復合材料加工方法特點
Ⅰ 復合材料主要有哪些性能特點
性能特點復:
復合材料中以纖維增強材制料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。
例如碳纖維與環氧樹脂復合的材料,其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍,還具有優良的化學穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。
非金屬基復合材料由於密度小,用於汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合製成的復合材料片彈簧,其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。
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滿足復合材料的條件:
1、復合材料必須是人造的,是人們根據需要設計製造的材料。
2、 復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料組分,以所設計的形式、比例、分布組合而成,各組分之間有明顯的界面存在。
3、它具有結構可設計性,可進行復合結構設計。
4、復合材料不僅保持各組分材料性能的優點,而且通過各組分性能的互補和關聯可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。
Ⅱ 復合材料的常規機械加工方法
(一)
鋸切
玻璃纖維增強熱固性基體層壓板,採用手鋸或圓鋸切割。
熱塑性復合材料採用帶鋸和圓鋸等常用工具時要加冷卻劑。石墨/環氧復合材料最好用鑲有硬質合金的刀具切割。鋸切時控制鋸子力度對保證鋸面質量至關重要。雖然鋸切溫度也是一種要控制的因素,但一般影響不大,因鋸切時碰到的最高溫度一般不會超過環氧樹脂的軟化溫度(182℃)。
金屬基復合材料可用鑲有金剛石的線鋸鋸切,不過其切割速度較慢,而且只能作直線鋸切。採用金剛石砂輪對陶瓷基復合材料進行常規鋸切,可有兩種速度:一種是250r/min,另一種是4000r/min。這種鋸切會使切割面的陶瓷基復合材料有相當大的損壞。不過在較高鋸切速度時,損壞雖大,但斷面較為均勻。
(二)
鑽孔和仿形銑
在復合材料上鑽孔或作仿形銑時,一般採用干法。大多數熱固性復合材料層合板經鑽孔和仿形銑後會產生收縮,因此精加工時要考慮一定的餘量,即鑽頭或仿形銑刀尺寸要略大於孔徑尺寸,並用碳化鎢或金剛石鑽頭或仿形銑刀。鑽孔時最好用墊板墊好,以免邊緣分層和外層撕裂。另外鑽頭必須保持鋒利,必須採用快速除去鑽屑和使工件溫升最小的工藝。
熱塑性復合材料鑽孔時,更要避免過熱和鑽屑的堆積,為此鑽頭應有特定螺旋角,有寬而光滑的退屑槽,鑽頭錐尖要用特殊材料製造。一般鑽頭刃磨後的螺旋角約為10-15°,後角為9-20°,鑽頭錐角為60-120°。採用的鑽速不僅與被鑽材料有關,而且還與鑽孔大小和鑽孔深度有關。一般手電筒鑽轉速為900r/min時效果最佳,而固定式風鑽則在轉速為2100r/min和進給量為1.3mm/s時效果最佳。
(三)
銑削、切割、車削和磨削
聚合物基復合材料用常規普通車床或台式車床就可方便地進行車削、鏜削和切割。目前加工刀具常用高速鋼、碳化鎢和金剛石刀頭。採用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基復合材料零部件。最常用的是粒度為30-240的砂帶或鼓式砂輪機。大多數市售商用磨料均可使用,但最好採用合成樹脂粘接的碳化硅磨料。熱塑性聚合物基復合材料用常規機械打磨時,要加冷卻劑,以防磨料阻塞。磨削有兩種機械可用,一種是濕法砂帶磨床,另一種是干法或濕法研磨盤。使用碳化硅或氧化鋁砂輪研磨時不要用流動冷卻劑,以防工件變軟。
