鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)探究

邵福杰（中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司，沈陽 110085）

鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)探究

邵福杰
（中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司，沈陽 110085）

我國在鈦復(fù)合材料的研究上還是取得了很大的進(jìn)展，其中鈦基復(fù)合材料因其高強度、高硬度和抗高溫性能，被廣泛用于超高音速飛機盒下一代的先進(jìn)航空發(fā)動機。復(fù)合材料在快速鉆孔技術(shù)中的應(yīng)用也很多，但是將鈦復(fù)合材料與快速鉆孔結(jié)合的技術(shù)，在國內(nèi)外都是不多見的，雖然技術(shù)本身有很多優(yōu)點，但是對技術(shù)的研究處于初期階段，很多技術(shù)問題還值得探究。

鈦復(fù)合材料；復(fù)合結(jié)構(gòu)；快速鉆孔；技術(shù)；應(yīng)用；改良

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.038

0　引言

隨著各類輕質(zhì)復(fù)合材料在航天事業(yè)中的應(yīng)用，越來越多的材料需要鉆孔加工處理，對鉆孔技藝的要求也越來越高。復(fù)合材料對鉆孔的要求是高轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給速，而鈦合金需要低轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給速度，技術(shù)人員在進(jìn)行研究的時候就會遇到矛盾的地方，要研究出利用鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速鉆孔的技術(shù)，就要突破這個難題，解決復(fù)合材料分層、出口劈裂和鈦合金出口毛刺大、溫度高、孔徑不穩(wěn)定等一系列問題。

1　鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔的技術(shù)

國外的很多科技水平都比較高，很多技術(shù)經(jīng)驗也值得我們學(xué)習(xí)。國外在很早之前就進(jìn)行復(fù)合材料與欽合金疊層結(jié)構(gòu)的孔加工技術(shù)研究，主要是采用半自動化的自動進(jìn)給鉆、螺旋軌跡自動制孔頭或自動化制孔設(shè)備進(jìn)行加工，加工出來的產(chǎn)品雖然可以出口我國，但是核心技術(shù)目前處于封鎖狀態(tài)。因此在此項技術(shù)上的應(yīng)用還得依靠我國的科研人才進(jìn)行技術(shù)的開發(fā)。

根據(jù)科研資料顯示，國外民機在裝配生產(chǎn)過程中，主要是采用自動進(jìn)給鉆配合鉆模板或自動化設(shè)備進(jìn)行疊層復(fù)合結(jié)構(gòu)大直徑孔的制孔任務(wù)，復(fù)合材料通常采用鋁合金，關(guān)于鈦合金的應(yīng)用還沒有進(jìn)入實際生產(chǎn)中。而我國在這領(lǐng)域的發(fā)展還處于摸索的階段，目前還沒有成熟的條件可以滿足這種技術(shù)的實現(xiàn)。采用的制孔技術(shù)依然是沿襲傳統(tǒng)的技術(shù)，沒有實現(xiàn)新突破，研究活動都是停留在實驗室中，實踐生產(chǎn)的運用還需要經(jīng)過一段時間的探索。

2　鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)實驗研究，鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)可以解決高精度的工作要求，保證孔洞加工的質(zhì)量和效率，簡化制孔工序。與碳纖維復(fù)合材料制孔技術(shù)相比，鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)不會出現(xiàn)材料燒傷、孔表面質(zhì)量差、分層、撕裂的問題，利用鈦復(fù)合材料制成的鉆頭在工作時不會產(chǎn)生太多的熱量，可以減少對材料的損壞，更不會導(dǎo)致孔徑的不穩(wěn)定等問題。

很多行業(yè)對制孔技術(shù)的精確度要求很高，那是因為每個行業(yè)需要鉆孔的材料都是非常珍貴的，需要一種更加精密的鉆孔技術(shù)保障企業(yè)在材料鉆孔時候的效率和質(zhì)量。比如航天事業(yè)中，很多復(fù)合材料之間的連接和契合需要預(yù)留孔洞，對孔徑的大小控制也是很嚴(yán)格的，一旦出現(xiàn)不吻合的孔洞，就會造成材料的浪費，也就造成資源的浪費。因此利用這種新技術(shù)既可以節(jié)約國家資源，還可以為我國航天事業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)的支撐。

