基于纖維增強復合材料的機械加工技術

◎林碩

復合材料在社會發展與日常生活中發揮了不可替代的作用，在科研能力不斷提升的當下，新型纖維增強復合材料被研制出來，并在相關領域得到了廣泛應用。然而此種材料的工藝較為復雜，目前所掌握的加工技術難以確保復合材料加工效率與質量的有效提升。基于此，合理進行纖維增強復合材料機械加工技術的優化與完善是當下機械制造企業所面臨的重要研究課題。

一、纖維增強復合材料的性能分析

在科技高速發展的當下，復合材料不斷推陳出新，單一型的復合材料難以滿足當前社會與市場應用需求，大量新型材料不斷被研發出來，纖維增強復合材料的誕生解決了這一難題，并在市場上得到了應用與推廣。目前纖維增強材料種類不斷增加，常用的有玻璃纖維增強復合材料、熱塑性樹脂基復合材料、以及金屬基復合材料。但對這些纖維增強復合材料進行加工處理時，對機械加工技術提出了更為嚴格的要求。針對不同的纖維增強復合材料，所需使用的加工工藝也存在較大的區別。與其他復合材料相比，纖維增強復合材料的比模量相對較大，并且其具有較小的比重與強度值。在眾多優點集于一身的同時，纖維增強復合材料也有一定的缺陷性問題，如在對該復合材料進行切削時，切削刀具極易發生損壞，這會對纖維增強復合材料的質量產生影響，同時也使加工成本得以大幅提升，進而影響制造企業的經濟收益。

二、纖維增強復合材料的加工特性分析

1.會出現分層破壞現象。

由于脫膠問題的存在，會導致纖維增強復合材料在切削過程中出現分層現象，通常在加工過程中會使用膠進行復合材料各個鋪層的粘合，一旦膠的粘合作用受到影響就會導致脫膠問題的出現。同時，在切削過程中所設置的切削參數與纖維增強復合材料的切削加工需求并不一致，也會引發分層現象。出現分層現象后，纖維增強復合材料的性能會受到直接影響，可能會導致該材料無法正常使用，也為纖維增強復合材料的應用留有嚴重的安全隱患，甚至會引發安全事故問題。

2.刀具磨損較為嚴重。

在纖維增強復合材料加工過程中，切削加工技術較為常用，然而在加工之時，刀具會與加工材料進行直接性接觸而發生摩擦，進而實現材料的切削加工。然而在連續進行纖維增強復合材料的加工時，刀具會出現極為嚴重的磨損現象，甚至會對刀具的正常使用產生影響。同時，切削過程中，纖維復合材料被切削掉的粉屑易附著于刀具之上，這會對刀具的切削特性產生影響，使之切削時出現遲鈍問題。同時，由于纖維增強復合材料的硬度較強，因此在切削時會對刀具產生較為嚴重的損壞。這些問題的存在會影響刀具的正常使用，進而縮短刀具的使用壽命。為了正常進行纖維增強材料的切削加工，企業必須及時進行切削刀具的更新，這會使企業的加工成本得到一定程度的提升，進而影響企業的最終收益。

3.存在應力殘留。

在鉆孔過程中，纖維增強復合材料的溫度會持續升高，并且不同的纖維材料的系數也存在較大差異，因此在鉆孔時會出現應力殘留問題。在對纖維增強復合材料進行加工時，其表面較為粗糙，其加工尺寸較大，因此加工存在較大難度，確保其符合加工標準極為不易。同時，在溫度作用以及系統差異等多重因素的影響下，會出現應力殘留問題。面對纖維增強復合材料復雜的加工過程，需要對加工時各個層面的加工強度予以高標準的監控與管理，以免在應力作用下而導致材料被破壞，進而影響最終的加工質量。

三、基于纖維增強復合材料的機械加工技術

1.玻璃纖維增強復合材料加工技術。

玻璃纖維增強復合材料在生活中較為常見，其應用范圍也較廣泛，其主要的特性優勢有四點，及耐高溫、耐腐蝕、透明性好以及質地較硬。玻璃纖維增強復合材料的致命缺點就是易碎，但卻并不影響其的受歡迎程度。針對其特點，應嚴格的對其加工工具進行選擇。其中，金剛石刀具的使用較多，效果也比較好，另外也可以利用立方氮化硼道具對玻璃纖維增強復合材料進行加工，這種刀具質地較為堅硬，損傷程度較小，能夠有效提升生產效率與材料質量。除此之外，刀具參數也會影響材料質量，因此應對材料特性進行準確分析，進而根據材料特性設置合理的刀具參數。

2.熱塑性樹脂基復合材料加工技術。

熱塑性樹脂基復合材料廣泛應用于汽車工業、化工以及航空工業等領域中。在熱塑性樹脂基復合材料加工時，應嚴格把控好加工溫度，如果溫度過高，會對材料性能以及質量造成影響。因此，在加工過程中應采用冷卻劑來進行緩解。另外，刀具選擇方面也要按照標準，刀具質地不能太過脆弱，而且一定要選擇較為鋒利的刀具，另外，針對在切削加工過程中由于材料碎屑造成刀具損壞的情況，應設置排屑槽。金剛石刀目前我國熱塑性樹脂基材料加工使用最頻繁的一種刀具，在一定情況下，也可以利用碳胡化鎢刀具來代替金剛石刀具。在刀具使用中，一定要注意刀具保養，定期更換刀具。

3.金屬基復合材料加工技術。

金屬及復合材料主要以金屬材料為主。在對金屬基復合材料進行加工后，往往具備極強的抗剪切強度，具有很好的抗疲勞性能，另外，還能夠充分的發揮其導熱與導電作用。金屬及復合材料最大的特性是具備環保特性，即在制作和使用過程中不會造成環境污染。但在金屬基復合材料制造過程中，要選擇特定刀具，加工刀具往往以金剛石刀具為主，因為此刀具具有耐高溫、加工速度快的特性。因此，在對金屬基復合材料進行加工時，不會出現溫度或加工速度因素超標造成刀具損壞的現象。

結語：由于纖維增強復合材料具有廣泛的應用范圍，因此有必要對其加工技術進行分析與探討。在機械加工過程中，存在分層破壞、刀具嚴重磨損以及應力殘留等問題，要解決這些問題，加工企業要合理進行加工技術的優化，根據所切削材料的差異而使用不同材質的刀具進行切削，進而促進切削加工效率的顯著提升，保證切削質量，進而為企業生產效率與經濟效益的雙重提升創造條件。