各種復(fù)合材料的機械加工特點論述
2016-01-15 來自: 青州邁特科創(chuàng)材料有限公司 瀏覽次數(shù):967
一、玻璃鋼
玻璃鋼是玻璃纖維增強熱固性樹脂基復(fù)合材料的俗稱,屬難切削材料。玻璃鋼有酚醛樹脂基、環(huán)氧樹脂基、不飽和聚酯樹脂基等。玻璃纖維填料的主要成分是SiO2,堅硬耐磨,強度高,耐熱,比木粉作填料的塑料可切性差。樹脂基體不同,可切削性也不相同。環(huán)氧樹脂基比酚醛樹脂基難切削。試驗證明,切削玻璃鋼的刀具材料以高速鋼磨損嚴(yán)重,P類及M類硬質(zhì)合金磨損也大,以K類磨損小。K類中又以含鈷量少的K10耐磨損,而用金剛石或立方氮化硼刀具切削加工玻璃鋼,可大大提高生產(chǎn)效率。選擇刀具幾何參數(shù)時,對玻璃纖維含量高的玻璃鋼板材、模壓材料和纏繞材料,使r0=20~25°;對纖維纏繞材料,使r0=20~30°。由于玻璃鋼回彈性較大,后角要選大值,使a0=8~14°;副偏角小些,可降低表面粗糙度,精車時為6~8°。加工易脫層、起毛的卷管和纖維纏繞玻璃鋼,應(yīng)采用6~15°刃傾角。切削時v=40~100m/min,f=0.1~0.5mm/r,aP=0.5~3.5mm,精車時aP=0.05~0.2mm。
二、熱塑性樹脂基復(fù)合材料
熱塑性樹脂基復(fù)合材料機械加工的基本加工特點是:
1)加工時加冷卻劑,以避免過熱,過熱會使工件熔化;
2)采用高速切削;
3)切削刀具要有足夠容量的排屑槽;
4)采用小的背吃刀量和小的進給量;
5)車刀應(yīng)磨成一定的傾角,以盡量減少刀具切削力和推力;
6)熱塑性復(fù)合材料鉆孔應(yīng)用麻花鉆;
7)應(yīng)采用碳化鎢或金剛砂刀具,或用特殊的塑料用高速具;
8)工件***適當(dāng)支承(背部墊實),以避免切削壓力造成的分層;
9)精密機械加工時,要考慮塑性記憶和加工車間的室溫;
10)刀頭和刀具要鋒利,鈍刀具會增加工件上的切削力。
三、金屬基復(fù)合材料
金屬基復(fù)合材料(MMC)的特點是成型性能好,一次成型后已基本能滿足使用要求。但是隨著復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,特別是MMC在工業(yè)及宇航領(lǐng)域中的應(yīng)用,對這種材料的加工和精加工日趨重要。例如美國制造的大型SiC/Al板材,需采用噴水切割并用標(biāo)準(zhǔn)鋼連接件固定在金屬基復(fù)合材料梁上,戰(zhàn)術(shù)上用的體積百分比為25%SiC顆粒增強2124鋁基復(fù)合材料的擠壓毛坯***采用金剛石刀具加工后才能應(yīng)用,這樣就相應(yīng)產(chǎn)生了水切割、鉆孔、車削等二次加工工藝。
傳統(tǒng)的切割、車削、銑削、磨削等工藝一般都可用于MMC,但是刀具磨損較嚴(yán)重,往往隨著增強材料體積分?jǐn)?shù)和尺寸的增大而加劇。且大顆?;蚶w維抵抗脫落的能力較強,因而刀具所受應(yīng)力較強。因此,對于一些單纖維增強的MMC,往往***用有金剛石尖或鑲嵌有金剛石的刀具。對于短纖維或粒子復(fù)合材料,有時也采用碳化鎢或高速鋼工具。增強體的強度對刀具的磨損也有影響。一般增強體的強度越高,切削加工就越困難。研究發(fā)現(xiàn),碳化硅晶須增強的鋁基復(fù)合材料要比其它鋁基復(fù)合材料難加工。對于多數(shù)MMC,使用銳利的刀具,合適的切削速度,大量的冷卻/潤滑劑和較大的進刀量,可以得到很好的效果。一般來說,金剛石刀具要比硬質(zhì)合金及陶瓷刀具好,可更適用于高速車削。反過來,如果使用碳化物刀具,若車削速度低,則刀具壽命長。線鋸也可用來割MMC,但一般速度較慢,只能切直線。
由于復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料有著不同的特點,所以復(fù)合材料的切削加工與金屬材料有著本質(zhì)的區(qū)別,因此不能將從加工傳統(tǒng)材料中獲得的經(jīng)驗和知識直接應(yīng)用于復(fù)合材料的加工,***通過新途徑對其加工性能進行研究。