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CVD金刚石:切削复合材料的利刃

浏览:1278    时间:2018-01-09    来源:

当今时代,随着科技发展、特别是材料结构轻量化的发展,在几乎所有工业部门(汽车行业、航空航天行业和一般的机械工程行业等),对复合材料的需求都非常旺盛。

一种复合材料是由多种不同特性的材料,通过复杂组合而形成,所有这些复合材料都是应实际应用需要而产生的。其三明治型结构保证了它们都可形成高度复杂的结构,并表现出所需的应用特性。



一、基本原理

原则上,复合材料都是混合结构,例如:印刷电路上的铜层和增加稳定性所需的钛膜,就是最简单的例子。不同复合材料的切削性能,也需要区别看待,需划分到不同切削等级中。

复合材料可粗略地分为以下三种:

粘合覆盖型,例如胶合板

颗粒混合型,例如碎木胶合板

纤维型材料,该型又分:金属基材型MMC、纤维塑料型FPC和陶瓷基材型CMC。

其中最重要的是FPC材料。FPC型材质中,最著名的又属碳纤维增强塑料CFRP,应用最多也是最先使用该材料的行业是航空航天业。

而在船舶行业,使用较多的FPC材料,是玻璃纤维增强塑料(GFRP)和碳纤维增强塑料(CFRP)。

如果零件需要极其高的阻抗和冲击韧性的话,则需要芳纶或者凯夫拉尔纤维,即芳纶纤维增强型塑料(AFRP)。

高性能复合材料是现代具有很大发展潜力的轻量化材料。通过多种纤维和基材的组合,再有特殊强化结构,可以制造出满足各种不同要求的最佳状态的定制产品。
金刚石刀具

二、加工复合材料的难题


当切削复合材料(例如CFRP和GFRP)时,常因工件材质的多相特性,造成加工状况不明。复合材料通常由基材和强化基材的玻璃纤维或碳纤维构成。基于应用环境的不同,可使用各种具高抗性的纤维。选择何种纤维取决于终端产品的需要。

在切削纤维时,横向和纵向的纤维不会相互干涉,就造成切削后工件易产生锯齿状边缘、脱层和纤维损坏。高阻抗的纤维还会造成刀具很强的磨料磨损,这就需要刀具材质具有很高的硬度。

复合胶凝材料的热稳定性不太好。加工中,复合材料会和切削刀具材质发生化学反应。所以,为了避免对工件的化学破坏,切削时通常要限制切削速度。加工复合材料的各种标准也还没有制定出来,例如基于表面质量的工件质量标准,机加工废料的排放等。

复合材料的难加工与其结构的多相特性相关,所以在加工中需要各种各样的刀具材质。如果切削纤维时需要非常锋利的切削刃,我们就可以选择CVD金刚石材质或者镶有PCD的刀具。



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