[發明專利]一種碳纖維增強鎂基復合材料的加工方法

有效

• 申請號: 202010183743.2
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111408772B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 袁松梅;蔣振邦;宋肖珺;李燕
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京航天新風機械設備有限責任公司
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23P25/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明涉及超聲加工領域，尤其涉及一種碳纖維增強鎂基復合材料的加工方法；所述的加工方法包括超聲切削所述碳纖維增強鎂基復合材料的步驟；其中，所述超聲切削的振動頻率為18～22KHz，刀具的振幅為5～7μm，主軸轉速不超過6000r/min，每齒進給量為0.01～0.02mm。本發明所述的加工方法可有效避免碳纖維增強鎂基復合材料的損傷；最大限度的減少了其在切削過程中以產生基體開裂、分層、纖維拔出等缺陷。

技術領域

本發明涉及超聲加工領域，尤其涉及一種碳纖維增強鎂基復合材料的加工方法。

背景技術

碳纖維增強鎂基復合材料(Cf/Mg)由于其尺寸穩定性好、輕質高強、抗振抗磁等諸多優異性能，在航空航天、船舶、汽車等領域有著廣泛的應用前景；但是，此類材料具有各向異性、層間強度低等特點，屬于典型的難加工材料，在切削過程中易產生基體開裂、分層、纖維拔出等加工缺陷，直接影響到碳纖維增強鎂基復合材料結構件的使役性能，嚴重限制了高性能材料在先進裝備領域的推廣應用。

目前，針對金屬基復合材料的低損傷加工機理及工藝的研究大多缺少對復合材料切削表面三維粗糙度值進行評價，較難對加工過程中的切削力、加工損傷等實現有效控制；尤其是針對目前研究較少的碳纖維增強鎂基復合材料，其基體和增強相結合界面的損傷形成及擴展機制較為復雜，并直接影響到結構件加工精度和力學性能。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提出一種碳纖維增強鎂基復合材料的加工方法；所述的加工方法可以有效避免碳纖維增強鎂基復合材料在加工過程中出現基體開裂、分層、纖維拔出等問題。

具體而言，本發明所述的加工方法包括超聲切削所述碳纖維增強鎂基復合材料的步驟；

其中，所述超聲切削的振動頻率為18～22KHz，刀具的振幅為5～7μm，主軸轉速不超過6000r/min，每齒進給量為0.01～0.02mm。

本發明經過大量的試驗研究發現，在特定的工藝參數下超聲切削碳纖維增強鎂基復合材料可有效避免復合材料的損傷。

為了最大限度的降低碳纖維增強鎂基復合材料在切削工程中的損傷，本發明對加工方法進一步優化(將所有優化參數組合起來即得本發明的較佳技術方案)，具體如下：

作為優選，所述超聲切削為干式切削。

作為優選，所述超聲切削的振動頻率為19～21KHz；

作為本發明的較佳技術方案，所述超聲切削的振動頻率為20KHz。

作為優選，所述刀具的振幅為5.5～6.5μm。

作為本發明的較佳技術方案，所述刀具的振幅為6μm。

作為優選，所述主軸轉速為4000～6000r/min。

作為優選，所述每齒進給量為0.015mm。

作為本發明的較佳技術方案，所述加工方法包括超聲切削所述碳纖維增強鎂基復合材料的步驟；

其中，所述超聲切削的振動頻率為20KHz，刀具的振幅為6μm，主軸轉速為6000r/min，每齒進給量為0.015mm。

本發明的有益效果：

本發明所述的加工方法可有效避免碳纖維增強鎂基復合材料的損傷；最大限度的減少了其在切削過程中以產生基體開裂、分層、纖維拔出等缺陷。

附圖說明

圖1為實施例1碳纖維增強鎂基復合材料切削區的表面SEM圖。

圖2為實施例1碳纖維增強鎂基復合材料的二維切削形貌圖。