提高木材加工质量的几种解决方案

木材产品的需求无论是国内还是国外都是很大的,但是所有的木材产品都应该重视质量。目前来说在木材加工方面存在着很多影响质量的因素,本文主要给大家介绍提高木材加工质量的几种解决方案。

1、加强员工职业技术能力

木材加工的整个过程中工作人员的职业技术水平直接影响着木材加工的质量,工作人员技术娴熟则出现加工失误的概率较低,反之则容易出现失误导致产品质量的降低,那么提高工作人员的职业技能很有必要。

需要提升的有两点,对于木材的鉴别能力和对木材加工的加工能力。在鉴别木材方面需要提高员工的理论知识,组织对员工对木材结构、特性、环境等方面进行学习,只有提高了员工的理论知识才能提高对于木材的鉴定能力,更加稳定准确的检验出采购原料的质量为木材成品质量打下基础。

在加工作业方面则增加员工的熟练度,将加工经验进行总结并且交流学习,提高工作人员的加工娴熟程度降低员工的失误率。加强培训的同时对员工进行考核,考核员工的专业与职业技能建立有效的奖惩制度。同时企业的相关科研人员可以根据自身知识编写出木材学方面的技术书籍,使普通员工也能通过学习掌握一些专业知识,有效的提高专业知识和员工的职业技能水平。与此同时在员工的技术水平提高后也要提高员工的工作素养,使员工维持良好的工作心态有效降低失误率,令木材生产水平不断提高也能切实提高企业工作效益,利用有效的资源创造更多的价值。

2、提高木材采伐及加工水平

木材采伐是木材加工的第一道工序也是原木的产生方式,这道工序决定了木材成品的品质上限,影响着木材加工的所有后续工作,维持稳定高效的采集就能更好的保证原木的质量。采伐地区树木的集材工作对于原木的影响较大,因此需要找到最适合的采伐区域进行采伐工作,同时采用对林地伤害较小的器械进行采伐。同时在保障员工的安全伐木前提下有效地控制树木的导向,确保树木倒落在平整无尖硬等会造成树木劈裂、搭挂现象的安全地带,避免在采伐过程中出现由于采伐顺序不当而出现的树木砸伤、炸断等问题,也容易造成安全事故的发生。

3、研制低损耗检测技术

有些木材从表面来鉴别并没有什么缺陷,实际内部却存在着一些损耗,在实际加工过程中才发现这些问题,而这个时候虽然发现了问题木料已经被消耗掉了。而目前大多采用锯制木材的方式来检查木材是否存在问题,这种方式虽然没有错误但对于木材的消耗比较严重,因此需要研发并采用低损耗的检测技术来检测原木的质量,才能有效减少木料的浪费问题。

总之木材加工需要切实的提高木材的加工技术,完善员工的技术技能水平、研制更佳的加工技术,在木材采伐、集材、加工的每一步都需要制定详细而周密的计划,从而安全高效地进行木材加工提高成品质量。随着时代的发展与科学技术水平的提高,如何更好的完善木材采伐加工质量也是需要不断研究的课题。

碳纤维制品加工需注意事项及难点分析

碳纤维复合材料具备优秀的机械性能目前应用范围较为广泛,其材料本身力学性能突出,所以对于制品的加工也存在一定的问题,现在对于碳纤维制品多采用CNC数控加工来进行一些打孔、切割等加工步骤,本文我们一起来了解一下碳纤维制品加工过程中需要注意哪些问题,以及碳纤维制品加工的难点和原因。

碳纤维制品加工需注意事项

目前碳纤维的主要应用形式是与树脂融合的碳纤维复合材料,由于树脂的强度没有碳纤维那样突出,所以对加工的难度有了一定的缓和,但是在加工过程中会面临到过热的温度会使树脂软化,这样对于整个碳纤维制品都会造成难以修复的缺陷。我们了解到碳纤维本身的力学性能突出,特别是拉伸强度、硬度均要优于多数结构材料,但是其脆性较大,在加工时需要格外注意这一问题。

