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产品知识

华菱PCD刀具CDW010材质在复合材料中的应用

发布日期:2018-06-29 11:05:36

导读:高强度钢、轻质合金、复合材料是未来轻量化材料的发展方向碳纤维和玻璃纤维复合材料因其重量轻、强度大、可设计性好、耐冲击及耐腐蚀等优势,广泛应用于汽车、航空航天、风力风电等领域。

    高强度钢、轻质合金、复合材料是未来轻量化材料的发展方向,同时复合材料也迎来了良好的发展机遇,碳纤维和玻璃纤维复合材料因其重量轻、强度大、可设计性好、耐冲击及耐腐蚀等优势,广泛应用于汽车、航空航天、风力风电等领域。

PCD刀具1.jpg

一、复合材料的切削加工方式
    1.复合材料的车削加工
    车削加工是在复合材料(CFRP)加工中应用最多的方法也是最基础的方法,通常适用于圆柱表面预定公差的实现。适合车削可以应用的刀具材料有硬质合金和聚晶金刚石。
加工过程中,进刀速度、吃刀深度和切削速度等参数和刀具性能都会影响工件成品表面质量,这也是技术优化的主要目标方向。
    2.复合材料的铣削加工
    铣削加工通常是对成品工件进行再加工的一种方式,加工精度要求较高,是对复杂工件粗加工后修缮性的铣削过程。
    在加工过程中,端铣刀和复合材料(CFRP)之间要进行复杂的相互作用,容易造成CFRP工件存在没切断的纤维纱线以及分层现象。为此需要反复实验纤维取向、轴向和切向进给速度,形成最佳参数,进行铣削加工。另外,刀具材质的选择,也会对工件表面粗糙度产生显著影响,选择合适的刀具材质,设置合理的工艺参数,将会有效减少毛刺毛边的产生。

PCD刀具2.jpg

    3.复合材料的钻孔加工
    钻孔加工是复合材料工件常用的加工方式,也是主要难点,如在复合材料(CFRP)钻孔过程中,常出现材料离层现象、刀具的磨损以及孔内壁的质量问题等。
在同一切削参数下,与麻花钻头相比,参数对复合型特殊钻头的分层影响较低。对于成型的非标钻头,较大的进给速度和钻头直径可以减少分层,并且钻孔切削力会随着直径比的减小而增大,随着进给速度的增大而增大。
二、复合材料的切削加工难点
    (1)复合材料层间强度低,易在切削力的作用下产生分层;
    (2)纤维复合强度高,均匀性较差,难切削;
    (3)精度要求高,不能容忍加工过程中的一点点异常偏差;
    (4)预加工附加值高,不允许废品的产生。
三、复合材料的切削加工刀具材质选择
    合理选择刀具材质,是加工复合材料的重要条件,根据复合材料的加工特点,要求刀具材料和刀具几何参数相对合理,既要耐磨、锋利,又要散热条件好,才能有效地切断纤维,达到合理的刀具寿命。
    金刚石的硬度可达9000HV,是硬质合金的4~6倍,具有很高的耐磨性,其中CDW010材质属于中等粒度,耐磨性和抗崩刃性能兼优,可有效地切断纤维,保证较高的表面光洁度,减少刃磨刀具、抛光等辅助时间,减轻操作者的劳动强度,大大提高生产效率。

PCD刀具3.jpg

四、复合材料典型行业之风电叶片刀具方案
    采用玻璃纤维增强复合材料的风电叶片,无论从性能方面、还是耐磨性、耐高温性、抗腐蚀性方面都比传统的铝材、钢材、木材类的好很多,深受风电行业的欢迎。其中加工玻璃纤维风电叶片用金刚石刀具方案如下:
    (1)叶片根部加工:用金刚石刀具CDW010材质铰孔刀片,常用型号有:WCMT06T3,WCMT0905;
    (2)叶片根部端面铣削:叶片根部被锯切后,表面不平整,需用金刚石铣刀片对风电叶片根部端面进行铣削加工,常用刀片型号:CDW010材质SEHT1204和SPMT16T4;
    (3)风电叶片钻孔刀具:金刚石电镀铰刀。

PCD刀具4.png

 

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