輕型材料經(jīng)常同航空、航天相提并論。無(wú)論怎樣娄缴，飛機(jī)或航空飛行器都想盡可能地輕裝起飛并減少燃料損耗。也正是基于這個(gè)原因桂付，纖維增強(qiáng)型塑料和纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料摊梯、鋁合金以及鈦合金等新型材料被航天工業(yè)大范圍地使用。只有使用涂層的整體硬質(zhì)合金材料才能實(shí)現(xiàn)以經(jīng)濟(jì)巍嘶、合理地對(duì)付難以加工的材料進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的精確加工杀乃，并確證加工的可靠性。

　　大多數(shù)不同種類的輕型結(jié)構(gòu)材料-碳纖維-增強(qiáng)型塑料（CFRP）原承、鋁碳环、鈦以及其它-都被用于需要最小體積、最輕重量以及高機(jī)械性能要求的部位驮觅。設(shè)計(jì)工程師總是在利用某種材料的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)祝鞍，摒棄它的劣勢(shì)。這些材料在航空領(lǐng)域應(yīng)用的比例在不斷地提高：今天闯捎，在航空工業(yè)椰弊，CFRP材料所占的比例已經(jīng)超過(guò)40%，如：垂直穩(wěn)定用的加強(qiáng)件（縱梁）瓤鼻，氣密隔板秉版，框架贤重，橫梁或尾部不同結(jié)構(gòu)面板都是由CFRP構(gòu)成的。減少的燃料損耗可以用來(lái)再增加一名乘客或多飛行一公里清焕〔⒒龋可以預(yù)測(cè)到，在將來(lái)飛行器上碳纖維增強(qiáng)型材料占有率會(huì)超過(guò)50%秸妥。

　　然而滚停，CFRP的優(yōu)勢(shì)受到其高昂價(jià)格的挑戰(zhàn)，其部分高價(jià)格來(lái)源于其難以加工性：加工這些復(fù)合材料的磨損非常大且其基體（粘合物）或纖維（抗張強(qiáng)度）展現(xiàn)出顯著不同的特性粥惧。Manfred Weigand,CemeCon公司產(chǎn)品經(jīng)理介紹說(shuō)：“在機(jī)加工中键畴，硬質(zhì)碳纖維增強(qiáng)型材料造成了極高的磨損。只有最堅(jiān)硬的切割材料和涂層才能對(duì)此有所幫助突雪∑鹛瑁”

以最堅(jiān)硬的涂層對(duì)抗磨損

　　纖維不得不被切除，以免從更加柔軟的掠北、熱敏性樹脂基體中分離牌骚。如：纖維分層會(huì)削弱CFRP部件的結(jié)構(gòu)∪帘Γ“考慮到這一點(diǎn)缘荧，知道在機(jī)加工過(guò)程中，纖維是被折斷而不是切斷的非常重要下驴。鉚訂的鉆孔內(nèi)出現(xiàn)凸起的纖維毛刺會(huì)導(dǎo)致鉚訂連接的松動(dòng)兰险。”Manfred Weigand 解釋說(shuō)天殉。相應(yīng)的，在這一區(qū)域北郁，航天飛行器的質(zhì)量要求特別高靡鞭。從第一個(gè)到最后一個(gè)空，鉆孔直接必須保證在規(guī)定的公差內(nèi)并滿足質(zhì)量要求用劲。

CCDia用于延長(zhǎng)刀具壽命

　　對(duì)于這樣一個(gè)挑戰(zhàn)蜘辕，只有高質(zhì)量的硬質(zhì)合金鉆頭才可以考慮-可以作為能夠滿足硬金屬加工和苛刻尺寸要求的加工工具。漢堡科技大學(xué)生產(chǎn)管理和技術(shù)研究所Wolfgang博士補(bǔ)充說(shuō)：“復(fù)合金剛石涂層對(duì)于CFRP機(jī)加工擁有眾多的優(yōu)勢(shì)炉奴。金剛石涂層可以和不同特性的逼庞、各種結(jié)構(gòu)以及具有復(fù)雜幾何形狀的刀具結(jié)合在一起，成為其不可分割的一部分”瞻赶。無(wú)論是鉆孔還是銑削加工赛糟，只要擁有金剛石涂層，都可以輕而易舉地完成CFRP以及其他各種黏性?shī)A心材料的機(jī)加工任務(wù)砸逊。于此同時(shí)璧南，加工刀具的使用壽命掌逛、進(jìn)給速度以及加工公差等都非常令人滿意。