在对碳纤维制品进行加工时产生的热量不仅容易使树脂软化,对于加工刀具的损耗也非常严重,所以在刀具的选择上也需要慎重。如果结构件有装配的要求那么就需要进行钻孔操作,在钻孔过程中要注意分层的问题,在加工过程中要适当降低推进力度降低分层撕裂等缺陷。

碳纤维制品加工需注意事项难点及其原因

目前碳纤维制品的加工方法主要包括车、铣、磨、钻等,加工方法简单,工艺成熟设备投入少等特点,钻孔是一种常用的加工方法,碳纤维复合材料的力学性能十分突出,这是它显著的优点,但是在加工过程中由于其硬度大对于刀具的磨损也非常快,还会产生一定的切削热,一旦温度过高容易灼烧材料。

碳纤维是一种各向异性的结构材料层间强度较低,在进行加工的过程中容易产生分层缺陷,并且出口处容易产生撕裂等不良现象难以保证加工精度,同时加工效率较低加工过程中产生切削等缺点。

碳纤维复合材料的强度高,其抗拉强度、弯曲强度、刚度、剪切强度均要优于多数结构材料,所以在碳纤维加工过程中对于加工工具有着一定的要求,容易造成刀具的磨损。碳纤维不同于其它结构材料,其具有各向异性的特性,不同方向的性能有所差异,例如垂直纤维的强度突出,所以在加工过程中存在一定的问题。碳纤维复合材料力学性能突出,所以能够起到增强的作用但是其脆性较大,在进行钻孔操作时应力集中在一个点上容易引起劈裂和分层等缺陷。

在碳纤维加工过程中常用的加工方法有车削,此种方法应用较多也最为基础,再有就是铣削加工,是对碳纤维制品再加工的一种方法,还有就是当制件需要进行装配时需要进行钻孔操作。

本文主要介绍了碳纤维制品加工需注意事项及难点,希望通过本文的讲解大家能够对碳纤维制品加工有更多的认识。

碳纤维制品加工过程中脱模剂的重要性

碳纤维复合材料在发挥强度大、质地轻、工艺不同的基础上,会根据应用对象的差异或者不同材料的特性以及应用不断进行衍生发展,从而尽可能地发挥出碳纤维所具备的特殊性能。接下来小编给大家说说碳纤维制品加工过程中脱模剂的重要性。

1、高温模压成型

首先将碳纤维复合材料脱模剂涂刷在模具上,然后将碳纤维的预浸料放置于上下模具之间,闭合模具时再将模具放置于液压台上进行高温高压成型操作,使树脂固化后再取下碳纤维制品。这种成型技术具有高效、产品质量好、精度高等优点,适用于强度高、批量生产的复合材料产品的成型。

高温模压成型工艺虽然已经有很长的应用历史了,但在国内仍然处于一种应用性非常强的碳纤维成型工艺,在工业构件制造方面是无可替代的。由于纤维浸润性好、树脂含量可控、使用寿命长,因此制品尺寸精准成型周期短以及强度表现优异等良好生产环境下,工厂的年产量至少能满足5~8万件。广泛应用于高铁内外部和航天航空等领域。

2、手糊成型

在模具表面涂抹脱模剂喷上胶衣,将剪裁好的碳纤维预浸布铺在模具表面上,然后刷上树脂类的产品,达到所需要的一定厚度时就进行成型固化,最后脱模处理。

在技术发达的今天手糊工艺仍然能立足市场,其广泛被应用在石油化工容器、贮槽、汽车壳体等领域。但手糊工艺主要还是有赖于工人,所有一般生产出来的产品质量都不稳定而且生产效率低。

3、热压罐成型

首先在模具表面刷层脱模剂,然后将单层预浸料按预定方向铺叠成的复合材料坯料放在热压罐内,用吸胶毡、多孔防粘布(膜)、透气毡覆盖,并密封在真空袋内。再在一定压力和温度下抽去真空完成固化。热压罐成型是一种能承受和调控温度、压力范围的专用压力容器。广泛应用于制造飞机舱门、机载雷达罩、整流罩、机翼、支架、尾翼等领域

4、缠绕成型

将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上,然后固化、碳纤维复合材料脱模剂成为复合材料制品的工艺。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点,可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。

通过本文对碳纤维制品加工过程中脱模剂的重要性的讲解,大家是否对碳纤维制品加工成型和脱模剂有所了解了呢?

