Helstu vinnslureglur og aðferðir við samsett efni úr koltrefjum
Með leit að léttum efnum og framúrskarandi frammistöðu í ýmsum atvinnugreinum er notkun koltrefja og samsettra efna þess að verða meira og umfangsmeiri. Helsta ástæðan fyrir skorti á stórfelldri notkun er kostnaður og framleiðsluhagkvæmni. Kostnaðurinn er aðallega efniskostnaður og vinnslukostnaður lotumótunar. Hvernig á að framleiða hágæða, ódýr koltrefja samsett efni í miklu magni með miklum hraða og mikilli skilvirkni til að draga úr efnisúrgangi hefur orðið samstaða í greininni.
1 Erfiðleikar við vinnslu koltrefja
Við vinnslu á koltrefjastyrktum samsettum efnum (CFRP) er tiltölulega flókið innra samspil milli fylkisins og trefjanna, sem gerir eðliseiginleika þess mjög ólíka málmum. Þéttleiki CFRP er mun minni en málms, en styrkurinn er meiri en flestra málma. Vegna ójafnvægis CFRP kemur trefjadráttur út eða aðskilnaður fylkjatrefja oft við vinnslu; CFRP hefur mikla hitaþol og slitþol, sem gerir það að verkum að það hefur meiri kröfur til búnaðar við vinnslu, vegna þess að mikið magn af skurðarhita sem myndast við framleiðsluferlið veldur alvarlegu sliti á búnaðinum.
Á sama tíma, með stöðugri stækkun á notkunarsviðum þess, verða kröfurnar sífellt viðkvæmari og kröfur um efnisnotkun og gæðakröfur fyrir CFRP verða sífellt strangari, sem einnig veldur því að vinnslukostnaður hækkar. .
2 Vinnsluregla
Trefjastefnu
Staðsetning trefja hefur veruleg áhrif á samspilið milli CFRP vinnustykkisins og snertiflötur verkfæra. Flísmyndun er nátengd trefjastefnu. Brotið á CFRP vinnustykkinu og snertiflötur verkfæra er af völdum þrýstingsins sem beitt er á oddinn. Það eru þrjár skurðaraðferðir hvað varðar ýmsar trefjastefnur:
(1) Trefjabrotið er meðfram stefnu snertiflöts trefja og fylkis, það er að leiðin á trefjum er 0 gráður.
(2) Stefna verkfæraklippunnar er hornrétt á trefjaásinn og trefjarstefnan er 75 gráður.
(3) Stefna trefja er 90 gráður eða jafnvel neikvæð horn. Trefjastefnuhornin 30 gráður, 60 gráður og 90 gráður eru mikilvægustu áttirnar. Þeir munu valda miklum skurðkrafti, einbeittu sliti og skemmdum á vinnustykki. Með því að auka afturhornsgildi verkfæra er hægt að draga úr straumþrýstingi á áhrifaríkan hátt.
Skurandi hiti
Skurðarferlið CFRP er flókið ferli við brot á koltrefjum og fjarlægingu fylkisefna. Núningurinn á milli vinnustykkisins og skurðarverkfærisins eykur hitastigið og veldur jafnvel því að verkfærið mýkist eða brotnar niður við háan hita. CFRP hefur lélega hitaleiðni, svo það er bannað að nota kælivökva meðan á skurðarferlinu stendur, sem gerir það að verkum að myndaður skurðarhiti getur ekki dreift hratt og hitinn er fluttur til skurðarverkfærsins, sem eykur slit skurðarbúnaðarins og dregur verulega úr endingartíma þess. Á sama tíma er yfirborðshiti vinnustykkisins aukið, sem hefur áhrif á yfirborðsmyndun samsetts efnisins og dregur úr afköstum samsetts efnisins í notkun.
Rannsóknirnar á skurðarhita samsettra efna beinast aðallega að mæliaðferðinni á skurðhitastigi. Margir fræðimenn heima og erlendis nota innrauða hitamæla, hitamyndavélar eða innbyggðar hitaeiningar til að mæla skurðhitastig samsettra koltrefjaefna.
Slitbúnaður verkfæra
CFRP er efni sem erfitt er að vinna úr, aðallega vegna þess að það klæðist tólinu mjög hratt. Slitbúnaður tólsins meðan á vinnsluferlinu stendur er: þegar vinnustykkið er unnið á tólinu eru tveir fletir í mikilli snertingu. Við vinnsluna veldur langvarandi slit og titringur að hörðu agnirnar á verkfærinu losna af og til og mynda þannig svokallað verkfæraslit.
