【摘要】：纤维增强的复合材料对机械加工的位置要求比较高、加工过程复杂、尺寸精度要求较高，导致加工难度较大。因此，应根据既有设备的特点，改善纤维增强的复合材料加工技术，从而提高机械加工产品的质量。就复合材料的分类和性能进行了分析，探讨了复合材料机械加工技术，以期提高复合材料机械加工的水平。
【关键词】：纤维增强；复合材料；机械加工
引言
随着我国社会经济与科技的发展，很多先进的材料不断出现，当中纤维增强复合材料具有重要的意义，这种材料具有一定优势，比如：强度-重量比值高，比模率大，耐腐蚀性很强等，并且使用时效很长，所以，现阶段已经普遍被用于各个不同领域中。笔者针对纤维增强复合材料中的碳纤维增强复合材料的几种机械加工技术进行了具体分析，以备相关人士参考。
1、纤维在增强复合材料上的应用
聚合物纤维可广泛用于工程领域，但在相当多的使用条件下，其性能并不能完全满足要求，这给纤维增强复合材料的开发提供了空间。强度是纤维复合材料的重要评价指标之一。通常复合材料的结构、机械性能及热性能等可依据纤维添加量、纤维取向程度和长度的变化而改善。目前，优化复合材料的性能/重量比，提高制品强力、刚性与重量比，降低成本及加工过程对环境的冲击，改善可用性和安全性正成为复合材料技术进步的主流趋势。用作增强的纤维材料包括有机及无机纤维材料。除高性能聚合物纤维、玻璃纤维外，天然植物纤维也具有加工增强复合材料的鲜明特点。大量研究结果显示，环氧树脂/亚麻、木浆纤维/PE、剑麻/PE、黄麻/PE、棉纤维/PP、苎麻/PP、黄麻/PP、剑麻/PP、黄麻/PET等的研究和开发都取得了可喜进展。由于生物高分子技术的进步，目前已有可能制得生物聚合物复合材料。在种植、加工、制品成型及使用中，其明显低碳经济特征，具有引领转变生产模式、改变人们高碳消费倾向和碳偏好的可能，因而正形成产业用纺织品一个新的开发领域。
2、不同类型纤维增强复合材料机械加工中的技术要点
2.1玻璃纤维增强复合材料的机械加工技术要点
实验研究表明，玻璃纤维增强复合材料在使用的过程中能够显示出较好的抗高温性和腐蚀耐受性，尽管玻璃纤维增强复合材料的硬度较大，并且容易发生脆裂现象，但是它却拥有极佳的透明度，所以在中国地区，玻璃纤维增强复合材料有着较广的运用。在针对这一材料进行机械加工的过程中，需要注意下列技术要点。在对玻璃纤维增强复合材料进行切削的过程当中，技术人员必须要使用金刚石材质的刀具或者氮化硼刀具，因为采用这些材料的刀具之后，不但能够显著提升玻璃纤维增强复合材料切割效率，而且还能够对材料的整体切割质量做出有效的保障。反观在对玻璃纤维增强复合材料的机械生产当中，如果使用高速钢刀刀具进行切割，不仅切割质量无法得到有效的保障，同时还会对刀具产生极为严重的磨损现象，在增加生产企业的成本投入的同时，产品质量还无法得到有效的保障。
2.2热塑性树脂基复合材料的机械加工技术要点
所谓热塑性树脂基复合材料即为把热塑性树脂作为基体纤维的纤维增强复合材料。在针对该种材料进行机械加工的过程当中，对于温度有着很高的要求，在我国对这种材料进行机械加工的过程当中，往往会使用到冷却剂来降低加工过程中的环境温度。因为该种材料在机械加工的过程中，若出现温度较高的状况，其硬度便會大幅度降低，严重时可能还会出现材料被烧焦的情况。而在针对该材料进行切割作业的过程当中，必须要在切割道具上预留足够的排屑槽。同时需要选择使用高速刀具来完成热塑性树脂基复合材料的切割作业，而且所选择的道具需要较为锋利，目前国内在针对该材料进行机械加工的过程当中，使用刀具材料最为常见的是碳化钨道具与金刚石道具。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆伴随着中国科学技术的不断进步，还有部分特殊材质的刀具也在针对热塑性树脂基复合材料进行切割作业当中进行使用。在开展切割作业的过程当中，技术人员需要将车刀磨出对应的倾斜角，这样可以显著提升对热塑性树脂基复合材料的切割效果。若需要针对热塑性树脂基复合材料进行钻孔作业，麻花钻头往往是最佳的选择，因为麻花钻头不容易使其产生分层现象。