碳纤维加工织物预浸料质量生产工艺介绍

预浸料是在严格操控的条件下用树脂基体浸渍接连纤维或织物制成的树脂基体与增强体的组合物,是制作复合资料的中心资料可直接用以制作各种复合资料构件。本文小编给大家介绍下碳纤维加工织物预浸料质量生产工艺。

一、预浸料质量要求

预浸料是复合资料功能的根底,其质量好坏直接关系到复合资料的质量,复合资料成型时的工艺功能和力学功能取决于预浸料的功能。因而预浸料对复合资料的应用和发展具有重要意义。一般对预浸料的根本要求如下:

  1. 树脂基体和增强体要匹配:增强体外表通过处理和树脂要根本相容,这样复合资料才可能具有优秀的层间强度。
  2. 具有适当的黏性和铺覆性:黏性也不宜太大以便铺层有误时,可以分隔重新进行铺贴,而又无损预浸料。另一方面黏性也不能太小,假如黏性太小在工作温度下两块预浸料则无法张贴在一起,因而无法服帖地张贴在模具上,去掉外力后就会反弹从模具脱开。
  3. 树脂含量误差应尽可能低:至少应操控在±3%以内,以保证复合资料纤维体积含量和力学功能的稳定性。特别对错吸胶预浸料树脂含量误差最好能操控在±1%以内。
  4. 蒸发分含量尽可能小:一般操控在2%以内,旨在下降复合资料中的孔隙含量以进步复合资料的力学功能。首要承力构件预浸料的蒸发分含量要求操控在0、8%以内。
  5. 储存寿数要长:一般要求室温下的黏性储存期大于1个月,-18摄氏度下大于6个月,旨在满足复合资料铺贴工艺和力学功能要求。
  6. 固化成型时有较宽的加压带:即在较宽的温度范围内加压,均可获得期望的复合资料构件而对功能则无明显影响。
  7. 具有适合的活动度:层合件用预浸料的树脂活动度可适当大一些,以便树脂均匀分布并渗透增强资料;夹层结构面板用预浸料的树脂活动应比较小,以使面板和芯材能牢固地结合在一起。

二、预浸料运用特点

  1. 可操控增强体含量和排列;
  2. 易于铺层;
  3. 预浸料浸渍彻底,无气泡,可出产出优质外表产品;
  4. 出产期间比较安全;
  5. 制作工序较多,成本贵重。

三、预浸料出产工艺

出产预浸料便是用树脂浸渍纤维(或织物)的进程,运用出产工艺碎树脂基体类型不同而异。

热固性树脂基体预浸料方法是现在比较老练的一种工艺。热固性树脂基体预浸料现在首要分为两种工艺:溶液浸渍法和热熔法。这两种工艺各有利弊相互弥补。估量未来这两种出产工艺将会一起存在,以习惯不同需求但热熔法愈来愈遍及。国外对热熔法出产则完成了工艺进程的自动监控,在制模阶段运用计算机操控胶膜厚度然后保证了树脂含量的均匀度。

关于碳纤维加工织物预浸料质量生产工艺就介绍到这里,通过本文的讲解相信大家对于预浸料的质量和工艺都有了更多的了解。

碳纤维加工打孔工艺难点及相关的解决方法

碳纤维复合材料因其优越的性能被众多高科技行业所青睐,单由于其硬度大和强度高等特点在制品加工的时候确困难重重。很多碳纤维部件会有打孔的需要,尤其是大型设备部件上,想要打孔却无法机械加工必须要手工打孔,这样难度就更大了,因为大部分炭纤维制品是一体成型结构,稍有不慎便会损坏整个部件造成严重的经济损失。本文就简单的介绍下碳纤维加工打孔工艺难点及相关的解决方法。

