加工工艺参数对碳纤维增强复合材料层合板制孔质量的影响

发布时间：2021-03-02 17:09

　　为了研究不同的钻孔参数对制孔质量的影响,采取5种不同顶角的刀具（90°、118°、140°、160°、180°）以及不同进给速度对碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced plastics,CFRP）层合板进行钻削实验,将钻孔参数与制孔质量的关系进行拟合,建立了基于分层因子的评价方法,并由此开发一种CFRP钻孔工艺参数知识库系统。通过对不同顶角钻头的轴向力-时间曲线、进给率/顶角-轴向力拟合关系进行分析,并对比不同顶角钻头的扫面电子显微镜（SEM）图象发现:钻头顶角越大,进给率越大则钻削轴向力越大,出口分层缺陷越严重;钻削参数为小顶角、低进给时,出口质量更优异。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(26)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 分层因子示意图

2 钻削轴向力经大量研究表明,钻削轴向力是引起CFRP分层的主要原因,且在钻削过程中主要产生于横刃和主切削刃。图2所示为轴向力FZ的分解图,主切削刃钻削时的作用力对轴向力的影响更大,记为F1,可分解为径向作用力Fh与轴作用力FZ1;横刃与材料接触时起到推挤作用,推挤力大小主要受其长度影响,记为FZ2;材料所受总轴向力为FZ=FZ1+FZ2。

表1 CFRP基本力学性能参数Table 1 Basic mechanical properties of carbon fiber composites 材料型号 纤维体积分数vf/% 泊松比ν 弹性模量E1/GPa 能量释放率GIC/(J·m-2) USN 15000 0.60 0.3 181 240图4 试验装置

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像处理的碳纤维增强树脂基复合材料固化压力-缺陷-力学性能建模与评估[J]. 李树健,湛利华,周源琦,蒲永伟.  复合材料学报. 2018(12)
[2]CFRP与钛合金叠层制孔钻头横刃结构优化[J]. 张云凯,郑耀辉,高云峰,张钊,肖雪琦.  工具技术. 2017(03)
[3]切削参数对碳纤维复合材料制孔质量的影响[J]. 徐银超,陈浩,曾滔,章伟,陈康华,王社权,陈响明.  硬质合金. 2016(05)
[4]双顶角钻头钻削CFRP复合材料的刀具磨损机制[J]. 钱宝伟,刘巍,贾振元,付饶,白玉,何春伶.  复合材料学报. 2017(04)
[5]基于CFRP层合板钻削轴向力时变曲线的钻头几何形状分析[J]. 贾振元,何春伶,付饶,王福吉,王小楠,钱宝伟.  复合材料学报. 2016(12)

硕士论文
[1]碳纤维增强复合材料钻削温度与孔质量试验研究[D]. 蔡建国.福州大学 2014



本文编号：3059622