3　鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)的優(yōu)勢

綜合大量的實驗研究，筆者發(fā)現(xiàn)鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)存在很大的優(yōu)勢。首先這種技術(shù)只需要在實踐工作中做一點點的調(diào)整，就可以得到很精確的加工材料。例如，一般的復(fù)合材料與貼合板沒有貼實的情況下就容易造成材料的斷裂和自身的折裂，但是鈦復(fù)合材料本身具有很強的強度和很高的硬度，因此只要在兩個貼合面之間加上無紡布之后，不僅不會影響材料的質(zhì)量，對自身的保護也起到加強的作用，從而實現(xiàn)最好的制孔效果；如果復(fù)合材料是處于復(fù)合結(jié)構(gòu)的一邊，一般的材料就會出現(xiàn)劈裂的現(xiàn)象，但是在使用復(fù)合材料的前提下，只需要在材料的外側(cè)增加一個墊板，就可以防止劈裂的出現(xiàn)；我國現(xiàn)在使用的復(fù)合材料制孔的時間一般控制在3到10分鐘，速度有點慢，但是運用這種技術(shù)，可以實現(xiàn)1分鐘快速制孔，大大縮短了制孔的時間，提高了材料加工的效率；很多材料在進(jìn)行制孔工作的時候，都因為其自身熱量過大而燒壞材料，導(dǎo)致材料浪費，但是鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔時可以采用內(nèi)部微量潤滑的冷卻方式，可以很好的改善制孔條件，避免了灼燒材料的現(xiàn)象。

4　鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)改良建議

技術(shù)的發(fā)展需要研究人員的不斷探索，需要在實踐工作中發(fā)現(xiàn)技術(shù)的不足之處，從而探索更加先進(jìn)的改良措施。鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速制孔技術(shù)雖然實現(xiàn)了技術(shù)的創(chuàng)新，但是在實際應(yīng)用中還是存在很多缺點，需要進(jìn)行技術(shù)的改進(jìn)。比如在實驗中發(fā)現(xiàn)鈦合金孔容易出現(xiàn)細(xì)微的凸起毛刺，工作人員需要進(jìn)行毛刺的清理，這就增加了后期處理的時間，根據(jù)實驗情況和現(xiàn)場環(huán)境分析，導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)的原因是進(jìn)給速度偏大，建議在后期的實驗中，可以調(diào)整自動進(jìn)給鉆進(jìn)給速度，減小進(jìn)給速度，避免鈦合金孔軸向毛刺的產(chǎn)生。在實驗過程中，還發(fā)現(xiàn)由于要給鉆頭降溫，使用的微潤滑泵容積不足，每次只能完成少量材料的制孔任務(wù)，在實際工作中，就會大大降低制孔效率。建議后期實踐中可以采用大容積的微潤滑泵，減少加溶液的次數(shù)，從而提高制孔工作的效率和質(zhì)量。

目前，我國還沒有實現(xiàn)對鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)與制孔技術(shù)的無縫對接，還沒有發(fā)揮這種技術(shù)的實際價值。因此要求我們的科研人員要妥善解決兩種工藝在實際生產(chǎn)中的問題，尋求技術(shù)的突破和發(fā)展的機會。同時還要不斷豐富自身的理論知識，提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，潛心做科研，發(fā)揮技術(shù)人員不怕苦、不怕累、不怕失敗的拼搏精神，為我國制孔技術(shù)的更新奠定基礎(chǔ)，為航天事業(yè)健康的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

5　結(jié)語

綜上所述，如果技術(shù)人員解決好技術(shù)研究中的難題，就可以實現(xiàn)鈦復(fù)合材料復(fù)合結(jié)構(gòu)快速鉆孔的技術(shù)突破。就可以改變鉆孔低效率的現(xiàn)狀，挖掘鈦復(fù)合材料的更多用途，為我國鈦資源的利用提供多種途徑。

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