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碳纤维复合材料的分层缺陷

日期:2017-05-06 16:37阅读次数:
  对于碳纤维复合材料的加工,由于水射流、激光束等非传统方法还存在很多的局限性,所以传统的钻削工艺仍然是最好的制孔方法之一。而碳纤维复合材料异质性和各向异性的特点,加上钻削本身是一个复杂工艺过程(剪切、滑移和挤出同时并存),容易引起钻孔伤,例如分层、纤维剥离、层间微裂纹、缩孔、剥落、拉毛和热损伤,而分层,是最严重的一种。
碳纤维复合材料加工件
(图示:碳纤维复合材料加工件)
 
  分层在工件的入口侧与出口侧均有发生,会严重影响碳纤维复合材料的强度和刚度,并破坏材料结构完整性,使材料耐久度降低,最终导致它的长期服役恶化。
 
  为了避免产生钻削分层,实际施加的钻削推力值不应超过临界推力值,这个临界推力值可以通过不同的理论(平板弯曲理论、层压板理论)和基于线弹性断裂机制相关约束条件的数学模型(分布载荷模型、集中载荷模型)计算获得。此外试验结果还表明,进给率、钻头直径等参数对分层的形成都有很大的影响。采用支撑工具或在钻削出口侧增加额外的材料层也可以减小分层损伤。
 
  Tsao和Hocheng研究指出,一个已磨损的钻头会引起比较严重的分层,其原因就是由于刀具磨钝而钻削推力增大。刀具磨损取决于刀具几何参数、切削条件、润滑措施以及被加工材料。随钻削孔数的增加,钻头的切削刃逐渐变钝。
 
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