[發明專利]航空發動機用纖維增強型高溫復合材料的加工方法

有效

• 申請號: 201610084216.X
• 申請日: 2016-02-14
• 公開（公告）號: CN105538033B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 羅瑞盈;侯振華
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10;B23B51/00;B23B35/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)11386
• 代理人: 左萌,白海燕

技術領域

本發明涉及復合材料的加工技術，特別是關于一種航空發動機用纖維增強型高溫復合材料的加工方法，包括了曲面外形切削和鉆孔兩方面加工技術。

背景技術

航空發動機用纖維增強型高溫復合材料是以碳、陶瓷為基體，加入一定碳纖維和陶瓷纖維為增強體的復合材料，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變，導電、傳熱和膨脹系數小等一系列優異性能，既可作為結構材料承載重荷，又可作為功能材料發揮作用。航空發動機用纖維增強型高溫復合材料在航空航天領域也具有廣泛應用，但是由于其硬度高，強度大，各向異性，導熱性差，并且無法進行液體冷卻，屬于典型的難加工材料。基體和增強纖維是切削過程中的主要要素，同時切削也受到纖維取向分布等因素影響，材料的各向異性導致復合材料制品加工中經常出現撕裂、劈裂、分層、起毛等缺陷，這些缺陷的出現導致復合材料力學性能降低和表面粗糙度變差，而許多該材料的大型構件需要進行高精度的機械加工，而普通車削存在加工精度低、效率低、刀具磨損嚴重、成本高等缺點，難以滿足加工需求。

因此，如何設計出一種航空發動機用纖維增強型高溫復合材料的加工方法，提高尺寸精度，減少材料性能損傷，是需要解決的問題。

發明內容

針對上述需求，本發明提供了一種航空發動機用纖維增強型高溫復合材料的加工方法，特指在加工中由于采用特殊的冷卻液和刀具，減小了加工過程中刀具對工件的磨損，提高了工件的表面光潔度，尺寸精度，減少了加工過程中的性能損失。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：一種航空發動機用纖維增強型高溫復合材料的加工方法，其特征在于，在加工中使用一種冷卻液，所述冷卻液為水、甘油、動物油的混合液，體積比為8-10:4-5:4-5。

進一步地，所述動物油為豬油。

進一步地，所述水、甘油、動物油的體積比為2:1:1。

進一步地，所述冷卻液的配制方法是：首先在室溫下將體積比為3.2-5:1的水和甘油混合，成為混合液一，以及將體積比為0.8-1.25:2的甘油和動物油混合，成為混合液二；然后以相同體積的甘油為基準，將所述混合液一和混合液二混合均勻即獲得所述冷卻液。

進一步地，所述加工方法中還包括使用一種刀具，所述刀具包括刀柄和刀身，所述刀柄采用硬質合金鋼，所述刀柄直徑為普通刀柄直徑的1.5-5倍；所述刀身采用熔融刀柄的方式沒入所述刀柄，所述刀身沒入刀柄部分的形狀為倒梯形。

再進一步地，所述刀具在切削時，沿與所述纖維增強型高溫復合材料的纖維方向成45°的平面進行切削加工。

再進一步地，所述刀具的加工參數為：進給量f＝(0.01-0.04)mm/r；切削深度ap＝(0.05-0.2)mm；振幅A＝15-30μm。優選為，進給量f＝0.02mm/r；切削深度ap＝0.1mm；振幅A＝25μm。

進一步地，所述方法還包括對所述纖維增強型高溫復合材料的工件的曲度表面進行鉆孔的方法：

首先制作與工件的曲度表面完全貼合的輔助配件，并將所述輔助配件事先鉆孔，作為刀具進入孔；

然后將所述輔助配件與所述工件貼合固定，并將所述輔助配件上鉆孔的位置與所述工件上的鉆孔位置相對應；

最后從所述輔助配件的鉆孔處伸進刀具在工件上進行鉆孔。

再進一步地，所述輔助配件上的孔直徑等于或稍大于所述工件上要鉆的孔。

本發明可獲得的有益效果如下：1、本發明由于使用特制的冷卻液，既有很好的潤滑性又能夠有效吸收加工時產生的粉塵，同時還綠色環保。2、提供了一種新型結構刀具，該刀具強度高，適合于加工像纖維增強型高溫復合材料這類的硬質件。3、在加工方法上采用沿纖維45度方向進行切削，可以有效切入，并且不會破壞纖維的組織結構，有效減少纖維增強高溫復合材料加工時經常出現的撕裂、劈裂、分層、起毛以及尺寸不穩定等缺陷。4、本發明還提供了一種精確加工表面有較大曲度的件鉆孔的方法。

所以，本發明適合于加工所述纖維增強型高溫復合材料下的結構，如飛機發動機結構件(如內椎體等)，飛機剎車盤的動盤、靜盤，高鐵剎車盤，高級賽車剎車盤以及特種用坩堝等。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明