復合材料層合板採用一般工藝就能在標准機床上銑削。黃銅銑刀、高速鋼銑刀、碳化鎢銑刀和金剛石銑刀均可使用。銑刀後角必須磨成7-12°,銑削刃要鋒利。高速鋼銑刀的銑削速度建議採用180-300
m/min,進刀量採用0.05-0.13
mm/r,採用風冷。
熱塑性復合材料可以用金屬加工車床和銑床加工。高速鋼刀具只要保持鋒利,就能有效使用。當然採用碳化鎢或金剛石刀具效果更好。
金屬基復合材料一般用切割、車削、銑削和磨削就可加工。對大多數金屬基復合材料而言,獲得優良機加工產品的前提是刀具要鋒利、切削速度要適當、要供給充足冷卻液或潤滑劑和進給速度要快。
Ⅲ 復合材料的機械加工特點有什麼簡單介紹
一、玻璃纖維復合材料
玻璃鋼是玻璃纖維增強熱固性樹脂基復合材料的俗稱,屬難切削材料。玻璃鋼有酚醛樹脂基、環氧樹脂基、不飽和聚酯樹脂基等。玻璃纖維填料的主要成分是SiO2,堅硬耐磨,強度高,耐熱,比木粉作填料的塑料可切性差。
樹脂基體不同,可切削性也不相同。環氧樹脂基比酚醛樹脂基難切削。試驗證明,切削玻璃鋼的刀具材料以高速鋼磨損最嚴重,P類及M類硬質合金磨損也大,以K類磨損最小。K類中又以含鈷量最少的K10最耐磨損,而用金剛石或立方氮化硼刀具切削加工玻璃鋼,可大大提高生產效率。選擇刀具幾何參數時,對玻璃纖維含量高的玻璃鋼板材、模壓材料和纏繞材料,使r0=20~25°;對纖維纏繞材料,使r0=20~30°。
由於玻璃鋼回彈性較大,後角要選大值,使a0=8~14°;副偏角小些,可降低表面粗糙度,精車時為6~8°。加工易脫層、起毛的卷管和纖維纏繞玻璃鋼,應採用6~15°刃傾角。切削時v=40~100m/min,f=0.1~0.5mm/r,aP=0.5~3.5mm,精車時aP=0.05~0.2mm。
二、熱塑性樹脂基復合材料
熱塑性樹脂基復合材料機械加工的基本加工特點是:
1)加工時加冷卻劑,以避免過熱,過熱會使工件熔化;
2)採用高速切削;
3)切削刀具要有足夠容量的排屑槽;
4)採用小的背吃刀量和小的進給量;
5)車刀應磨成一定的傾角,以盡量減少刀具切削力和推力;
6)熱塑性復合材料鑽孔應用麻花鑽;
7)應採用碳化鎢或金剛砂刀具,或用特殊的塑料用高速鋼刀具;
8)工件必須適當支承(背部墊實),以避免切削壓力造成的分層;
9)精密機械加工時,要考慮塑性記憶和加工車間的室溫;
10)刀頭和刀具要鋒利,鈍刀具會增加工件上的切削力。
三、金屬基復合材料
金屬基復合材料(MMC)的最大特點是成型性能好,一次成型後已基本能滿足使用要求。但是隨著復合材料應用領域的擴大,特別是MMC在工業及宇航領域中的應用,對這種材料的加工和精加工日趨重要。例如美國製造的大型SiC/Al板材,需採用噴水切割並用標准鋼連接件固定在金屬基復合材料樑上,戰術導彈上用的體積百分比為25%SiC顆粒增強2124鋁基復合材料的擠壓毛坯必須採用金剛石刀具加工後才能應用,這樣就相應產生了水切割、鑽孔、車削等二次加工工藝。
傳統的切割、車削、銑削、磨削等工藝一般都可用於MMC,但是刀具磨損較嚴重,往往隨著增強材料體積分數和尺寸的增大而加劇。且大顆粒或纖維抵抗脫落的能力較強,因而刀具所受應力較強。因此,對於一些單纖維增強的MMC,往往必須用有金剛石尖或鑲嵌有金剛石的刀具。對於短纖維或粒子復合材料,有時也採用碳化鎢或高速鋼工具。增強體的強度對刀具的磨損也有影響。一般增強體的強度越高,切削加工就越困難。研究發現,碳化硅晶須增強的鋁基復合材料要比其它鋁基復合材料難加工。對於多數MMC,使用銳利的刀具,合適的切削速度,大量的冷卻/潤滑劑和較大的進刀量,可以得到很好的效果。一般來說,金剛石刀具要比硬質合金及陶瓷刀具好,可更適用於高速車削。反過來,如果使用碳化物刀具,若車削速度低,則刀具壽命長。線鋸也可用來割MMC,但一般速度較慢,只能切直線。
由於復合材料與傳統材料有著不同的特點,所以復合材料的切削加工與金屬材料有著本質的區別,因此不能將從加工傳統材料中獲得的經驗和知識直接應用於復合材料的加工,必須通過新途徑對其加工性能進行研究。
