碳纖維復(fù)合材料的切削機(jī)理

　　 　　碳纖維復(fù)合材料(Material)由碳纖維和樹脂組成，其中，碳纖維起到增強(qiáng)作用，而樹脂基體則可以將載荷均勻分布，并通過(tōng guò)界面把載荷傳遞給碳纖維。與均質(zhì)連續(xù)的金屬不同，碳纖維復(fù)合材料的切削過程(guò chéng)更為復(fù)雜，這篇文章小編就來講一下碳纖維復(fù)合材料不同方向角的切削機(jī)理。

  　　當(dāng)θ=0°時(shí)，切屑是刀具在進(jìn)給過程(guò chéng)中不斷地使纖維層與樹脂層相互剝離而形成的，我們稱這類切削變形為層間分離型。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維手機(jī)殼外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。隨著刀具的進(jìn)給，被切削中的材料(Material)處于擠壓狀態(tài)，而樹脂層的拉伸強(qiáng)度要遠(yuǎn)小于碳纖維層的壓縮強(qiáng)度，當(dāng)擠壓狀態(tài)大到一定程度時(shí)，切削部位最下層會(huì)發(fā)生剝離，切削層被掀起。刀具繼續(xù)進(jìn)給，此時(shí)切削層承受折疊應(yīng)力，彎曲應(yīng)力不斷增加并超過CFRP的強(qiáng)度極限時(shí)，纖維層折斷，形成切屑。
  　　當(dāng)0°<θ<90°時(shí)。碳纖維手機(jī)殼是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。刀具在進(jìn)給過程(guò chéng)中的擠壓作用在材料(Material)內(nèi)部形成垂直于纖維的剪切應(yīng)力，隨著剪切應(yīng)力的增大并且超過CFRP的強(qiáng)度極限時(shí)，纖維被剪斷，然后的纖維在刀具的擠推下繼續(xù)前進(jìn)并產(chǎn)生滑移，在滑移過程中纖維界面間將產(chǎn)生剪切應(yīng)力，當(dāng)剪切應(yīng)力不斷增大并超過樹脂層的剪切強(qiáng)度極限時(shí)，碳纖維層分離，產(chǎn)生切屑。此類切削變形稱為纖維切斷型。
  　　當(dāng)90°<θ<180°時(shí)。碳纖維手機(jī)殼是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。刀具在進(jìn)給過程(guò chéng)中擠壓纖維材料(Material)導(dǎo)致(cause)材料層間剝離，纖維材料在刀具前端處發(fā)生折疊，當(dāng)彎曲應(yīng)力不斷增大并且超過CFRP的抗彎能力極限時(shí)，材料底部斷裂，斷裂點(diǎn)在應(yīng)力集中的最大彎曲應(yīng)力處，斷裂點(diǎn)一般處于刀刃的下方。刀具繼續(xù)進(jìn)給并擠壓前端材料，當(dāng)擠壓產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力大于材料底部斷裂點(diǎn)處的抗彎能力極限時(shí)，材料被切斷，產(chǎn)生切屑，此類切削變形稱為彎曲剪切型。

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  　　碳纖維復(fù)合材料(Material)如今在航天軍工、汽車制造、機(jī)器人、醫(yī)療器械等領(lǐng)域都有應(yīng)用，需求量不斷上漲。憑借過硬的技術(shù)研發(fā)能力、先進(jìn)的管理(guǎn lǐ)、一流的硬件設(shè)備(shèbèi)設(shè)施(shè shī)，已為多家公司生產(chǎn)列車機(jī)械外殼、機(jī)器人外殼等碳纖維產(chǎn)品(Product)，獲得市場(chǎng)(shì chǎng)的認(rèn)可。