前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及機(jī)械加工技術(shù)范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。
摘要:文章在淺析纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能后,重點(diǎn)分析和研究了不同類型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械加工技術(shù),在提出機(jī)械加工過程中需要注意的事項(xiàng)后,以為提升機(jī)械加工的效率和質(zhì)量提供了依據(jù),也為相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員帶來了現(xiàn)實(shí)幫助。
關(guān)鍵詞:纖維增強(qiáng)復(fù)合材料;性能;機(jī)械加工技術(shù)
伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)材料層出不窮,以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為主的材料在應(yīng)用過程中發(fā)揮著重要的作用。這種材料不僅具有極強(qiáng)的耐腐蝕性,強(qiáng)度較高、比模率大,還符合綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。因此,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在一定程度上滿足了工業(yè)和建筑行業(yè)對(duì)于材料性能方面的需求。以下將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械加工技術(shù)的相關(guān)探究進(jìn)行了深入的剖析。
1纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能淺析
我國(guó)近幾年堅(jiān)持新技術(shù)、新材料的研發(fā)。纖維材料作為新產(chǎn)品的一種,受到了生產(chǎn)企業(yè)的重視和廣泛應(yīng)用。其最大的特點(diǎn)就是高強(qiáng)度、低重量、耐腐性等,將逐步替代一些傳統(tǒng)的材料。但是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在機(jī)械加工過程中存在著較多的問題,如:操作溫度升高、切削時(shí)出現(xiàn)較大的磨損、加工過程中余熱溫度較高、材料極易出現(xiàn)分層等問題。為了能夠解決這些問題的出現(xiàn),則需要不斷提升自身的加工技術(shù),這樣才能有效減少加工出現(xiàn)的各種缺陷,進(jìn)而降低加工的成本。
2不同類型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料機(jī)械加工技術(shù)的研究
2.1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的銑削加工技術(shù)
(1)刀具的選擇。刀具的使用和各種參數(shù)的數(shù)據(jù)上來講,被加工材料的質(zhì)量會(huì)受到作用力的影響而發(fā)生較大的變化。例如:切削的速度較快,加工材料的缺陷也會(huì)越小;切削的力度越大,其產(chǎn)生的缺陷也就越小。因此,針對(duì)于一些硬度較高的刀具,如:合金類刀具等在進(jìn)行操作時(shí)需應(yīng)該對(duì)切削的速度和切削的力度等予以重視,以避免溫度過高或者過低等給刀具帶來的較大磨損。例如:切削過程中需要將速度設(shè)置在40-80m/min。同時(shí),在選擇刀具時(shí)還需要技術(shù)人員反復(fù)的進(jìn)行測(cè)試,以對(duì)不同的加工環(huán)境等方面予以考慮。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在進(jìn)行削切技術(shù)時(shí)主要采用干切削的方法,這種方法在應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的熱量,進(jìn)而對(duì)刀具產(chǎn)生一定的磨損。而在之后的測(cè)試中通過在氣冷的環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn),能夠減少對(duì)刀具的磨損,同時(shí)也能夠顯著提高纖維材料的質(zhì)量。(2)切削角度的分析。相關(guān)的技術(shù)人員反復(fù)測(cè)試后,材料切削的角度如果超過45度,則表示切削的效果較差。而正好在45度,其材料的加工質(zhì)量或者效果最佳。當(dāng)夾角的角度如果在直角或者平角之間隨意更換后,材料也會(huì)受到一定的影響。因此,纖維材料在加工時(shí)需要注意材料切削,這樣才能保障產(chǎn)品的質(zhì)量。(3)銑削力的把控。銑削專用模型能夠?qū)︺娤髁M(jìn)行全面把控和預(yù)測(cè),從而在預(yù)測(cè)過程中能夠?qū)ο嚓P(guān)的參數(shù)等進(jìn)行精準(zhǔn)的把控,以全方位地保障和提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工質(zhì)量。在加工過程中需要選用不同的方法進(jìn)行測(cè)試。第一,建立反復(fù)的模型。相關(guān)的技術(shù)人員在進(jìn)行大量的試驗(yàn)后,利用多元性回歸的方法,計(jì)算出銑削力,在利用方差對(duì)其進(jìn)行反復(fù)的測(cè)試后,使得銑削力的經(jīng)驗(yàn)公式更加可靠,有保障,使得確定的公式誤差控制在10%以內(nèi)。第二,利用有限元法。這種方法通過借助網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),對(duì)材料加工的全過程等進(jìn)行虛擬化的實(shí)驗(yàn),其能夠?qū)Ω鞣N材料的加工予以全面把控,從而減少材料的耗費(fèi),達(dá)到節(jié)約成本的目的。
