316L网络结构增强ZA8锌合金复合材料的切屑形貌研究

为了探究网络结构增强复合材料的切屑形貌以明确其切削加工机理,对316L网络结构增强ZA8锌合金复合材料和ZA8锌合金进行了切削试验及切削模拟仿真,分析了两者切屑形貌的异同,并着重探讨了复合材料在不同切削三要素下和不同增强体孔径下的切屑形貌变化。结果表明:复合材料的切屑长度和结构完整性显著低于ZA8,试验结果与模拟仿真结果类似,同时随着切削速度和背吃刀量增大,复合材料切屑更容易出现条纹状碎裂和崩碎现象,进给速度对材料的影响则相反。此外,复合材料增强体孔径越小,切屑长度越短,碎裂缺陷越多。

平纹编织碳纤维/Kevlar纤维增强混杂复合材料微宏观切削去除机理研究

由于碳纤维和Kevlar纤维力学性能相差迥异,在C-K纤维混杂增强复合材料(Carbon-Kevlar fiber hybrid composite,CKFH)加工中易产生加工缺陷,比单种纤维复合材料的加工缺陷更难控制。由此,从微观和宏观角度,构建CKFH三维有限元切削模型,分析CKFH的切削去除机理及平纹编织结构对切削过程的影响机制。结果表明,在不同纤维取向下,Kevlar纤维均易产生抽丝拉毛现象,尤其当纤维取向θ=0°/180°时最为明显;纤维取向θ=0°/180°时,切屑多为卷曲片状切屑,纤维取向θ=45°、90°、135°时,两种纤维的断裂相互影响,切削表面、切屑形态均与切削方向存在密切关系,当纤维取向θ=45°时,多为细小片状切屑,纤维取向θ=90°时,切屑多为絮状块状切屑,纤维取向θ=135°时,切屑多为成块状切屑;从碳纤维切向Kevlar纤维时,Kevlar纤维出现松散、抽丝拉毛现象明显,从Kevlar纤维切向碳纤维时,在Kevlar纤维的韧性弯曲区碳纤维发生弯曲脆断、碎裂,易出现凹坑;平纹编织结构对切削应力的传递具有明显的阻断作用,有限元仿真结果与试验观测结果基本吻合。