由于碳纤维复合材料是一层层的碳纤维布和树脂复合而成,虽然纤维方向的拉伸强度高但是层与层之间的粘合强度并不太高,受力的时候出现应力相异。进行打孔的时候很容易出现分层、撕裂、烧焦软化等情况。在进行人工打孔的时候对于力量的转速更加难以控制,诸多不稳定的因素的情况下很容易将制品破坏,这种对制品的损伤要比机械加工严重的多,容易导致整体报废。生产大部分的时候需要很大的成本同时上面的打孔要求也更多,所以手工给碳纤维复合材料打孔风险很高,需要专业的人员和技术。

在对碳纤维复合材料打孔过程中高强度的碳纤维会让钻机严重磨损和高热量,所加工的部件会受到很大的切削力,容易分层。人工打孔的时候对钻头转速和推进力度的调整会直接影响轴向力,在加工的过程中转孔快要钻透的时候要降低推进力度,减低出口出的撕裂情况。

在进行打孔的时候操作者需要注意保持钻头垂直,钻头中心不可偏移需要精细把控,尤其是钻透的时候头部切削的材料突然减少,会让给进量增大引起严重撕裂。

人工钻孔需要大量的操作经验才能降低损坏率,不过从一些外部准备上也能降低皮损率,常用方法有:

  • 钻头的选择,加工碳纤维复合材料最好选择硬质钻头,金刚石、硬质合金材料均可,这样可以缓解磨损带来的钻头钝化降低轴向力。
  • 钻削工具要选择质量较好,性能稳定的工具,在加工的时候能准确的把控给进速度。
  • 在加工之前对要加工的制品周边进行固定支撑,减少加工时的震颤。 以上便是对碳纤维复合材料打孔加工难点及解决方法的介绍,希望能对碳纤维行业的从业者提供帮助。如果大家在实际的操作中遇到这个问题,可以参加本文提到的几个适用方法。

碳纤维加工模压成型工艺的步骤

碳纤维加工模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内,经加热加压固化成型的方法。下面为大家介绍碳纤维模压成型工艺的步骤:

嵌件放置

嵌件一般由金属制成可对制品起增强作用,使用嵌件的制品力学性能提高较大。也有的是为了给制品赋予导电、导热特性或者其他功能特性而加入嵌体。嵌件放置前,进行预热为佳。通常是用手放置嵌件,放置位置要准确、稳定,若是小型嵌件亦可用钳子或镊子安装。一件制品可以用一个嵌件也可放置几种不同的嵌件,其位置不得放错不得歪斜,一定要使嵌件稳定,必要时应加以固定防止位移或脱掉,否则达不到使用嵌件的目的反而会造成制品的报废甚至会损害模具。

加料

 加料量的精确度会直接影响制品的尺寸与密度,应严格加以定量,将物料均匀地加入型模槽中。定量加料法有:重量法、计数法和容量法。重量法准确但较麻烦,多用于尺寸要求精确和难以用容量法加料的物料,如碎屑状、纤维状物料。容量法不如重量法准确,但操作方便一般用于粉料计量。计数法只用于预压物料加料。

合模

合模分为凸模未接触物料前,需低压(1。5—3。0MPa)快速,这样可以缩短周期和避免塑料发生变化,当凸模接触物料之后应开始放慢闭模速度,改用高压(15-30MPa)慢速,以免损坏嵌件并使模内空气排出。

排气

为了排除模内空气、水气及挥发物,在模具闭合后有的还需要将模具开启一段时间,这个过程称为排气。排气操作应力求迅速,一定要在物料尚未塑化时完成。否则物料硬化而失去可塑性,此时即使打开模具也排不了气,即使提高温度和压力也不可能得到理想的制品。排气可以缩短固化时间而且能提高制品的力学性能和电性能。

固化

物料从流动态变成坚硬的不熔不溶状态的过程称为热固性树脂的固化。固化速度的快慢取决于树脂中低相对分子质量组成向高相对分子质量产物转化的速率,即固化速度与树脂的分子结构有关。

