Uglerod tolali kompozit materiallarni qayta ishlashning asosiy tamoyillari va usullari
Yengil materiallarga intilish va turli sohalarda mukammal ishlash bilan uglerod tolasi va uning kompozit materiallarini qo'llash tobora kengayib bormoqda. Keng miqyosda qo'llanilmasligining asosiy sababi xarajat va ishlab chiqarish samaradorligidir. Xarajat asosan materialning narxi va partiyani qolipga ishlov berish narxidir. Materiallar chiqindilarini kamaytirish uchun yuqori tezlikda va yuqori samaradorlik bilan yuqori sifatli, arzon narxlardagi uglerod tolali kompozit materiallarni qanday qilib ko'p miqdorda ishlab chiqarish sanoatda konsensusga aylandi.
1 Uglerod tolasini qayta ishlashdagi qiyinchiliklar
Uglerod tolasi bilan mustahkamlangan kompozit materiallarni (CFRP) qayta ishlash jarayonida matritsa va tola o'rtasida nisbatan murakkab ichki o'zaro ta'sir mavjud bo'lib, bu uning fizik xususiyatlarini metallarnikidan juda farq qiladi. CFRP ning zichligi metallga qaraganda ancha kichik, kuchi esa ko'pgina metallarnikidan katta. CFRP ning notekisligi tufayli, tolani tortib olish yoki matritsa tolalarini ajratish ko'pincha qayta ishlash jarayonida sodir bo'ladi; CFRP yuqori issiqlikka chidamliligi va aşınma qarshiligiga ega, bu esa ishlov berish jarayonida asbob-uskunalarga nisbatan yuqori talablarga ega bo'ladi, chunki ishlab chiqarish jarayonida hosil bo'lgan katta miqdordagi kesish issiqligi uskunaning jiddiy aşınmasına olib keladi.
Shu bilan birga, uni qo'llash sohalarining doimiy ravishda kengayishi bilan talablar tobora nozik bo'lib bormoqda va materiallarning qo'llanilishiga qo'yiladigan talablar va CFRP uchun sifat talablari tobora kuchayib bormoqda, bu ham qayta ishlash narxining oshishiga olib keladi. .
2 Qayta ishlash printsipi
Elyaf yo'nalishi
Elyafning yo'nalishi CFRP ish qismi va asbob bilan aloqa yuzasi o'rtasidagi o'zaro ta'sirga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Chip shakllanishi tolaning yo'nalishi bilan chambarchas bog'liq. CFRP ish qismi va asbob bilan aloqa yuzasining sinishi asbob uchi tomonidan qo'llaniladigan bosim tufayli yuzaga keladi. Turli tolalar yo'nalishlari bo'yicha uchta kesish mexanizmi mavjud:
(1) Elyafning sinishi tola va matritsaning aloqa yuzasi yo'nalishi bo'ylab, ya'ni tolaning yo'nalishi 0 daraja.
(2) Asbobni kesish yo'nalishi tolalar o'qiga perpendikulyar va tolaning yo'nalishi 75 daraja.
(3) Elyafning yo'nalishi 90 daraja yoki hatto salbiy burchakdir. 30 daraja, 60 daraja va 90 daraja tolaning yo'nalishi burchaklari eng muhim yo'nalishlardir. Ular katta kesish kuchlariga, konsentrlangan aşınmaya va ish qismining shikastlanishiga olib keladi. Asbobning orqa burchagi qiymatini oshirib, besleme kuchini samarali ravishda kamaytirish mumkin.
