C-SiC復(fù)合材料鉆、銑加工技術(shù)的試驗(yàn)研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)碳化硅（簡(jiǎn)稱:C/SiC）復(fù)合材料屬于連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的一種，除具備高比強(qiáng)度、高比模量及低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)良性能外，還具備耐高溫、比重低、不易磨損和優(yōu)良的高溫化學(xué)穩(wěn)定性，而且具備對(duì)裂紋不敏感性、不易發(fā)生大面積斷裂的特性，在諸如航天飛行器熱防護(hù)構(gòu)件、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、熱核聚變防護(hù)罩和高速剎車系統(tǒng)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。C/SiC復(fù)合材料加工時(shí)極易產(chǎn)生毛刺、撕裂、崩邊、分層等加工缺陷，是典型的難加工材料。目前使用的C/S

2、iC復(fù)合材料構(gòu)件大多數(shù)為在其預(yù)成型后、高溫處理前預(yù)先加工成所需要的形狀及尺寸，以避免或減少材料成型后二次加工的難題，但在實(shí)際應(yīng)用中難以避免材料的二次加工。尤其是C/SiC復(fù)合材料構(gòu)件與其他材料構(gòu)件連接處需要大量的孔系和鍵槽的加工。
　　本論文結(jié)合某航天企業(yè)加工需求，以C/SiC復(fù)合材料最為研究對(duì)象，針對(duì)制孔和銑削刀具選擇、典型缺陷成因及評(píng)價(jià)及加工工藝參數(shù)合理選擇行了探索性的研究，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)針對(duì)C/S

3、iC復(fù)合材料構(gòu)件制孔和銑削時(shí)的典型加工缺陷進(jìn)行分類和評(píng)價(jià)，分析了加工缺陷的成因。
　　(2)分別采用普通高速鋼刀具、普通硬質(zhì)合金刀具、PCD刀具和電鍍金剛石刀具鉆削C/SiC復(fù)合材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，確定了C/SiC復(fù)合材料最佳鉆削制孔刀具。采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)的研究方法，進(jìn)行了PCD刀具鉆削C/SiC復(fù)合材料試驗(yàn)研究，鉆削研究主要包括:PCD刀具制孔質(zhì)量、切削參數(shù)及切削力對(duì)制孔質(zhì)量的影響、鉆削工藝參數(shù)范圍的選擇以及PCD刀具的磨

4、損和耐用度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PCD刀具在耐用度期內(nèi)的制孔個(gè)數(shù)至少是普通硬質(zhì)合金刀具的4倍。最后，嘗試?yán)谩奥菪姟钡姆椒ㄡ槍?duì)C/SiC復(fù)合材料大尺寸孔難加工、加工經(jīng)濟(jì)效益差的問題進(jìn)行制孔探索性試驗(yàn)，并證明其可行性。
　　(3)分別采用普通硬質(zhì)合金刀具、樹脂基金剛石刀具和金屬基電鍍金剛石刀具銑削C/SiC復(fù)合材料，對(duì)不同刀具的加工質(zhì)量和刀具堵塞等情況對(duì)比，選定C/SiC復(fù)合材料最佳銑削刀具。采用電鍍金剛石刀具對(duì)三維針刺C/SiC復(fù)合材