单向C/E复合材料磨削制孔温度场模型的研究

碳纤维/树脂(Carbon/epoxy,C/E)复合材料制孔过程中,利用'以磨代钻'刀具的制孔质量较高,但由于树脂基体的热力学性能较差,温度场的分布对加工质量具有较大的影响。为研究磨削制孔过程中切削温度场的分布,在对材料热物理特性均匀化处理的基础上,利用有限差分法建立了三维制孔温度场模型,并利用试验对模型进行了试验验证。结果表明,利用所建模型计算所得加工过程中材料的温升情况、制孔出口温度的最大值以及出口温度场的分布均与实际情况具有较高的一致性,所建模型具有较高的精度及可信性。同时,出口温度场的分布呈椭圆形且椭圆的长轴与纤维方向一致。磨削制孔过程中温度场的研究,对确定磨削制孔过程中切削温度对加工缺陷的影响因素具有一定的指导作用,并为C/E复合材料'以磨代钻'制孔新工艺提供了理论依据。

纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进展

纤维增强复合材料具有优良的物理、化学和力学性能,在航空航天、汽车、新能源等高新技术领域应用广泛。相比传统钻铣刀具,磨料工具在纤维增强复合材料制孔时,加工后的分层、毛刺、撕裂及热损伤等缺陷更小,且磨料工具可以稳定加工硬度更高的纤维增强陶瓷基复合材料。首先,综述了纤维增强复合材料在磨削制孔过程中的切屑形成、磨削轴向力、磨削温度等磨削加工机制;其次,探讨了近年来国内外在纤维增强复合材料磨削制孔技术中的制孔加工缺陷及其评价方法;然后,分析了纤维增强复合材料磨削制孔质量及其影响因素;此外,综述了纤维增强复合材料磨削制孔刀具及其磨损机制等方面的研究现状;最后,对纤维增强复合材料磨削制孔加工技术研究进行了总结和展望。