Issiqlikni kesish
CFRPni kesish jarayoni uglerod tolasini sindirish va matritsa materiallarini olib tashlashning murakkab jarayonidir. Ish qismi va kesish asbobi orasidagi ishqalanish haroratni oshiradi va hatto asbobning yuqori haroratda yumshashiga yoki parchalanishiga olib keladi. CFRP past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, shuning uchun kesish jarayonida sovutish suvidan foydalanish taqiqlanadi, bu hosil bo'lgan kesish issiqligini tez tarqalib ketmaydi va issiqlik chiqib ketish asbobiga o'tadi, bu esa kesish uskunasining aşınmasını kuchaytiradi va sezilarli darajada kamaytiradi. uning xizmat muddati. Shu bilan birga, ishlov beriladigan qismning sirt issiqligi kuchayadi, bu kompozit materialning sirt shakllanishiga ta'sir qiladi va qo'llaniladigan kompozit materialning ish faoliyatini pasaytiradi.
Kompozit materiallarning issiqligini kesish bo'yicha tadqiqotlar asosan kesish haroratini o'lchash usuliga qaratilgan. Uyda va chet elda ko'plab olimlar uglerod tolali kompozit materiallarning kesish haroratini o'lchash uchun infraqizil termometrlar, termal tasvirlar yoki o'rnatilgan termojuftlardan foydalanadilar.
Asbobning aşınma mexanizmi
CFRP ishlov berish qiyin bo'lgan materialdir, chunki u asbobni juda tez kiyadi. Ishlov berish jarayonida asbobning aşınma mexanizmi: ishlov beriladigan qism asbobda ishlov berilganda, ikki sirt katta aloqada bo'ladi. Qayta ishlash jarayonida uzoq muddatli eskirish va tebranish asbobdagi qattiq zarrachalarning vaqti-vaqti bilan ajralib ketishiga olib keladi va shu bilan asbobning eskirishi deb ataladi.
Aşınma turlarini taxminan asboblarning shikastlanishi va aşınmasına bo'lish mumkin. Turli xil kiyinish joylariga ko'ra, aşınma asboblar uchi aşınması, asbob yon aşınması, asbob chetining shikastlanishi va chekka aşınmasına bo'linishi mumkin.
Asbobning aşınmasına ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud, xususan: ishlov berish parametrlari, asbob geometriyasi va materiallari. CFRP kesish jarayonida jarayon parametrlari (kesish tezligi, besleme tezligi, tolaning yo'nalishi va boshqalar kabi) asboblarning aşınmasına sezilarli darajada ta'sir qiladi. Umuman olganda, kesish tezligining oshishi yonboshning aşınmasını kuchaytiradi. Asbobning geometriyasi va materiallari ishlov beriladigan sirtga, chip shakllanishiga, kesish kuchiga va asboblarning aşınmasına sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
4 Qayta ishlash usullari
Burilish
Tornalash CFRPni qayta ishlashda eng ko'p qo'llaniladigan usul va eng asosiy usul bo'lib, odatda silindrsimon sirtlarda oldindan belgilangan tolerantliklarga erishish uchun javob beradi. Torna uchun mos keladigan asboblarning asosiy materiallari: sementlangan karbid yoki keramika va polikristal olmos. Qayta ishlash jarayonida besleme tezligi, kesish chuqurligi va kesish tezligi tayyor ish qismining sirt sifatiga va asbobning shikastlanish darajasiga ta'sir qiladi, bu ham texnik optimallashtirishning maqsadli yo'nalishi hisoblanadi.
Burilish
Frezeleme
Frezeleme odatda tayyor ish qismlarini qayta ishlash uchun ishlov berish usuli bo'lib, yuqori ishlov berish aniqligini talab qiladi va qo'pol ishlov berishdan keyin murakkab ish qismlarini ta'mirlash frezalash jarayoni. Ishlov berish jarayonida so'nggi tegirmon va CFRP ham murakkab tarzda o'zaro ta'sir qilishi kerak, buning natijasida kesilmagan tolali iplar va CFRP ish qismida delaminatsiya paydo bo'ladi. Shunga o'xshash nuqsonlarni kamaytirish va oldini olish uchun kesish kuchi va eksenel delaminatsiyaning kattaligi va kesilmagan tolali ipning burilishlari ishlov berishning dastlabki bosqichida ilmiy bashorat qilinsa va ishlov berish jarayoni parametrlari sozlamalari nazorat qilinsa, burrs hosil bo'ladi. va burmalar samarali ravishda kamayadi.
