收藏本站
《大连理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

C/E复合材料制孔缺陷成因与高效制孔技术

鲍永杰  
【摘要】: 碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料具有轻质、高强度、低膨胀系数、良好的耐热性和吸振性能,在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。在复合材料的广泛应用中,需要大量的二次机械加工,尤其是在复合材料的零件与其他零部件装配连接时,不可避免的要进行大量孔加工。但是CFRP力学性能呈各向异性,层间强度低,钻孔加工时存在易产生缺陷、刀具磨损严重、加工效率低下、环境污染严重等诸如问题,是典型的难加工材料。 本文以碳纤维增强/树脂基(C/E)复合材料为研究对象,从钻孔缺陷成因、影响因素以及高效制孔技术等几个方面入手,探索碳纤维复合材料钻孔加工中纤维方向、钻削力、钻削热、切削速度等因素对钻孔缺陷的影响和规律,在此基础上,开发“以磨代钻”刀具和相应制孔新工艺,研制出GM1000回转类高速数控钻磨机床,实现了碳纤维复合材料构件的数字化加工。课题主要研究内容和取得的学术成果如下: (1)对钻孔孔壁表面微观和入口、出口进行了详细的观察分析,总结钻孔缺陷产生类型及缺陷特征;分析切削过程中材料去除的特点,并在二元切削的模型的基础上建立单丝切削模型,分析缺陷的产生机理;以单层碳纤维复合材料为研究对象,采用单点飞切试探索缺陷形成机理,分析刀具类型、切削速度对切削质量的影响;最后建立了钻孔缺陷出口侧缺陷分布模型。 (2)研究钻孔过程中钻削力的特点,通过建立分层、撕裂、毛刺缺陷的评价指标与钻削轴向力的关系,研究钻削轴向力对钻孔缺陷的影响规律;利用人工加热等方法模拟切削区温度,通过单点飞切单层碳纤维方法研究温度对飞切质量的影响规律;模拟钻削热对钻孔缺陷的影响规律,并对工艺参数对钻削温度的影响规律进行试验研究。 (3)针对碳纤维复合材料钻孔加工刀具磨损严重、钻孔质量差等难题,从开发“以磨代钻”系列刀具及其相关新工艺,并与传统硬质合金钻头进行对比试验研究,验证了“以磨代钻”刀具钻削碳纤维复合材料的合理性;探寻“以磨代钻”刀具钻孔时钻削温度的变化规律,为合理的选用碳纤维复合材料制孔刀具和工艺参数提供理论支持。 (4)以“以磨代钻”制孔技术为基础研制出GM1000回转类高速数控钻磨机床,并运用小切深大进给分层“以磨代铣”工艺方案等实现碳纤维复合材料构件数字化加工,制定了相应的数字化加工工艺规程。 本文的研究成果揭示了钻孔缺陷的形成机理,探讨了力、热等因素对钻孔缺陷的影响;开发碳纤维复合材料钻孔新型刀具及新工艺,获得了良好的加工质量和加工效率;以制孔技术为基础,针对某型号碳纤维复合材料舱段构件开发研制ZM1000型数控钻磨机床及加工工艺规程,实现碳纤维复合材料数字化加工方面的突破。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB33;TG52

