C-C-SiC復(fù)合材料鉆削加工試驗(yàn)研究.pdf

1、C/C-SiC復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有硬度高、密度低、耐腐蝕、抗氧化性能好、優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和熱物理性能等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為新型高溫結(jié)構(gòu)材料和功能材料而在航空航天、汽車等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是C/C-SiC復(fù)合材料力學(xué)性能各向異性、層間強(qiáng)度低，使得其切削時(shí)在切削力的作用下容易產(chǎn)生分層、撕裂、崩邊等缺陷，而且C/C-SiC復(fù)合材料由于基體SiC的存在，其硬度高，容易導(dǎo)致加工刀具的磨損與失效，鉆削加工更嚴(yán)重，是典型的難加工材料。

2、
　　本文以C/C-SiC復(fù)合材料為研究對(duì)象，對(duì)其力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并對(duì)其鉆削過程中產(chǎn)生的軸向力、鉆削孔的質(zhì)量和刀具磨損開展了相關(guān)的試驗(yàn)研究。
　　通過對(duì)C/C-SiC復(fù)合材料性能的測(cè)定及微觀結(jié)構(gòu)的觀察分析，結(jié)果表明:SiC含量較高的C/C-SiC復(fù)合材料，其抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性等性能較低。在同一試樣材料下，當(dāng)壓力方向與碳纖維鋪層方向垂直時(shí)的性能要明顯優(yōu)于壓力方向平行于碳纖維鋪層方向的性能;C/C-SiC復(fù)合材料的斷

3、裂形式主要是脆性斷裂，表現(xiàn)為碳纖維的整齊脆性斷裂、纖維撥出、纖維分離等。
　　利用釬焊金剛石鉆頭與電鍍金剛石鉆頭對(duì)C/C-SiC復(fù)合材料進(jìn)行鉆削試驗(yàn)，研究刀具材料、加工參數(shù)等對(duì)鉆削軸向力的影響。結(jié)果表明:在同一加工參數(shù)下，相比電鍍金剛石鉆頭，釬焊金剛石鉆頭鉆削C/C-SiC復(fù)合材料所產(chǎn)生的軸向力較小;進(jìn)給量對(duì)鉆削軸向力的影響較大，在同一轉(zhuǎn)速下，軸向力隨著進(jìn)給量的增大而增大;在同一進(jìn)給量下，軸向力隨著轉(zhuǎn)速的增大而有下降趨勢(shì);軸向力隨

4、著孔加工個(gè)數(shù)的增加，而呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)。SiC含量較高的C/C-SiC復(fù)合材料鉆削加工時(shí)產(chǎn)生的軸向力也越大;碳纖維鋪層與鉆削進(jìn)給方向垂直時(shí)的鉆削軸向力要明顯小于碳纖維鋪層與鉆削進(jìn)給方向平行時(shí)的軸向力。
　　通過掃描電鏡觀察孔的加工質(zhì)量，對(duì)比了不同加工參數(shù)下孔的加工質(zhì)量，分析得出孔的加工缺陷主要有崩邊、撕裂及分層等?？椎募庸べ|(zhì)量隨著進(jìn)給量的增大，加工質(zhì)量越來(lái)越差;隨著轉(zhuǎn)速的增大，孔的加工質(zhì)量越來(lái)越好，且入口質(zhì)量明顯優(yōu)于出口質(zhì)量。采用

5、釬焊金剛石鉆頭加工孔的質(zhì)量要優(yōu)于電鍍金剛石鉆頭;SiC含量較低的材料加工出孔的質(zhì)量較好;在鉆削參數(shù)為n=5500r/min，f=20mm/min時(shí)孔的加工質(zhì)量最好。崩邊缺陷既與材料本身的加工缺陷有關(guān)，又和材料中碳纖維方向與切削方向的角度有關(guān)。撕裂及分層缺陷主要發(fā)生在孔的出口處，在出口處設(shè)置石墨墊板及采用小的進(jìn)給量可以獲得較好的孔加工質(zhì)量。
　　利用掃描電鏡對(duì)金剛石鉆頭的磨損形貌進(jìn)行觀察，研究了不同參數(shù)下金剛石鉆頭的磨損形態(tài)。結(jié)果表