Tolaning yo'nalishi, eksenel va tangensial besleme tezligi va kesish tezligi kabi asosiy jarayon parametrlari ishlov beriladigan qismning sirt pürüzlülüğüne sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Frezeleme uchun texnik talablar: tolaning yo'nalishi, eksenel va tangensial besleme tezligi bilan qayta-qayta tajriba o'tkazing, optimal parametrlarni shakllantiring va frezalashni bajaring.
CFRP ishlov berish uchun frezalashtirgich
Burg'ulash
Ish qismi murvat yoki perchinli yig'ish paytida burg'ulash operatsiyalarini talab qiladi. CFRP burg'ulash jarayonida hali ham ma'lum muammolar mavjud: materialning delaminatsiyasi, asbobning jiddiy aşınması va teshikning ichki devorining sifat muammolari. Eksperimental tahlillarga ko'ra, belgilangan kesish parametrlari, burg'ulash geometriyasi va kesish sifati yuqoridagi muammolarga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Zararlangan maydonning maksimal diametrining diafragmaga nisbati odatda zararlanish omili deb ataladi, bu ham delaminatsiya darajasini ko'rsatadi. Delaminatsiya omili qanchalik katta bo'lsa, delaminatsiya muammosi shunchalik jiddiy bo'ladi.
Tajribalar orqali shuni xulosa qilish mumkinki, kesish jarayonida surish va delaminatsiya hodisalari ham bir-biriga bog'liq bo'lib, surish kuchining kattaligi ham delaminatsiya darajasini ko'rsatishi mumkin. Xuddi shu burg'ulash materialiga asoslanib, boshqa ishlov berish usullaridan farqli o'laroq, burg'ulashni qayta ishlashda kesish tezligi kesish kuchiga katta ta'sir ko'rsatmaydi.
Xuddi shu kesish parametrlari ostida, burama matkaplar bilan solishtirganda, parametrlar kompozit maxsus matkaplarning delaminatsiyasiga kamroq ta'sir qiladi. Maxsus geometrik xususiyatlarga ega matkaplar uchun kattaroq besleme tezligi va burg'ulash diametri delaminatsiyani kamaytirishi mumkin va turli diametrli burg'ulash teshiklarining kesish kuchi diametr nisbati kamayishi bilan ortadi va besleme tezligi oshishi bilan ortadi.
CFRP ishlov berish uchun matkap uchlari
Silliqlash
Odatda kemasozlik va aerokosmik sanoat sohalarida CFRP ish qismlari uchun sifat talablari yanada qattiqroq. Ish qismlarining aniqligi va sifati yuqori qayta ishlash usullarida bajarilishi talab qilinadi va silliqlash ishlov berishning qurilish jarayoni uning ishlab chiqarish talablariga javob beradi. Tegirmon qismlari uchun aniqlik talablari juda qattiq va qo'pol ishlov berilgan ish qismlari uchun nozik silliqlash talab qilinadi.
CFRPni silliqlash metallga qaraganda ancha qiyin va murakkabroq. Mahalliy va xorijiy olimlar ham tegishli tadqiqotlar o'tkazdilar va CFRPni maydalash uchun ichidagi sovutish suvi bilan ta'minlaydigan chashka shaklidagi silliqlash g'ildiragini ishlab chiqdilar. Quruq silliqlash, tashqi sovutish suyuqligi silliqlash va ichki sovutish suyuqligi silliqlashning uchta qayta ishlash usuli solishtirildi. Natijalar shuni ko'rsatdiki, ichki sovutish suyuqligi silliqlash jarayonida silliqlash g'ildiragiga biriktirilgan matritsali qatronlar sezilarli darajada kamayadi va silliqlash g'ildiragidagi abraziv zarralar material yuzasida delaminatsiya yoki burmalarsiz tolani yanada samarali silliqlashi mumkin. Silliqlash g'ildiragi ichidagi sovutish suvi bilan ta'minlashning ushbu usuli kuchli sovutish effektini ko'rsatadi, bu silliqlash haroratini sezilarli darajada kamaytiradi va chiplarning chiqishi uchun qulaydir.