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李润民 ,张引枝 ,刘振宇;CA SELECTS Carbon Graphite Fibers[J];新型炭材料;1993年01期
2 蒋汉生;;玻璃钢/复合材料在大型异形建筑结构中的应用特点[J];玻璃钢;1995年04期
3 王铁军;熊宁;周武平;秦思贵;;新型金属熔体浸渗复合材料的研究进展[J];机械工程材料;2006年09期
4 许幸新;刘传绍;赵波;;超声振动钻削SiC颗粒增强铝基复合材料时的切削力研究[J];工具技术;2007年01期
5 赵瑞方;华坚;聂建斌;;蜂窝状三维织物及其加强复合材料的研制[J];纺织科技进展;2007年05期
6 汪志芬;林华;张可喜;王江;符新;;淀粉/天然橡胶复合材料的研究[J];弹性体;2008年02期
7 陈雷;曾黎明;罗兰;张超;;聚醚醚酮树脂的改性及应用进展[J];塑料科技;2009年12期
8 赵德旭;李巧玲;;碳纳米管/环氧树脂复合材料的研究进展[J];塑料科技;2009年12期
9 J.P.Giltrow;J.K.Lancaster;郑云翼;;碳纤维增强聚合物的摩擦和磨损[J];流体机械;1973年12期
10 复合材料软管技术协作组;无纸贴膜复合材料软管研制成功[J];日用化学工业;1979年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何九领;鲁金华;;复合材料失效分析[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
2 刘时风;王勇;陶雪荣;陈显锋;;AU2000声-超声复合材料检测系统研制[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
3 佟景伟;沈珉;王世斌;李鸿琦;穆祥新;;复合材料变形与损伤的光力学细观实验系统[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
4 郜永娟;刘正英;杨鸣波;;注塑成型CB/iPP/HDPE复合材料电性能的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
5 马寒松;;纤维型Microstretch复合材料的面内有效弹性模量预测[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
6 张昌天;李晶晶;江大志;肖加余;;二维点阵复合材料圆筒结构软模辅助缠绕成型及轴向压缩性能研究[A];复合材料:创新与可持续发展(下册)[C];2010年
7 益小苏;王震;刘志真;杨慧丽;丁孟贤;李宏运;;高韧性树脂转移模塑聚酰亚胺复合材料技术[A];航空科学技术学科发展报告(2008-2009)[C];2009年
8 郑媛心;王言伦;王孝军;杨杰;;环氧树脂/AlN复合材料导热性研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
9 王先平;王伟国;李春;程帜军;方前锋;;Li_5La_3Ta_2O_(12)/Al基高阻尼复合材料的制备和阻尼性能[A];第九届全国固体内耗与力学谱及其应用学术会议论文集[C];2009年
10 杨宜谦;;复合材料在桥梁工程中的应用[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 亚兰;亚什兰在华代理TA公司PVC复合材料[N];中国化工报;2008年
2 郑英;江阴自主研发产品获JEC复合材料展创新奖[N];江阴日报;2010年
3 黄丽娟胡伟滨 记者 王方遒;亚洲最大复合材料生产基地在哈建成[N];哈尔滨日报;2007年
4 朱剑红;中国建材收购德国企业[N];人民日报;2007年
5 记者 刘棉柳;EPMC复合材料发展进入新阶段[N];广东科技报;2005年
6 记者 杨静;中国复合材料集团锁定“三高”产品[N];中国建材报;2006年
7 尔基;专注指向成功[N];现代物流报;2007年
8 朱江;帝斯曼复合材料树脂集团推出两个新产品[N];中国建材报;2008年
9 广文;秦皇岛奥体中心获赠“复合材料轻型抗爆炸容器”[N];人民公安报;2008年
10 洋洋;澳大利亚将试飞模块化全复合材料无人机[N];中国航空报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁辉;碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 聂军武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁电复合材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 袁磊;利用反应烧结法制备Si_3N_4复合材料及其多孔材料的研究[D];东北大学;2008年
4 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
5 尹昌平;共注射RTM制备承载/隔热/防热一体化复合材料[D];国防科学技术大学;2009年
6 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管(纤维)及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年
7 庄健;Cu/TiC复合材料的制备,组织结构及摩擦磨损行为[D];吉林大学;2011年
8 韩相华;铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年
9 王宝来;三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 鲍永杰;C/E复合材料制孔缺陷成因与高效制孔技术[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卜军;含端乙焕基硅/氮树脂及其复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
2 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年
3 沈艳萍;高介电常数氰酸酯基复合材料的研究[D];苏州大学;2011年
4 蔡国锋;竹粉/聚丙烯复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
5 梁少旭;含孔隙复合材料的强度分析研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 李国琴;泡沫来层复合材料的制备及其力学和阻燃性能的研究[D];东华大学;2011年
7 金莹莹;周期微六面体点阵复合材料带隙阻尼特性研究[D];大连理工大学;2012年
8 蒋园园;光纤光栅传感器应用于复合材料损伤监测的研究[D];武汉理工大学;2012年
9 滕祥萌;复合材料闭合薄壁梁的模态阻尼预测[D];山东科技大学;2011年
10 姜舜;复合材料的多平面加强柱壳结构研究[D];华中科技大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026