高模量树脂基碳纤维复合材料钻孔加工缺陷研究

王宏博 唐珊珊

摘要：对于碳纤维材料来讲，通常具有高性能和高碳含量，而通过有机纤维的转化和热处理，进一步可获得无机纤维材料，该材料的质量非常好。这种材料在机械性能方面有许多优点。其可以与金属和树脂以及陶瓷等材料进行复合使用，并生产出新的结构材料。树脂纤维材料在工业中使用较为广泛，但是在加工过程中钻孔易出现缺陷，本文分析了钻孔引起的误差。

关键词：树脂基碳纤维;钻孔加工;复合材料;加工缺陷;优点

树脂碳纤维化合物由碳纤维和树脂所组成。该化合物具有非常高的强度，它的膨胀系数和同类化合物相比较低，实际比模量较高。因此，当该材料用于航空领域时，通常需要进行钻孔作业，由于材料本身的特性，材料在受到穿孔力冲击后会出现多个缺陷。本文讨论了钻孔对高模量碳纤维材料的影响。

1、树脂材料和加工误差分析

树脂碳化合物的优点是肯定的，但其缺陷也应引起加工人员的注意，以避免明显的缺陷。该材料是具有相对显著各向异性的非均质材料。尽管总体抵抗水平很高，但层间的强度较低。钻孔时，材料将产生异常分层、撕裂、毛刺和其他缺陷，这将降低工艺质量。当这种材料用于航空、切削和钻井领域时，是最常见的加工缺陷。如果对这种新型的复合材料加工使用较为普通的机床加工则对机械设备会严重磨损仪器和材料，缩短仪器的使用寿命。在切割和加工的情况下，设定的加工相关的参数对缺陷具有一定的影响，缺陷在没有得到合理解决时，不断提高材料的输送能力，铣削和撕裂缺陷将变得更加严重。……