保压时间

树脂在模内固化的过程始终处于高温和高压之下,从开始升温、加压、到固化至降温降压所需要的时间称为保压时间。保压时间实质上就是保持温度和压力的时间,它与固化速度完全一致,保压时间过短,即过早地降温降压会导致树脂固化不完全,降低制品的力学性能和电性能以及耐热性能。同时制品在脱模后会继续收缩而出现翘曲现象。

脱模

脱模通常是靠顶(出)杆来完成的,带有成型杆或某些嵌件的制品应先用专门的工具将成型杆等拧脱,而后再进行脱模。

清理模具

由于模压时可能在模具里留有一些残存的物料及掉入飞边,所以每次模压后必须将模具清理干净,如果模具上附着物太牢可以用铜片清理也可用抛光剂拭刷等,清理后涂上脱模剂以便进行下一次模压。

关于碳纤维加工模压成型工艺的步骤就介绍到这里,可以看到想要产品的质量好,那么就必须严格按照这些步骤来执行。

碳纤维管卷制加工及碳纤维铺层设计

碳纤维管作为基础碳纤维制品在多个领域中取得应用,像一些体育器材类的球杆还有支架等结构件都应用到了碳纤维管。碳纤维管应用较多的成型工艺是卷制成型,本文小编给大家具体来介绍一下碳纤维管卷制加工及碳纤维铺层设计。

在制作碳纤维管之前需要将准备工作做好,根据所需管材的规格以及要求裁好所需预浸料以及选好合适的内芯模具,将模具擦拭干净接着在模具上涂上一层脱模剂方便之后的脱模。这些做完之后就可以进行卷管了,先将预浸料的两端粘贴到模具上,然后利用卷管机的热压原理将预浸料均匀的卷制到内芯模具上,一层一层的卷制,当所有预浸料都卷制完毕后再在最外层碳纤维预浸料的表面上裹上一层薄膜(OPP),接着送入高温固化炉中,在一定时间的高温环境下固化成型。之后再把裹上的OPP撕掉就得到了碳纤维管的毛坯。

一般对于碳纤维管的毛坯还要进行一些后加工处理才能够得到最后的碳纤维管,一般我们需要对管材进行喷漆处理,使得管材表面更加光整平滑。然后要切去两端不平整的部分保证管材的尺寸。

考虑到成型的问题碳纤维通常不会单独使用,而是与树脂等基体材料构成碳纤维复合材料,其中碳纤维主要起到承载的作用,而树脂是起到连接碳纤维以及传递载荷的作用。碳纤维的力学性能十分突出,并且能够通过合理的铺层设计尽可能的发挥出优势。

选定各个区域的连续纤维的宽度对纤维方向的一致性具有一定的影响,并且宽度越大其偏离也越大,表面纤维方向的一致性较差。同理选定各个区域连续纤维的宽度对纤维连续性和短纤维的均匀性也要影响,此竞度纤维方向的偏离会影响到连续纤维的量,与纤维之间能滑移情况的连续纤维量偏差大,表明纤维连续性差短纤维的均匀性也差。

铺叠所用的材料是预浸料,由于纤维具有宽度,不能完全按照理想的纤维路径进行铺放,因此按照理想路线进行相似处理,将铺层分成条状铺叠。为了减少固化过程中的变形,整体的铺层顺序应该遵循对称性。碳纤维复合材料结构中承载的关键是连续和绷紧,如果在预浸料的边缘出现大量断裂的纤维这将不能传递载荷。

本文重点介绍了碳纤维管卷制加工及碳纤维铺层设计,可以看到碳纤维产品加工工艺是很讲究的,当然也唯有如此才能确保产品的质量。

碳纤维管的加工成型方法

在碳纤维管加工成型是很重要的步骤,如果这个阶段的工作没有做好,那么就会直接影响到成品的质量。那么碳纤维管加工成型是怎么做的呢?下面就介绍下碳纤维管的加工成型的三种常见方法。

缠绕成型法:将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上,特别适用于制作圆柱体和空心器皿。

挤拉成型法:先将碳纤维完全浸润,通过挤拉除去树脂和空气然后在炉子里固化成型,这种方法简单适用于制备棒状、管状零件等;