Slittegundum má gróflega skipta í verkfæraskemmdir og slit. Samkvæmt mismunandi slitstöðum má skipta sliti í slit á tólum, slit á hlið verkfæra, skaða á verkfærakanti og slit á brúnum.
Það eru margir þættir sem hafa áhrif á slit verkfæra, aðallega þar á meðal: vinnslubreytur, rúmfræði verkfæra og efni. Í CFRP skurðarferlinu munu ferlibreytur (eins og skurðarhraði, straumhraði, trefjastefnu osfrv.) hafa veruleg áhrif á slit verkfæra. Almennt séð mun aukning á skurðarhraða auka slit á hliðum. Rúmfræði verkfæra og efni hafa veruleg áhrif á vélað yfirborð, flísmyndun, skurðkraft og slit verkfæra.
4 Vinnsluaðferðir
Beygja
Snúning er mest notaða aðferðin og grunnaðferðin í CFRP vinnslu og hentar yfirleitt til að ná fyrirfram ákveðnum vikmörkum á sívalningslaga yfirborð. Helstu efni verkfæra sem henta til beygju eru: sementað karbíð eða keramik og fjölkristallaður demantur. Fóðurhraði, skurðardýpt og skurðarhraði í vinnsluferlinu mun hafa áhrif á yfirborðsgæði fullunnar vinnustykkis og hversu mikið verkfæraskemmdir eru, sem einnig er markmiðið fyrir tæknilega hagræðingu.
Beygja
Milling
Milling er venjulega vinnsluaðferð til að endurvinna fullunnin vinnustykki, sem krefst mikillar vinnslunákvæmni, og viðgerðarfræsingarferli fyrir flókna vinnustykki eftir grófa vinnslu. Meðan á vinnsluferlinu stendur þurfa endamyllan og CFRP einnig að hafa samskipti á flókinn hátt, sem leiðir til óklippt trefjagarn og aflagun í CFRP vinnustykkinu. Til þess að draga úr og forðast svipaða galla, svo framarlega sem skurðarkrafturinn og umfang axial delamination og óklippt trefjagarnsbrot eru vísindalega spáð á fyrstu stigum vinnslu, og vinnslustillingum breytu vinnsluferlis er stjórnað, myndun burrs. og burrs verða í raun minnkað.
Helstu breytur ferlisins, svo sem stefnu trefja, ás- og snertiflötunarhraða og skurðarhraða, munu hafa veruleg áhrif á yfirborðsgrófleika vinnustykkisins. Tæknilegar kröfur fyrir mölun: Gerðu endurtekið tilraunir með trefjastefnu, ás- og snertiflötunarhraða, myndaðu bestu færibreytur og framkvæmdu mölun.
Fræsi fyrir CFRP vinnslu
Borun
Vinnustykkið krefst borunar þegar boltar eða hnoð er samsett. Það eru enn ákveðin vandamál í CFRP-borunarferlinu: efnisbrot, mikið slit á verkfærum og gæðavandamál innri vegg holunnar. Samkvæmt tilraunagreiningu hafa settar skurðarbreytur, rúmfræði bora og skurðargæði veruleg áhrif á ofangreind vandamál. Hlutfall hámarksþvermáls skemmda svæðisins og ljósopsins er venjulega kallað tjónstuðullinn, sem gefur einnig til kynna hversu mikið delamination er. Því stærri sem aflögunarstuðullinn er, því alvarlegri er aflögunarvandamálið.
Með tilraunum er hægt að álykta að þrýstings- og aflagunarfyrirbæri í skurðarferlinu séu einnig tengd hvert öðru og stærð þrýstingskraftsins getur einnig gefið til kynna hversu mikið delamination er. Byggt á sama borefni, ólíkt öðrum vinnsluaðferðum, mun skurðhraði í borvinnslu ekki hafa mikil áhrif á skurðarkraftinn.
Undir sömu skurðarbreytum, samanborið við snúningsboranir, hafa breyturnar minni áhrif á aflögun samsettra sérstakra bora. Fyrir bor með sérstökum rúmfræðilegum eiginleikum getur stærra straumhraði og borþvermál dregið úr delamination og skurðarkraftur borunar hola með mismunandi þvermálshlutföll mun aukast með lækkun þvermálshlutfallsins og aukast með aukningu á straumhraða.
