张鹏
复合材料湿法加工工艺
孙艳杰王爱春
王保林
（航天材料及工艺研究所，北京100076）
黄凤春
文摘针对碳纤维增强复合材料干法加工的固有缺点，提出了一种采用水溶性冷却液加工碳纤维增强复合材料的加工工艺，并对干法和温法加工进行了对比分析。结果表明：湿法加工不影响碳纤维增强复合材料的力学性能，且能够提高加工表面质量及效率，减少刀具磨损，是碳纤维复合材料加工较好的工艺。
关键词复合材料，湿法加工，水溶性冷却液，加工效率
Wet Processing of Composite Material Technology
Zhang Peng
WangAichun
WangBaolin
SunYanjie
HuangFengchun
( Areospace Research Institute of Materials & Processing TechnologyBeijing100076)
AbstractIn order to solve the inherent defect of dry grinding in CFRP, a new adding liquid coolant in pro cessing CFRP was proposed. Dry grinding and liquid coolant grinding has been studied by means of experiment. The results show that processing method of adding water solubility cooling fluid has no-effect on mechanical property of CFRP, this method can not only improve machining efficiency but also reduce cut-tool wear, and is more suitable for processing CFRP.
Key wordsComposite,Wet process,Water miscible coolant,Working effciency
0引言
碳纤维增强复合材料具有层间抗剪强度低、硬度高、导热性差、各向异性等特点，在切削加工过程中易产生基体开裂、脱胶、分层、纤维断裂等破坏形式，属于难加工材料"]。
目前，碳纤维增强复合材料加工方法以干法加工为主[2]。刀具大多采用电镀金刚砂磨头，每一个金刚砂颗粒都作为一个切削刃，磨粒切削刃和纤维之间产生摩擦、挤压作用，并且克服碳纤维和基体的弹性变形的阻力而形成切屑。通过金刚砂颗粒对碳纤维增强复合材料进行磨削。该加工方法有许多不足，碳纤维增强复合材料热导率低，切削时切削热不易传递出去[3-4]，在加工区域聚集大量的切削热，如连续加工容易使碳纤维增强复合材料局部达到较高温度，从而影响材料的性能。对于刀具来讲，干法加工排屑困难，切屑不仅会产生二次切前，还会降低刀具的使用寿命，在碳纤维增强复合材料加工中切屑堵塞刀具的现象常有发生。因此，需要一种湿法加工工艺解决上述问题。
湿法加工工艺需要一种对复合材料无害的冷却液。油基类冷却液会与碳纤维增强复合材料中的树
脂基体粘合产生负面影响。油基类冷却液还可能沿暴露的纤维浸润渗透并且它们不会像水一样蒸发。碳纤维不吸湿，但其基体吸湿，故基体与纤维之间必然存在湿膨胀的差别[5]。这种差别会形成碳纤维增强复合材料的内应力，如果应力超过一定程度势必导致复合材料层间的脱粘与分层。因此加工碳纤维增强复合材料要求冷却液除具有较大的热容比外还需有良好的挥发性，选择一种易挥发有强冷却作用的水溶性切削液至关重要。湿法加工原理图见图1。
电镀金刷砂磨头
冷却液
喷喷、射流工件
进刀量
图1冷却液加工原理图
Skeleton drawing of eold-working
Fig.1
采用一个喷嘴使冷却润液以一个尽可能连续平滑的射流切向地并在磨头回转方向上与磨头表面接触。本文采用干法和湿法加工碳纤维增强复合材料
收稿日期：2012-06-18
作者简介：张鹏，1984年出生，碳士，主要从事复合材料装配工艺的研究。E-mail;zhangpeng@emails.bjut.edu.cn
68 万方数据
宇航材料工艺htp：//www.yhelgy.com2012年第4期