PCD刀具對于航空航天碳纖維復合材料(CFRP)的加工應用


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航天航空近幾年的迅速發(fā)展已逐漸讓其成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。無論是民用還是軍事領(lǐng)域,碳釬維復合材料(CFRP)的出現(xiàn)為飛機制造帶來了革命性的變化。碳纖維復合材料的新型飛機比傳統(tǒng)飛機表面更平滑、均勻,高速飛行時遇到的空氣阻力大大減少,時速也會隨之得以提升。最重要的是,碳釬維復合材料(CFRP)具有較高的比強度、比剛性,輕量化效果十分明顯,這種材料比鋼鐵材料輕50%,比鋁材輕30%,受到國內(nèi)外飛機制造企業(yè)的廣泛關(guān)注。
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碳釬維是由含碳量較高,在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維,經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成。然后,以碳纖維或碳纖維織物為增強體,以碳或石墨化的樹脂作為基體進行復合。復合以后的這種材料我們稱之為碳纖維復合材料(CFRP),其具有以下的特點:
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1、高強度(強度是鋼鐵的5倍)?
2、出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)?
3、出色的抗熱沖擊性?
4、低熱膨脹系數(shù)(變形量小)?
5、熱容量?。ü?jié)能)?
6、比重小(鋼的1/5)?
7、優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能
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目前,碳纖維已被公認為替代鋁合金制造飛機的理想材料。但是,碳纖維復合材料(CFRP)對于機加工來說比較難切削,主要是因為其高硬度、低層間剪切強度和低導熱性。其加工難點在于切削時易產(chǎn)生的分層和損壞會對刀具的壽命產(chǎn)生較大的影響,所以解決碳纖維復合材料(CFRP)的切削問題必須要先解決刀具的使用壽命。
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經(jīng)過一系列機加工的實驗驗證發(fā)現(xiàn),用聚晶金剛石刀具(PCD)進行切削,可以使碳纖維復合材料(CFRP)的表面質(zhì)量大幅提升,能夠推進以車代磨,提高生產(chǎn)效率,是較為理想的刀具。
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案例
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加工碳釬維復合材料(CFRP)機翼部位。航空企業(yè)通常對加工的零件采取保密方式。原方案為針對復合材料加工專用的硬質(zhì)合金立銑刀,采用干切加工的方式,零件表面粗糙度要求達到Ra1.2μm。
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威士采用PCD焊片的銑刀進行加工,相比于原方案,線速度提高了81%,每轉(zhuǎn)進給量提高了42%,加工工藝和切削余量保持不變。結(jié)果我司刀具壽命能夠達到硬質(zhì)合金刀的5倍,且加工效率也得到顯著提升,加工表面質(zhì)量更優(yōu)。
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來源:http://www.wss.com.cn/news/417.html?lang=zh-cn