真空袋热压法:在模具上叠层并覆上耐热薄膜,利用柔软的口袋向叠层施加压力并在热压罐中固化。

在碳纤维管的实际加工过程中,最基本的加工成型方法是缠绕法,这种方法易于实现机械化、自动化,比起其他方法具有劳动条件好、劳动强度低、产品质量稳定、生产成本低等特点,所以应用十分广泛。具体方式又称为湿法缠绕,即将浸胶后的碳纤维集束在一定张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法。其原理是采用卷管机上的热辊使预浸料软化,熔化预浸料上面的树脂胶粘剂。在一定张力下在辊的旋转操作过程中,利用辊和心轴之间的摩擦将预浸料连续卷到管芯上,直至所要求的厚度然后通过冷辊冷却定型。根据成型工艺中预浸料的上料方法,可分为手动上料法和连续机械方法。缠绕线型的方法是保证碳纤维缠绕产品质量的重要前提,管道的使用情况不同缠绕线型也不同,具体线型有环向缠绕、纵向平面缠绕和螺旋缠绕三种。

缠绕成型法的基本操作过程是:首先清理辊筒,然后热辊加热到设定温度调整预浸料张力。在辊筒上不施加压力,将引布先在涂有脱模剂的管芯上包绕一圈,然后放下压辊将引头布在热辊,同时将预浸料拉出来,贴在加热部分头布与引头布相搭接。引头布的长度约为800-1200mm,视管径而定,引头布与胶布的搭接长度,一般为150-250mm。在卷制厚壁管时,在正常运行时将芯模的旋转速度适当加快,靠近壁厚度设计放慢速度以达到设计厚度,切断胶布。然后在保持压辊压力的情况下,继续使芯模旋转1-2圈。最后提升压辊测量管坯外径,合格后从卷管机上取出送入固化炉中固化成型。

关于碳纤维管加工成型的问题,本文具体介绍了三种常见且实用的方法,通过本文的讲解大家应该对碳纤维管加工成型有所了解了吧。

碳纤维管材的特点优点及规格介绍

碳纤维管材是用得较多的材料,但是很多人对于碳纤维管材的认识并不多,为了让大家对碳纤维管材有更多的了解,本文小编就给大家具体介绍下碳纤维管材。

一、碳纤维管材的特点

卷绕成型特点为内层为碳纤维布铺层,可设计任意角度进行铺层,由于理论计算在0°,90°,45°可达到强度有效值的最大值,故大多数厂家铺层角度都为这几个角度。再根据强度要求计算出铺层层数,进行卷绕固化便可以得到强度良好的管材。因此大众与企业选择优良管材时最好选择有专利与研究机构对接的企业,因为这些企业有着强大与前沿的表面改性技术与经验,并且生产人员且都是经验丰富高技术人员,这些厂家生产的管材优良且有着成本管理,每一个产品都会经过机器的检测与扫描,并且被破坏的样品会进入研究院进行碳纤维的修复研究,保障每一个产品造之有术用之有方。

二、碳纤维管材的优点:

重量轻强度高:碳纤维管材密度小重量轻,其比重仅是钢材的四分之一,但是其抗拉强度很高,强度是钢材的6-12倍可达到3000MPa以上,与塑料制品相比其强度是塑料制品的几十倍。碳纤维管材轻质高强的特性,使其在运输和施工安装都具有显著的优势。

耐腐蚀抗老化使用寿命长:碳纤维材料能耐酸、碱、盐、部分有机溶剂及其它腐蚀性侵蚀,在防腐蚀领域有其它金属无法比拟的优越性,除此之外其还有较好的耐水性和抗老化性,因此无论在腐蚀性的环境、恶劣的气候还是潮湿的环境中,碳纤维管材的使用寿命都可达到25年以上。

表面光滑美观可设计性强:碳纤维管材是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤(缠挠)而成。在制作过程中可以通过不同的模具生产出各种型材,如不同规格的碳纤维圆管,不同规格的方管,不同规格的片材,以及其它不规则异型材,具有一定的设计性。经过打磨喷漆其表面显得光滑美观,在制作过程中也可以包3K进行表面包装美化。