Silliqlash
Ultrasonik tebranishlarni qayta ishlash texnologiyasi
Ultrasonik tebranishlarni qayta ishlash mexanizmi an'anaviy ishlov berish jarayonida asbob va ishlov beriladigan qismning nisbiy harakatiga asoslanadi va keyin ma'lum bir ultratovushli tebranish ikkalasiga ham qo'llaniladi, shuning uchun kompozit materialni yaxshiroq ishlashga ega. Ushbu texnologiya an'anaviy texnologiyani optimallashtirish va yordamchi hisoblanadi. An'anaviy ishlov berish usullari bilan solishtirganda, texnologiya yanada rivojlangan, tayyor ish qismining sirt sifati yanada nozik va yoriqlar fenomeni ham kamayadi, ishlov berish xarajatlarini tejaydi. CFRP bilan mustahkamlangan kompozit materiallarni qayta ishlash qiyinligi samarali ravishda kamayadi. Ultratovushni qo'llash materialni olib tashlash mexanizmini to'liq yaxshiladi, asbob va ishlov beriladigan qism o'rtasidagi ishqalanishni qisqartirdi, asbobni qayta ishlash vaqtini qisqartirdi, asbob kuchini oshirdi, ishlov berish samaradorligini oshirdi, asbobning aşınmasını kamaytirdi va ish qismini qayta ishlashning aniqligi va sifatini oshirdi. yanada rivojlangan. Asosan ultratovushli tebranish burg'ulash, ultratovushli tebranish silliqlash, ultratovushli tebranish frezalash va ultratovushli tebranish kesish mavjud.
Ultratovush yordamida kesish
(1) Ultrasonik tebranish burg'ulash
Ultrasonik tebranish burg'ulash - kompozit materiallarni samarali burg'ulashda katta rivojlanish salohiyatiga ega bo'lgan noan'anaviy ishlov berish usuli. Uning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: kesish kuchi va momentni kamaytirish; ishlov berish yuzasi sifatini yaxshilash, burmalarni kamaytirish; tabaqalanishdan qochish va h.k.
Ba'zi olimlar ultrasonik tebranish burg'ulash CFRP ni aylantirish uchun olmos abrazivlardan foydalanishni o'rgandilar. Aylanadigan ultratovushli burg'ulash 3-rasmda ko'rsatilgan. CFRP ning mexanizm tahlili shuni ko'rsatadiki, CFRP ning materialni olib tashlash mexanizmi plastik deformatsiyadan ko'ra mo'rt sinish uchun ko'proq mos keladi. Kesish kuchiga ishlov berish parametrlari va ishlov berish muhiti o'rtasidagi bog'liqlikni bashorat qilish uchun kesish kuchi modeli o'rnatiladi va mexanik modelning to'g'riligi tajribalar bilan tekshiriladi.
(2) Ultrasonik tebranish silliqlash
Ultrasonik tebranish silliqlash olmosli silliqlashning materialni olib tashlash mexanizmini va kompozit silliqlash texnologiyasini ultratovushli ishlov berish xususiyatlari bilan birlashtiradi. Uning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat: u kesish kuchini kamaytirish va chiplarni yupqalash effektini yaratishi mumkin; ishlov beriladigan qismning sirt aniqligi va shakli aniqligini oshirish; materialni olib tashlash tezligini oshirish va asbobning ishlash muddatini uzaytirish; mo'rt va egiluvchan domenlar orasidagi o'tish uchun kritik kesish chuqurligini oshirish va mo'rt materiallarning egiluvchan domenini qayta ishlashni amalga oshirish.