2.2碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械鉆孔技術(shù)
(1)超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)孔技術(shù)。這種技術(shù)融合機(jī)械加工術(shù)和超聲波加工術(shù),該技術(shù)在加工時(shí)主要以原來的切削機(jī)床的運(yùn)作原理為基礎(chǔ),在加工切削刀具上進(jìn)行超聲振動(dòng),這種技術(shù)能夠一定程度上減少對(duì)刀具的摩擦,導(dǎo)致刀具受損的現(xiàn)象,進(jìn)而減少加工成品產(chǎn)生的毛刺或者撕裂的現(xiàn)象。另外,超聲波振動(dòng)鉆孔技術(shù)通過連續(xù)性的切削,不斷進(jìn)行排屑工作,能夠減少由于溫度過熱對(duì)材料造成的損耗,還能夠提高加工的質(zhì)量。(2)螺旋銑孔技術(shù)。其技術(shù)原理就是刀具在運(yùn)行的過程中通過圍繞銑孔中軸線進(jìn)行不斷旋轉(zhuǎn),在靠近軸線后進(jìn)而產(chǎn)生螺旋形軌道。該技術(shù)不僅能夠降低熱量,還在散熱或者排屑方面都具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí),該技術(shù)還能夠滿足不同條件、不同材料規(guī)格的加工,只需要一把刀具進(jìn)行調(diào)節(jié)就能夠達(dá)到加工的要求。另外,技術(shù)人員反復(fù)測(cè)試后建立了比較規(guī)范的預(yù)測(cè)模型,能夠在較大直徑條件下制孔,在減少和降低摩擦力的同時(shí),能夠加強(qiáng)刀具的損傷,提升材料的加工質(zhì)量。但是這種技術(shù)面對(duì)較小單位直徑下的孔進(jìn)行加工還有待完善。
2.3玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械加工技術(shù)
玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料雖然硬度較高,很容易發(fā)生脆裂的現(xiàn)象,但是這種復(fù)合材料具有透明度較高的特征,被廣泛應(yīng)用至工業(yè)和建筑行業(yè)的生產(chǎn)中。本文針對(duì)這一材料進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)需要注意的加工技術(shù)要點(diǎn)。例如:刀具的選擇上盡量選擇金剛石材質(zhì)的刀具或者氮化硼刀具等,這些刀具的使用能夠增強(qiáng)切割的效果和切割的質(zhì)量。
2.4熱塑性樹脂基復(fù)合材料的機(jī)械加工技術(shù)
熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有較強(qiáng)的韌性和抗沖擊性能,同時(shí)還具有抗裂紋擴(kuò)展的能力。機(jī)械加工成型的周期也響度較短,僅僅發(fā)生加熱變軟或者冷卻變硬等變化,可以有效地降低使用的成本。其一,該材料機(jī)械加工成型的技術(shù)主要為熱壓成型技術(shù)。其過程主要是將單向或者浸料按照一定的設(shè)計(jì)比例或者剪裁標(biāo)準(zhǔn)等,并順著一定的方向鋪貼成需要的厚度。在不斷加熱或者加壓后,能夠保障材料固結(jié)后得到成型品。熱壓成型技術(shù)能夠?qū)⒁恍?fù)雜形狀的零件進(jìn)行制備。并且對(duì)于尺寸的控制也相對(duì)較高,生產(chǎn)的效率大大提升。而該技術(shù)熱壓成型的主要因素與支撐框架、熱源和熱壓機(jī)等有著直接關(guān)系;其二,注塑成型技術(shù)。其工藝過程主要是先烘干纖維增強(qiáng)的熱塑性顆粒,再對(duì)進(jìn)料的設(shè)備或者模具進(jìn)行加熱后,能夠?qū)⒗w維材料加熱到一定程度后在壓力的實(shí)施下能夠?qū)⑷廴谖镒⑷氲侥>咧校瑥亩?jīng)過冷卻后得到成型品。其三,纖維纏繞成型。其工藝過程為:材料鋪放的過程中采用熱氣噴槍進(jìn)行加熱,保障熱塑性樹脂能夠按照一定的規(guī)律纏繞在芯模上;固化和脫模后就能夠得到結(jié)構(gòu)件。產(chǎn)品在纏繞過程中需要對(duì)加熱、匹配的纏繞速度等予以重視,以減少樹脂在纏繞過程中發(fā)生的凝固現(xiàn)象,而直接影響到產(chǎn)品的性能。例如:導(dǎo)致層內(nèi)或者層面不再發(fā)生黏連的現(xiàn)象。
2.5金屬基復(fù)合材料的機(jī)械加工技術(shù)
(1)金屬基復(fù)合材料性能主要表現(xiàn)在:金屬基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和高模量等方面的特征,同時(shí)還具有良好的高溫穩(wěn)定性。金屬基體的高溫性能相對(duì)于聚合物來講,性能更為突出。在加上增強(qiáng)材料在高溫的作用下具有很高的強(qiáng)度,在尺寸的把握上、導(dǎo)熱性上、吸潮性上、老化上都具有較好的性能。(2)金屬基復(fù)合材料的機(jī)械加工過程中主要采用三種有成型的方法,其一,液態(tài)法。液態(tài)法主要是由含壓鑄或者半固態(tài)的復(fù)合鑄造;無壓滲透法等構(gòu)成,這些方法的優(yōu)點(diǎn)就是成本較低,一次性就能成功,可進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。其二,固態(tài)法。在制備的過程中為了能夠提高該產(chǎn)品的壓制性和燒制收縮率,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的加工條件、加工環(huán)境等加入液相燒結(jié)組元,整個(gè)制備過程能夠有效增強(qiáng)材料的硬度和耐磨性。其三,噴涂沉積能夠制作出顆粒型金屬?gòu)?fù)合材料,其最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠增強(qiáng)材料的強(qiáng)度,而對(duì)于金屬潤(rùn)濕的要求相對(duì)較低。