Borar fyrir CFRP vinnslu
Mala
Venjulega á sviði skipasmíði og geimferðaiðnaðar eru gæðakröfur fyrir CFRP vinnustykki strangari. Nauðsynlegt er að nákvæmni og gæði vinnuhlutanna fari fram undir hærri vinnsluaðferðum og byggingarferlið við malavinnslu uppfyllir bara framleiðslukröfur þess. Nákvæmniskröfur fyrir slípun hlutanna eru mjög strangar og fínslípun er nauðsynleg fyrir vinnustykki sem hafa verið grófunnar.
Mala CFRP er miklu erfiðara og flóknara en málmur. Innlendir og erlendir fræðimenn hafa einnig framkvæmt viðeigandi rannsóknir og hannað bollalaga slípihjól, sem gefur kælivökva inni til að mala CFRP. Bornar voru saman þrjár vinnsluaðferðir, þurrmölun, ytri kælivökvamölun og innri kælivökvamölun. Niðurstöðurnar sýndu að á meðan á innra kælivökva malaferlinu stóð minnkaði matrísplastefnið sem var tengt við mala hjólið verulega og slípiagnirnar í mala hjólinu geta malað trefjarnar á skilvirkari hátt án aflögunar eða burrs á yfirborði efnisins. Þessi aðferð til að útvega kælivökva inni í mala hjólinu sýnir sterkari kæliáhrif, sem getur dregið verulega úr mala hitastigi og stuðlar að losun spóna.
Mala
Ultrasonic titringsvinnslutækni
Úthljóðs titringsvinnslubúnaðurinn er byggður á hlutfallslegri hreyfingu tólsins og vinnustykkisins meðan á hefðbundnu vinnsluferlinu stendur, og síðan er ákveðinn úthljóðs titringur beitt á bæði til að framleiða samsett efni með betri afköstum. Þessi tækni er hagræðing og hjálpartæki við hefðbundna tækni. Í samanburði við hefðbundnar vinnsluaðferðir er tæknin fullkomnari, yfirborðsgæði fullunnar vinnustykkis eru viðkvæmari og sprungufyrirbæri minnkar einnig, sem sparar vinnslukostnað. Vinnsluerfiðleikar CFRP styrktra samsettra efna minnka í raun. Notkun ómskoðunar hefur fullkomlega bætt efnisflutningsbúnaðinn, dregið úr núningi milli verkfærisins og vinnustykkisins, dregið úr vinnslutíma verkfæranna, aukið kraft verkfæra, bætt vinnslu skilvirkni, dregið úr slit verkfæra og gert vinnustykkið vinnslu nákvæmni og gæði. lengra komin. Það eru aðallega ultrasonic titringsboranir, ultrasonic titringsmalun, ultrasonic titringsmölun og ultrasonic titringsskurður.
Ultrasonic aðstoðað klippa
(1) Ultrasonic titringsborun
Ultrasonic titringsborun er óhefðbundin vinnsluaðferð með mikla þróunarmöguleika í skilvirkri borun á samsettum efnum. Helstu kostir þess eru ma: draga úr skurðarkrafti og tog; bæta vinnslu yfirborðs gæði, draga úr burrs; forðast lagskiptingu o.s.frv.
Sumir fræðimenn hafa rannsakað notkun demantarslípiefna til að snúa ultrasonic titringsborun CFRP. Snúningur úthljóðsborun er sýnd á mynd 3. Verkunargreining CFRP sýnir að efnisflutningsbúnaður CFRP er hentugri fyrir brothætt beinbrot frekar en plastaflögun. Skurkraftslíkan er komið á til að spá fyrir um samband vinnslubreyta og vinnsluumhverfis á skurðkrafti og nákvæmni vélrænni líkansins er sannreynd með tilraunum.
(2) Ultrasonic titringsmala
Ultrasonic titringsmalun sameinar efnisfjarlægingarbúnaðinn við demantsmala og samsetta malatækni með ultrasonic vinnslueiginleikum. Helstu kostir þess eru: það getur valdið því að draga úr skurðkrafti og þynningu flísar; bæta yfirborðsnákvæmni og lögunarnákvæmni vinnustykkisins; auka hraða efnisflutnings og lengja líf tólsins; auka mikilvæga skurðardýpt fyrir umskipti á milli brothættra og sveigjanlegra léna og átta sig á sveigjanlegri vinnslu brothættra efna.