2.3金属基复合材料的机械加工技术要点
金属基复合材料就是使用金属或者金属合金作为载体，再在这种材料当中掺入纤维材料由此而构成的一种复合材料。同其他类型的纤维增强复合材料进行对比，金属基复合材料拥有极强的抗切割能力，并且该材料还拥有很强的抗疲劳能力，同时还是电和热的良导体。除此之外金属基复合材料材料对于环境所造成的污染相对较低，所以在中国，该种纤维增强复合材料正在被广泛开发和运用。针对这一材料的机械加工，对于刀具来讲，要求是很高的，当下针对金属基复合材料的切削作业，最常使用的是金刚石刀具，并且根据金属或者合金材料的不同，对于该材料进行切割作业的速度和在进行切割过程中的温度也有着不一样的要求。
3、碳纤维增强复合材料的机械钻孔技术
3.1超声振动钻孔技术
这种技术是将机械加工术与超声波加工术有效融合后而生成的技术，它是以传统的切削机床的运作原理为基础，并在加工切削刀具面上进行超声振动，从而完成其辅助性功能。利用这种技术，可以有效地减小刀具表面的摩擦受损程度，进而使加工成果减轻毛刺和撕裂等瑕疵的产生，除此之外利用这种方法，还可以有效地延长刀具的使用时效，并在气冷的环境下进行具体操作，效果更佳。利用超声的辅助削切作用不仅对加工结果的质量进行提高，还在很大程度上控制了对刀具的损伤。因为超声振动钻孔技术与传统的持续削切方式不同，这种技术是通过断续性的切削同时，不断进行排屑工作，这就可以减轻温度过热的现象，减小对道具的以及材料的损耗，从而减小工作成本和提高加工水平。
3.2螺旋铣孔技术
这种技术属于新兴的技术，其原理是在刀具运转的过程中围绕铣孔的中轴线旋转并不断靠近轴线而产生的螺旋形轨道。这种技术在降低热量、排屑和散热等很多方面上具有一定的优势，而且可以运用同一把刀具通过调节，实现不同条件和材料规格的加工要求，有效地降低了运作成本，可是目前这种技术还在刚刚开始研发的阶段，具体的应用条件还不成熟。最近不断有相关技术人员参与到螺旋铣孔技术的研发工作中，通過反复试验所得经验，构建了规范且比例精准的预测模型，使这种技术实际应用中有效地提升了对碳纤维增强复合型材料的加工质量。这种螺旋铣孔技术在相对较大的直径条件下制孔，其本身具备很高的技术优势，可以在轻易地减轻轴心力的同时，降低摩擦，减轻刀具损伤，并对材料的加工质量进行全面提升。可是这种技术目前对于较小单位直径条件下的孔进行加工还存在一定的难度，需要相关技术人员的持续探究。
结语
纤维增强复合材料因为其优越的特性，在我国各行各业当中，都得到了较为广泛的使用，但是这些性能材料进行推广普及的过程中，技术难度较高的机械加工成为了阻碍这些材料在我国使用的重要问题。基于此种现状，本文提出了一些较为常见的纤维增强复合材料的加工技术和刀具选择技术重点，希望能够为我国纤维增强复合材料的推广和普及做出自己应有的贡献。
参考文献:
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论文作者:赵坤明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/10
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