2.63D打印滌綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工技術(shù)
在對(duì)3D打印設(shè)備進(jìn)行改造后,通過采用FDM型3D打印機(jī)制備纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。一方面,對(duì)打印工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,目的就是能夠保障滌綸纖維與樹脂基材料能夠更好地熔融在一起。另一方面,對(duì)打印噴嘴進(jìn)行改進(jìn),以確保纖維在樹脂基體中能夠均勻分布,從而增強(qiáng)滌綸纖維的性能。同時(shí),還可以采用SLA型3D打印機(jī)制備纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,在均勻分布后,以減少纖維與纖維之間距離過大造成的分散不均勻的現(xiàn)象,從而弱化了纖維增強(qiáng)樹脂基體力學(xué)性能的效果。
3纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在機(jī)械加工過程中注意事項(xiàng)
3.1不斷加深技術(shù)的改良,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)固有觀念
由于材料的種類不同,加工的方式、加工的工藝等存在很大的差異性。因此在之后的機(jī)械加工過程中,技術(shù)人員需要對(duì)加工技術(shù)不斷改良,在對(duì)原有固有的傳統(tǒng)觀念進(jìn)行深化,不斷采用有效的加工方法對(duì)加工技術(shù)等進(jìn)行調(diào)整,以期能夠大大提升纖維增強(qiáng)復(fù)合材料機(jī)械加工的質(zhì)量。
3.2注重對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料切割速度的把控
為了能夠提高這一類型材料的機(jī)械加工質(zhì)量,需要注意切割速度的把控。伴隨著切割技術(shù)的不斷完善,其能夠顯著降低由于切割力度較大而造成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料表面質(zhì)量不佳的現(xiàn)象。一方面,在開展切割作業(yè)時(shí)需要對(duì)速度等進(jìn)行合理把控,避免速度過高或者過慢,造成的材料分層的現(xiàn)象;另一方面還需要提高刀具的質(zhì)量。例如:在技術(shù)改革之后,采用硬度較高的合金鉆頭,以在之后的作業(yè)中能夠鉆取更多的鉆孔。
4結(jié)束語
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有較強(qiáng)的性能,其主要表現(xiàn)在高強(qiáng)度、耗能低等方面,使得纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但是在推廣這些先進(jìn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí),不同的機(jī)械加工技術(shù)有著不同的要求,這就需要在利用這些加工技術(shù)時(shí)需要根據(jù)自身的需求,加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)的改進(jìn),在采用多種實(shí)驗(yàn)方法后,能夠使加工技術(shù)發(fā)揮其應(yīng)有的功能和價(jià)值,進(jìn)而加工出更多完美的產(chǎn)品,從而也為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的推廣等作出一定的借鑒作用。
參考文獻(xiàn):
[1]李小波,孫樹凱.芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械加工實(shí)例研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2019,45(06):47+62.
[2]劉瀏.碳纖維表面處理及其復(fù)合材料性能研究[D].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué),2019.
[3]李志偉,涂俊翔.芳綸纖維復(fù)合材料銑削加工研究進(jìn)展[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,2019,48(02):1-5+10.
[4]史振宇,崔鵬,李鑫,等.基于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的超聲振動(dòng)輔助加工技術(shù)綜述[J].表面技術(shù),2019,48(01):305-319.
作者:馬瑛劍 單位:中航通飛華南飛機(jī)工業(yè)有限公司
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)