碳纖維復(fù)合材料制孔缺陷及對策的試驗研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料(CFRP)作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有重量輕、模量高、比強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)低、耐熱沖擊、耐腐蝕、吸振性好等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、航天和國防領(lǐng)域及汽車、電子信息和高速機(jī)械等民用領(lǐng)域。CFRP由于具有強(qiáng)度大、各向異性、導(dǎo)熱性差等特點，尤其是其層間強(qiáng)度低，切削時在切削力的作用下容易產(chǎn)生分層、撕裂等缺陷，鉆孔時最為嚴(yán)重，加工質(zhì)量難以保證，是典型的難加工材料。本文針對碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆削缺陷問題開展了理論分析與試驗研究，對

2、鉆削過程、鉆削力、刀具磨損堵塞等問題進(jìn)行了試驗研究，研究工作和取得的成果如下： (1)通過對碳纖維復(fù)合材料鉆削常見的山口缺陷進(jìn)行實驗觀察與分類，建立了山口缺陷的綜合模型：提出了一種碳纖維復(fù)合材料出口毛刺缺陷按兩種類型分類的思想，即Ⅰ型毛刺和Ⅱ型毛刺兩種類型，對于撕裂和分層缺陷，提出并采用了面積因子方法進(jìn)行評價。 (2)通過單向碳纖維復(fù)合材料的單刃劃痕試驗，對材料的切削機(jī)理、缺陷產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行試驗研究與理論分析。將單向碳纖維

3、復(fù)合材料簡化為二元切削模型，分析了復(fù)合材料在切削過程中的切削變形、切屑形成過程。通過試驗和理論分析的方法研究了切削纖維角、切削速度對切削機(jī)理和缺陷形成的影響規(guī)律。 (3)對碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆削軸向力進(jìn)行了試驗研究，分析了參數(shù)變化對鉆削軸向力的影響；建立了綜合考慮鉆頭直徑、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等因素的鉆削軸向力的力學(xué)模型，通過多元線性回歸的方法建立了具有實用價值的碳纖維復(fù)合材料鉆削軸向力經(jīng)驗公式：通過分析鉆削軸向力與鉆削缺陷特征關(guān)系