知识·碳纤维树脂基复合材料成型工艺的特点

碳纤维复合材料的力学性能在纤维和树脂体系确定后，主要决定于成型固化工艺。所谓成型固化工艺包括两方面内容，一是成型，这就是将纤维织物根据产品的要求，铺设成一定形状，一般就是产品的形状，并涂刷树脂和固化剂的混合物。二是固化，这就是使已铺设成一定形状的层叠材料，在温度、时间和压力等因素下使形状固定下来，并能达到预计的性能要求。

与金属材料成型工艺相比，碳纤维树脂基复合材料成型工艺具有如下显著特点：

01、应确保实现结构设计所确定的纤维铺设方向。

02、热压工艺的成型，结构件成型与材料的形成同时完成。

03、可实现大型构建整体成型，显著减少机械加工和装配工作。

04、需要完善的工艺质量控制体系，保证高成品率。

这几个基本特点，决定了碳纤维复合材料结构设计与材料制造技术密切相关，通过设计，可制成满足实际需求的产品。

70年代以前，碳纤维复合材料的加工基本上沿用金属材料的加工刀具和切削工艺，但是后来遇到越来越多的问题，如刀具快速磨损、钻孔分层等。这些问题的出现给碳纤维复合材料的加工提出了新的课题，70年代后国际上陆续发表了一些有关复合材料加工的论文，早期的碳纤维复合材料加工技术的研究是塑料加工的延伸。

80年代，Miner和Mackey在研究了两相复合材料切削工艺的复杂性后指出不仅要更新刀具概念，而且也需要改进切削工艺，这开始成为国内外学者研究的重要方向。

目前，提高碳纤维复合材料切削加工质量的方法主要有以下几种：

01、控制切削参数。在切削碳纤维复合材料时，分层的大小与平均轴向力存在着线形或分段线性的定量关系。轴向力是随进给量或进给速度的增加而增加的。所以在钻削碳纤维复合材料时，可以通过改变进给量或进给速度，把轴向力控制在一定范围内，从而保证孔的加工质量。

02、选择合适钻型。钻削碳纤维复合材料尽量选择合适的钻型。减小横刃的长度，增加钻头切削部分的后角，提高切削刃的锋利性。钻削碳纤维复合材料用钻尖应具有一定的刃倾角，且刃倾角为负值，可以有效防止孔加工缺陷的出现。

03、采取合理的工艺。在加工精度较高的情况下，钻孔后采用铰孔工艺或金刚石磨头磨孔，能有效的降低孔的表面粗糙度和提高孔的圆度。为了防止孔出口撕裂，在实际的加工中大多采用构件加强法。

碳纤维复合材料高强度、低密度、耐高温、耐磨损、X射线透过率高，性能优越，在航天航空、汽车制造、机械等领域已经代替金属使用，深受市场欢迎，那么它与金属材料成型工艺有什么区别呢？

成型工艺是将原材料转化为结构，将设计的结构图样转变为实物的必经之路。金属材料零部件，通常采用机械加工、压延、锻、铸等工艺方法制造，这是由金属材料可切削性、可延展性和可熔性等固有特性所决定的，零部件经装配、连接称为结构。金属材料的力学性一般受成型工艺影响很小。

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