程产热以及出口位置轴向力,同时保证出口质量和孔壁质量,提高加工效率,是一种有效的新型加工工艺方案．     

阶跃式多元变参数振动钻削叠层复合材料的加工精度

针对叠层复合材料的微小孔加工，提出了阶跃式多元变参数振动钻削新方法。在钻入、钻中、交互区和钻出的多区段钻削模型基础上，分析了产互区的分厚切削特性、自然分屑行性和多倍分离断屑特性。以入钻定位误差、孔扩量、出口毛刺高度作为钻削过程质量评价指标，进行了多元正交多项式回归优化试验。结果表明，阶跃式多元变参数振动粘销显著提高了孔的加工精度，是实现叠层复合材料微小孔加工的一种有效的优化加工方法。     

切削参数对CFRP制孔缺陷及孔壁质量影响研究

选取不同的切削参数,对碳纤维复合材料(CFRP)制孔质量有很大影响。因此深入研究碳纤维复合材料在使用不同类型刀具下选取不同的切削参数的制孔缺陷具有重要意义。本文设计了单因子试验,选取制孔刀具传统麻花钻、螺旋铣刀、台阶钻、烛心钻,分别在不同切削参数下对CFRP进行了切削制孔试验,并且利用超景深电子显微镜观测加工缺陷,使用表面粗糙度测量仪测量孔壁粗糙度,并引入分层因子的概念对出口缺陷进行了分析对比研究。研究结果表明,在CFRP制孔中孔壁表面粗糙度受主轴转速的影响比较大,远远超过了进给量,通过选择适当的切削参数,能够获得较小孔出口处的分层缺陷,并且能够有效提高孔表面质量。     

熔喷/纺粘复合非织造布过滤材料的研究

本文研究了熔喷/纺粘复合非织造布过滤材料的形态结构,物理机械性能和过滤性能。讨论了熔喷和纺粘工艺对聚丙烯纤维结构特性的影响。结果表明:熔喷纤维直径直方图呈对数正态分布,分子取向随纤维直径减小而增大。纺粘法纤维取向度比熔喷纤维高,纤维均匀。不同牵伸工艺对聚丙烯纤维的结晶变体有较大影响,复合材料具有独特的物理机械性能和过滤双重作用。     

光纤传感器监测复合材料固化成型过程

光纤是一种重要的新型的信息传感材料 ,用预埋光纤的方法监测高分子基复合材料的固化过程是把智能材料与结构引入传统材料生产过程的尝试 ,将有利于传统材料的发展。该文阐述了光纤监测复合材料成型过程的原理和可行性 ,研制了两种分别依据相位调制和强度调制的光纤传感器 ,监测复合材料固化过程中的内部变化历程 ,监测结果比较灵敏、精确 ,为光纤智能技术的发展开辟了新的方向     

Ca-S复合易切削不锈钢钻削加工性试验研究

本文从钻头的耐用度、钻削力、钻削温度和断、排屑等方面,对新研制的0Cr16Ni10CaS易切不锈钢的钻削加工性进行了试验研究。并利用扫描电镜等手段对钻屑根部进行了观察,分析了其易切削机理。由于复合加入了Ca、S易切削元素,在钻削时,起到了形成微空洞、应力集中源、减少内摩擦和降低加工硬化等作用。因而有效地改善了其钻削加工性。     

脆性材料延性域加工研究进展

从脆性材料延性域加工机理和技术两个方面综述了当前的研究状况,主要内容包括：脆性一延性转变机理、临界加工尺度分析模型及影响因素、MD仿真技术的应用以及脆性材料延性域加工技术的研究进展．目前研究表明,在一定的加工条件下,脆性材料可以通过塑性变形的方式被去除,得到无微裂纹的高质量表面．最后,对未来的研究重点提出一些看法．     

阴极高速旋转对微细电化学钻孔加工精度的影响

微小孔在航空航天领域有广泛应用,而微细电化学加工是一种比较理想的微小孔方法。对工具阴极高速旋转条件下,工具阴极表面形成具有一定绝缘效果气泡层的现象进行了研究。分析了工具阴极旋转速度对微小孔电化学加工时半径过切值和杂散腐蚀的影响。结果表明,采用高旋转速度有利于减小微小孔电化学加工时半径过切值、表面粗糙度值和杂散腐蚀,对微小孔的加工精度提高起到了重要作用。     

超硬刀具切削复合材料的实验研究

复合材料作为一种新型的工程材料 ,已在航空、航天等现代工业中得到广泛应用。超硬材料 (金刚石 ,立方氮化硼 )则是在 2 0世纪后期发展起来的新型刀具材料。文中阐述了复合材料和超硬刀具材料的种类、性能与制造方法。用超硬刀具对复合材料进行了切削试验 ,文中介绍了部分试验内容 ,并列出试验数据。实验研究表明 ,超硬刀具是加工复合材料最有效的刀具。PCD与 PCBN复合片及 CVD厚膜金刚石刀具能够有效地加工各种复合材料 ;但 CVD薄膜金刚石刀具只能加工纤维加强的复合材料。     

桥梁新型复合材料的发展应用

纤雏复合材料是土木工程特别是桥梁工程现今广泛发展的新型复合材料。以玻璃纤维、碳纤雏和芳纶纤雏为代表，介绍了复合材料的主要特性以及在桥梁工程中的应用，阐述了其良好的发展前景。     

Ceramics Grinding Under the Condition of Constant Pressure

To meet the increasing demand on the quality and co st of precision components for the semiconductor industries, extensive studies on high efficiency and precision machining of ceramic materials have been conducted over the past several years. It is found that the effects of grinding pressure and rotational speed of spindle in the machining for the ceramic materials are v ery significant on the quality of the grinding process. In order to achieve stab le grinding conditions for improved performance, a n...