　　目前CemeCon公司推出的復(fù)合金剛石涂層生產(chǎn)線CCDia^?提供的涂層服務(wù)都基于最苛刻的技術(shù)要求司倚。復(fù)合金剛石涂層不僅具有一般晶體涂層擁有的超強(qiáng)附著力的特性豆混，而且還具有納米晶體涂層所獨(dú)有的極其光滑的表面。在刀具設(shè)計(jì)中动知，該涂層提供了無(wú)限可能的幾何特性皿伺。復(fù)合涂層較單一涂層更好的防止硬質(zhì)合金刀具的熱滲透。此外盒粮，超級(jí)的硬度鸵鸥、優(yōu)化的內(nèi)應(yīng)力也是復(fù)合金剛石涂層眾多優(yōu)點(diǎn)中的一部分，以確保刀具的超長(zhǎng)使用壽命柔朽。

讓起飛更輕松——費(fèi)用一降到底

　　不同制造商生產(chǎn)的數(shù)量龐大的系列刀具證明了CemeCon公司的金剛石涂層如何確保他們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)贏得先機(jī)并提供給他們復(fù)合材料機(jī)加工的廣泛可能性垂暖。如：相對(duì)于AITiN涂層，在纖維增強(qiáng)性塑料方面銑削加工精杜，刀具壽命提高了至少8倍以上穗阐。

　　Manfred Weigand：“同未涂層的刀具相比，銑削多層CFRP-Ti-Al復(fù)合材料澳缴，得到的結(jié)果更加驚人：事實(shí)證明能莫，由于擁有CCDia^?涂層，刀具壽命增加了900％烧晤。甚至連我們自己有時(shí)都不得不驚訝于這些數(shù)據(jù)妇愉！”。使用特殊的愈樱、客戶指定的金剛石涂層甚至可以實(shí)現(xiàn)航空領(lǐng)域極其精密的H7或H8鉆孔公差的要求芳企。

究竟什么是CFRP?

　　CFRP纖維復(fù)合材料可用于各種不同的幾何外形。主要的不同在于CFRP材料的特性和淬火溫度初之。一般來(lái)講造过，US帶較成型毛坯性能更好而且重量更輕。使用US帶制造的組部件可以更好地滿足特殊結(jié)構(gòu)要求以及降低重量的設(shè)計(jì)理念扎唾。于此相反召川，US帶的加工制造成本遠(yuǎn)高于成型毛坯材料。

　　在實(shí)現(xiàn)CFRP部件加工前胸遇，全世界走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路荧呐。開始使用人造纖維（聚丙烯晴 PAN)制造碳纖維。該人造纖維在最高溫度為2500攝氏度的特定環(huán)境下纸镊，經(jīng)過(guò)多個(gè)階段的碳化而成倍阐。在這個(gè)階段中，所有不是碳的化學(xué)物質(zhì)都被從纖維中除掉逗威。這樣就得到了具有極高硬度和強(qiáng)度的收捣、直徑為6－7um的絲（圖1）届案。

　　為繼續(xù)材料過(guò)程，這些絲被組合在一起成為粗紗（纖維束）并卷在一起形成卷盤罢艾。根據(jù)應(yīng)用的要求楣颠，3000至24000根絲可以組成一根粗紗。這些粗紗可以被織成纖維布或多個(gè)粗紗相互之間平行放置直接做成無(wú)方向的咐蚯，寬度為1500米的prepreg.成型毛坯件隨后可加工成prepreg.

　　“prepreg”是“pre-impregnated sheet(預(yù)制布)”的縮寫拯拓。也就是說(shuō)，纖維布可以使用諸如反應(yīng)樹脂類的塑料注模進(jìn)行溶化须涣。對(duì)于不同的應(yīng)用涌咪，prepreg的厚度在0.125至0.35之間。

　　CFRP部件的制造指對(duì)多個(gè)獨(dú)立的層進(jìn)行切割并將它們以預(yù)先規(guī)定的方式放在一起盐腻。對(duì)于縱向的降乔、特定的區(qū)域，層數(shù)可達(dá)30層揽券，以確保其可承受的機(jī)械負(fù)荷（圖2）讨楔。

　　CFRP用于低重量、高機(jī)械負(fù)荷能力以及高強(qiáng)度要求的地方豆牺，這也就是為什么空中客車的側(cè)翼玻市、尾翼及縱梁幾乎全部采用這種材料制成。A380尾翼和圓頂上的改進(jìn)部件翎桨，A400M尾翼上的備件也都全部由CFRP制成父独。

圖1：?jiǎn)卫w維

圖2：人工疊片程序

應(yīng)用于現(xiàn)代航空器中CFRP尾翼

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