碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與鈦合金鉆孔技術(shù)研究進(jìn)展*

劉振旺，秦旭達(dá)，田利成，張笑宇，吳 強(qiáng)

（1.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津 300072;2.美國(guó)肯納金屬有限公司，美國(guó)）

中國(guó)迎來(lái)“中國(guó)制造2025”新的制造改革起點(diǎn)，航空制造業(yè)發(fā)展也面臨新的更高要求。隨著航空工業(yè)發(fā)展，由于鈦合金比強(qiáng)度高、耐腐蝕[1]，而碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）具有重小、剛性好和強(qiáng)度高等特點(diǎn)[2]，這兩種材料得到廣泛的應(yīng)用[3]。鈦合金及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用對(duì)一個(gè)國(guó)家的發(fā)展具有重要的意義[1-2]，甚至鈦合金的應(yīng)用水平被用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的國(guó)際地位水平，同時(shí)鈦合金也被稱為21世紀(jì)的戰(zhàn)略金屬[2]。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）是20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的一種新型先進(jìn)的航空材料[3]。鈦與復(fù)合材料匹配性好使得一體化鉆孔成為可能，以兩者結(jié)合構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)鉆孔被廣泛關(guān)注，但疊層結(jié)構(gòu)是由鈦合金和復(fù)合材料兩種特性不同的材料構(gòu)成，其加工鉆孔過(guò)程中需要針對(duì)每一種材料特性加工，將會(huì)是今后研究的重點(diǎn)[4]。

難加工材料廣泛應(yīng)用使得制造技術(shù)得以快速發(fā)展[3]，同時(shí)也進(jìn)入了以發(fā)展高速切削、開(kāi)發(fā)新的切削工藝和加工方法、提供成套技術(shù)為特征的發(fā)展新階段[5]。其中在飛機(jī)鉆孔中應(yīng)用的制孔工藝主要有傳統(tǒng)鉆孔工藝、啄鉆工藝和自動(dòng)進(jìn)給鉆鉆孔工藝。

傳統(tǒng)的鉆孔工藝應(yīng)用比較成熟，其工藝與另外兩種工藝相比，在孔加工質(zhì)量方面較差。相比自動(dòng)進(jìn)給鉆，傳統(tǒng)鉆孔耗費(fèi)的時(shí)間成本比較大：傳統(tǒng)的鉆孔工藝包括鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等，加工鈦……