碳纤维复合材料/钛合金叠层钻孔质量研究

来源：机械工程学报杂志2016年第11期北京时间：

作者：南成根, 吴丹, 马信国, 陈恳

单位：1. 清华大学机械工程系 北京 100084; 2. 空军驻吉林地区军事代表室 吉林 132021

摘要：碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)/钛合金叠层的钻孔机理不同于单层材料钻孔,钛合金切屑在排出孔外过程中会对CFRP孔质量造成损伤。为了探究CFRP在叠层钻孔时的质量特性,设计正交试验分析了钛合金切屑和切削参数对CFRP层钻孔质量的影响。观察了轴向切削力和力矩的变化以及钛合金切屑形态,分析CFRP层孔径超差和入口撕裂的机理。结果表明：大进给量条件下,高温、高硬度的钛合金切屑会对CFRP产生严重的侵蚀,是导致CFRP孔径超差的主要原因,并会增大入口撕裂程度;CFRP入口撕裂主要产生在切削速度和纤维方向夹角θ=45 °的位置,低切削速度不利于切削CFRP,会加大入口撕裂程度。因此,应使用小进给量钻削钛合金层,使用大切削速度钻削CFRP层;在保证钻头强度的前提下,推荐使用具有较大容屑空间的钻头。

关键词：叠层钻孔,加工质量,钛合金,碳纤维复合材料；

基金资助：摩擦学国家重点实验室科学基金资助项目(SKLT2015B01)