碳纖維是一種長而細(xì)的絞合材料犹狮，直徑介于 5 到 10 μm 之間粗啼，主要由碳原子組成赊真。幾千條碳纖維絞合在一起形成一股線涝睁，此線可單獨(dú)使用或編織成織物。在碳纖維材料當(dāng)中盒蚁，CFRP 在當(dāng)今許多行業(yè)中得到了最廣泛的應(yīng)用示祭。

與傳統(tǒng)金屬相比，CFRP 重量更輕陋晒，進(jìn)而提升了裝配流程的效率和工效咽蚣。該材料還可提供特定的剛性和硬度化焕、抗沖擊性、隔熱和隔音性铃剔、更好的減振和降噪效果撒桨，并可消除任何由電化腐蝕造成的問題。此外键兜，通過控制纖維結(jié)構(gòu)凤类，可以方便地形成此類材料，以滿足最終用戶對更復(fù)雜形狀的特定需求蝶押。

與高科技鋁合金相比踱蠢，CFRP 具有出色的剪切強(qiáng)度和靜態(tài)強(qiáng)度火欧。CFRP 還擁有鈦合金的抗疲勞性能棋电，但可提供比鈦和鋁合金更高的撓曲強(qiáng)度。此外苇侵，金屬-復(fù)合材料接點(diǎn)消除了化學(xué)和觸點(diǎn)腐蝕的產(chǎn)生赶盔。對于 CFRP/鋁層壓材料，腐蝕是通過額外的薄玻璃層來防止的榆浓。

那么于未，影響復(fù)合材料的切削表現(xiàn)或“可加工性”的因素有哪些呢？

1.基本材料

聚丙烯腈 (PAN) 和石油基纖維（或?yàn)r青）是制造工業(yè)中最常用的材料殴衡。航空工業(yè)主要使用 PAN 纖維币沫，因?yàn)檫@種纖維具有最高的抗拉強(qiáng)度，而瀝青纖維剛性高且導(dǎo)熱性較低蟀腌。

2.纖維類型

石墨化工藝的變化產(chǎn)生了多種纖維類型番雀，包括高強(qiáng)度纖維 (@ 2600 C)、高模量纖維 (@ 3000 C) 以及各種強(qiáng)度和模量介于兩者之間的纖維抠偏。通常根據(jù)碳纖維屬性所處的模量范圍對碳纖維進(jìn)行分類阶押。

纖維和屬性

3.纖維取向

纖維取向表示形成層板所需的層與層間的布置方式。最常見的是 0°- 90°鞋剔、0°- 45°- 90 和 0°- 45°- 90°- 135°的疊層模式脱刷。加工時(shí)，45°和 135°層的切削難度最大池躁。為了克服這一挑戰(zhàn)饮码，山高已開發(fā)了多種不同的槽型，以便成功加工這些類型的碳纖維增強(qiáng)塑料
(CFRP)褒选。

4.結(jié)構(gòu)

工件內(nèi)的組織（層）可能具有特定的結(jié)構(gòu)浮笔。基本上有編織結(jié)構(gòu) (0°-90°) 和單向結(jié)構(gòu) (UD) 之分瓣铣。大多數(shù)產(chǎn)品都采用編織結(jié)構(gòu)答朋。

常見編織類型包括：
? 平紋：對稱贷揽、穩(wěn)定性好、最難以形成褶皺梦碗、具有低加工屬性禽绪。
? 斜紋：與平紋相比浸透性出色、穩(wěn)定性稍有降低洪规。由于皺褶減少印屁，組織表面更為平滑，加工屬性稍有提高斩例。
? 緞紋：緞紋平整雄人、浸透性良好、易于形成褶皺念赶、加工屬性良好础钠。緞紋可使組織緊密編織。
? 席紋：席紋與平紋基本相同叉谜，但區(qū)別在于席紋有兩個或更多的經(jīng)纖維與兩個或更多的緯纖維交替編織拓酵。纖維布局不對稱。席紋更為平整缆乐、堅(jiān)固乱树，但穩(wěn)定性稍低。

5.纖維體積分?jǐn)?shù) (FVF)

纖維體積分?jǐn)?shù) (FVF) 是碳纖維與樹脂的比率禽糊。通常吆揖，纖維的機(jī)械性能遠(yuǎn)高于樹脂的機(jī)械性能。因此阔萧，F(xiàn)VF 越高绳瓣，復(fù)合材料的機(jī)械性能就越高。一般情況下紧碴，層壓材料的剛度和強(qiáng)度將隨著纖維量的增加而提高旷程。而從加工角度來看，F(xiàn)VF 越高拔较，材料就越難加工起衫，這意味著后刀面磨損增加，并導(dǎo)致刀具壽命快速縮短槽畔。

6.樹脂

樹脂也稱為基質(zhì)或聚合物栈妆，可根據(jù)熱量對其屬性的影響而分為兩類：熱塑性樹脂和熱固性樹脂。
? 熱塑性樹脂厢钧，如金屬一樣鳞尔，遇熱軟化并最終融化，遇冷則硬化早直。熱塑性樹脂通常采用玻璃等短切纖維進(jìn)行加固寥假。
? 熱固性樹脂通過樹脂與催化劑或硬化劑結(jié)合產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)形成市框，然后經(jīng)過不可逆化學(xué)反應(yīng)形成堅(jiān)硬的難熔產(chǎn)品。熱固性樹脂主要用于聚酯糕韧、乙烯基酯和環(huán)氧樹脂等結(jié)構(gòu)部件枫振。

從加工角度來看，熱固性樹脂會產(chǎn)生粉塵萤彩，而熱塑性樹脂會產(chǎn)生微屑粪滤。在加工熱固性樹脂時(shí)，必須控制切削區(qū)的溫度雀扶，以使材料的完整性不受影響杖小。通常情況下，具有 Dura 鍍層的硬質(zhì)合金和 PCD 刀具會比銑刀產(chǎn)生更少的熱量夏握。然而零破，PCD 刀具可提供更長的刀具壽命和更好的表面粗糙度，但加工過程中的溫度也會稍高由瞒。但在大多數(shù)情況下子钾，這種溫度仍然遠(yuǎn)低于會對熱固性樹脂造成損害的溫度即贰。

加工熱塑性樹脂時(shí)个懒，樹脂會變軟。因此具有較大排屑槽的刀具比銑刀更受歡迎疲籍。由于產(chǎn)生的熱量增加并且排屑空間減少乌爪，在熱塑性樹脂中使用銑刀會增加積屑風(fēng)險(xiǎn)。

7.固化方法

這些方法多種多樣谐浆，包括向烘箱和高壓釜進(jìn)行噴霧鋪貼经褒，以及最先進(jìn)的具有真空輔助或不具有真空輔助 (VARTM) 的樹脂傳遞模塑系統(tǒng) (RTM)。RTM 主要用于更復(fù)雜的飛機(jī)和汽車部件姿记，而高壓釜是機(jī)翼和尾翼的首選哈讯。

8.加工時(shí)間

CFRP 零件可在固化后期或完全固化狀態(tài)下進(jìn)行加工。固化后期的工件材料表示其樹脂為部分固化且仍處于軟化而非完全硬化的狀態(tài)梧却。這種狀態(tài)使加工更為困難奇颠，而在此狀態(tài)下，具有非常光滑的鍍層和大排屑槽的鋒利刀具能夠更有效地防止積屑放航。

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