Ⅳ 復合材料的特性有哪些
復合材料有特性:
1、復合材料的比強度和比剛度較高。材料的強度除以密度稱為比強度;材料的剛度除以密度稱為比剛度。這兩個參量是衡量材料承載能力的重要指標。比強度和比剛度較高說明材料重量輕,而強度和剛度大。這是結構設計,特別是航空、航天結構設計對材料的重要要求。現代飛機、導彈和衛星等機體結構正逐漸擴大使用纖維增強復合材料的比例。
2、 復合材料的力學性能可以設計,即可以通過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式,使復合材料構件或復合材料結構滿足使用要求。例如,在某種鋪層形式下,材料在一方向受拉而伸長時,在垂直於受拉的方向上材料也伸長,這與常用材料的性能完全不同。又如利用復合材料的耦合效應,在平板模上鋪層製作層板,加溫固化後,板就自動成為所需要的曲板或殼體。
3、復合材料的抗疲勞性能良好。一般金屬的疲勞強度為抗拉強度的40~50%,而某些復合材料可高達70~80%。復合材料的疲勞斷裂是從基體開始,逐漸擴展到纖維和基體的界面上,沒有突發性的變化。因此,復合材料在破壞前有預兆,可以檢查和補救。纖維復合材料還具有較好的抗聲振疲勞性能。用復合材料製成的直升飛機旋翼,其疲勞壽命比用金屬的長數倍。
4、復合材料的減振性能良好。纖維復合材料的纖維和基體界面的阻尼較大,因此具有較好的減振性能。用同形狀和同大小的兩種粱分別作振動試驗,碳纖維復合材料粱的振動衰減時間比輕金屬粱要短得多。
5、 復合材料通常都能耐高溫。在高溫下,用碳或硼纖維增強的金屬其強度和剛度都比原金屬的強度和剛度高很多。普通鋁合金在400℃時,彈性模量大幅度下降,強度也下降;而在同一溫度下,用碳纖維或硼纖維增強的鋁合金的強度和彈性模量基本不變。復合材料的熱導率一般都小,因而它的瞬時耐超高溫性能比較好。
6、復合材料的安全性好。在纖維增強復合材料的基體中有成千上萬根獨立的纖維。當用這種材料製成的構件超載,並有少量纖維斷裂時,載荷會迅速重新分配並傳遞到未破壞的纖維上,因此整個構件不至於在短時間內喪失承載能力。
7、復合材料的成型工藝簡單。纖維增強復合材料一般適合於整體成型,因而減少了零部件的數目,從而可減少設計計算工作量並有利於提高計算的准確性。另外,製作纖維增強復合材料部件的步驟是把纖維和基體粘結在一起,先用模具成型,而後加溫固化,在製作過程中基體由流體變為固體,不易在材料中造成微小裂紋,而且固化後殘余應力很小。
Ⅳ 什麼是復合材料復合材料的加工方法與特點及加工方法的選擇原則是什麼
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Ⅵ 復合材料有什麼特點
我個人的看法是
第一,復合材料可以對已有的材料進行二次加工,節省了原材料
第二,復合材料比較環保
第三,復合材料樣式比較多
第四,對於異型復合材料的加工比較容易
Ⅶ 復合材料 性能特點
復合材料,是由兩種或兩種以上不同性質的材料,通過物理或化學的方法,在宏內觀上組成容具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短,產生協同效應,使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求
性能:復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。
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Ⅷ 復合材料加工
根據GB/T 4754-2011《國民經源濟行業分類》,復合材料加工,門類屬C類(製造業),大類屬33(金屬製品業),中類屬331(結構性金屬製品製造),小類屬3311(金屬結構製造),指以鐵、鋼或鋁等金屬為主要材料,製造金屬構件、金屬構件零件、建築用鋼製品及類似品的生產活動,這些製品可以運輸,並便於裝配、安裝或豎立。