三、碳纤维管材的规格:

碳纤维管材的型号规格多样,按成型工艺不同可以分为拉挤管和缠绕管;按纹路不同可以分为平纹、斜纹和纯黑;按表面处理不同可分为亮光、哑光;按形状不同可以分方管、圆管和异形管,其中异型管包括椭圆管、工字管、半圆型管等。

本文具体介绍了碳纤维管材的特点优点及规格,相信通过本文的讲解大家对碳纤维管材的各个方面会有比较多的认识。

碳纤维复合材料加工原理以及为什么难加工

随着各行业对材料轻量化和卓越性能的追求,碳纤维及其复合材料的应用越来越广泛,目前还没有大批量应用的原因主要是成本和生产效率的问题。本文给大家介绍下碳纤维复合材料加工原理以及为什么难加工。

碳纤维复合材料加工原理

纤维取向

纤维取向在 CFRP 工件和刀具接触面的相互作用中会产生重大影响,切屑形成和纤维取向密切相关。CFRP 工件和刀具接触面的断裂是由刀尖所施加的压力导致的。在多种纤维取向方面,共有3 种切削机理:

(1)纤维的断裂沿着纤维和基体接触面的方向,即纤维取向是0°。

(2)刀具剪切时方向垂直于纤维轴,纤维取向为75°。

(3)纤维取向为 90°甚至负角度,纤维方向角度 30°、60°、90°是最关键的方向,它们会导致大的切削力和集中磨损及工件破坏,通过增加刀具后角值可以有效地减小进给推力。

切削热

CFRP的切削过程是碳纤维断裂和基体材料去除的复杂过程,工件和切削刀具之间摩擦升温,甚至引起刀具高温软化或分解。CFRP导热性较差所以在切削过程禁止使用冷却液,致使产生的切削热不能快速散出,从而将热量传到切削刀具上,加剧了切削设备的磨损使其使用寿命大打折扣,同时使工件的表面热量更加剧,影响复合材料表面成型降低了复合材料使用中的性能。

复合材料切削热的研究主要集中在切削温度的测量方法上,国内外很多学者采用红外测温仪、热像仪或者埋入热电偶等方式对碳纤维复合材料的切削温度进行测量研究。

刀具磨损机理

CFRP属于难加工材料,主要原因是其对刀具的磨损非常迅速。加工进程中对刀具的磨损机理为:工件在刀具上被加工时二者表面接触大,在加工过程中长期的磨损震动,使刀具上的硬质颗粒偶有脱离从而形成了所谓的刀具磨损。

磨损类型大致可分为刀具破坏和磨损,按照磨损的位置不同磨损又可分为刀尖磨损、刀具侧面磨损、刀具边缘破坏和边缘磨损。

影响刀具磨损的因素有很多,主要包含加工工艺参数、刀具几何形状和材料等。在CFRP切削过程中工艺参数(如切削速度、进给速度、纤维取向等)会显著地影响刀具磨损。一般而言切削速度增加会加剧侧面磨损。刀具几何形状和材料对加工表面、切屑形成、切削力和刀具磨损有着显著的影响。

碳纤维复合材料为什么难加工

碳纤维增强复合材料(CFRP)在加工过程中,基体和纤维存在较为复杂的内部相互作用,使其物理特性与金属有较大区别,CFRP密度远小于金属而强度大于绝大部分金属。因为CFRP的不均匀性,在加工过程中往往会出现纤维拉出或基质纤维的脱离;CFRP 具有较高的耐热性和耐磨性,使其在加工过程中对设备的要求较高,因为生产过程中产生大量切削热对设备磨损较为严重。

同时其应用领域的不断扩展要求也越来越细腻,对材料适用性做出要求,对CFRP 的质量要求也越来越苛刻也致使加工成本上浮。

本文重点介绍了碳纤维复合材料加工原理以及为什么难加工,可以看到碳纤维复合材料加工工艺还是很复杂的,当然这些所有的因为也注定了它的加工难度。

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