钛复合材料复合结构快速制孔技术探究

2016-08-15邵福杰中航工业沈阳飞机工业集团有限公司沈阳110085

山东工业技术 2016年16期

邵福杰（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳 110085）

钛复合材料复合结构快速制孔技术探究

邵福杰
（中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳 110085）

我国在钛复合材料的研究上还是取得了很大的进展，其中钛基复合材料因其高强度、高硬度和抗高温性能，被广泛用于超高音速飞机盒下一代的先进航空发动机。复合材料在快速钻孔技术中的应用也很多，但是将钛复合材料与快速钻孔结合的技术，在国内外都是不多见的，虽然技术本身有很多优点，但是对技术的研究处于初期阶段，很多技术问题还值得探究。

钛复合材料；复合结构；快速钻孔；技术；应用；改良

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

0　引言

随着各类轻质复合材料在航天事业中的应用，越来越多的材料需要钻孔加工处理，对钻孔技艺的要求也越来越高。复合材料对钻孔的要求是高转速、低进给速，而钛合金需要低转速、高进给速度，技术人员在进行研究的时候就会遇到矛盾的地方，要研究出利用钛复合材料复合结构进行快速钻孔的技术，就要突破这个难题，解决复合材料分层、出口劈裂和钛合金出口毛刺大、温度高、孔径不稳定等一系列问题。

1　钛复合材料复合结构快速制孔的技术

国外的很多科技水平都比较高，很多技术经验也值得我们学习。国外在很早之前就进行复合材料与钦合金叠层结构的孔加工技术研究，主要是采用半自动化的自动进给钻、螺旋轨迹自动制孔头或自动化制孔设备进行加工，加工出来的产品虽然可以出口我国，但是核心技术目前处于封锁状态。因此在此项技术上的应用还得依靠我国的科研人才进行技术的开发。

根据科研资料显示，国外民机在装配生产过程中，主要是采用自动进给钻配合钻模板或自动化设备进行叠层复合结构大直径孔的制孔任务，复合材料通常采用铝合金，关于钛合金的应用还没有进入实际生产中。而我国在这领域的发展还处于摸索的阶段，目前还没有成熟的条件可以满足这种技术的实现。采用的制孔技术依然是沿袭传统的技术，没有实现新突破，研究活动都是停留在实验室中，实践生产的运用还需要经过一段时间的探索。

2　钛复合材料复合结构快速制孔技术的应用

根据实验研究，钛复合材料复合结构快速制孔技术可以解决高精度的工作要求，保证孔洞加工的质量和效率，简化制孔工序。与碳纤维复合材料制孔技术相比，钛复合材料复合结构快速制孔技术不会出现材料烧伤、孔表面质量差、分层、撕裂的问题，利用钛复合材料制成的钻头在工作时不会产生太多的热量，可以减少对材料的损坏，更不会导致孔径的不稳定等问题。

很多行业对制孔技术的精确度要求很高，那是因为每个行业需要钻孔的材料都是非常珍贵的，需要一种更加精密的钻孔技术保障企业在材料钻孔时候的效率和质量。比如航天事业中，很多复合材料之间的连接和契合需要预留孔洞，对孔径的大小控制也是很严格的，一旦出现不吻合的孔洞，就会造成材料的浪费，也就造成资源的浪费。因此利用这种新技术既可以节约国家资源，还可以为我国航天事业的发展提供技术的支撑。

3　钛复合材料复合结构快速制孔技术的优势

综合大量的实验研究，笔者发现钛复合材料复合结构快速制孔技术存在很大的优势。首先这种技术只需要在实践工作中做一点点的调整，就可以得到很精确的加工材料。例如，一般的复合材料与贴合板没有贴实的情况下就容易造成材料的断裂和自身的折裂，但是钛复合材料本身具有很强的强度和很高的硬度，因此只要在两个贴合面之间加上无纺布之后，不仅不会影响材料的质量，对自身的保护也起到加强的作用，从而实现最好的制孔效果；如果复合材料是处于复合结构的一边，一般的材料就会出现劈裂的现象，但是在使用复合材料的前提下，只需要在材料的外侧增加一个垫板，就可以防止劈裂的出现；我国现在使用的复合材料制孔的时间一般控制在3到10分钟，速度有点慢，但是运用这种技术，可以实现1分钟快速制孔，大大缩短了制孔的时间，提高了材料加工的效率；很多材料在进行制孔工作的时候，都因为其自身热量过大而烧坏材料，导致材料浪费，但是钛复合材料复合结构快速制孔时可以采用内部微量润滑的冷却方式，可以很好的改善制孔条件，避免了灼烧材料的现象。

4　钛复合材料复合结构快速制孔技术改良建议

技术的发展需要研究人员的不断探索，需要在实践工作中发现技术的不足之处，从而探索更加先进的改良措施。钛复合材料复合结构快速制孔技术虽然实现了技术的创新，但是在实际应用中还是存在很多缺点，需要进行技术的改进。比如在实验中发现钛合金孔容易出现细微的凸起毛刺，工作人员需要进行毛刺的清理，这就增加了后期处理的时间，根据实验情况和现场环境分析，导致这种情况出现的原因是进给速度偏大，建议在后期的实验中，可以调整自动进给钻进给速度，减小进给速度，避免钛合金孔轴向毛刺的产生。在实验过程中，还发现由于要给钻头降温，使用的微润滑泵容积不足，每次只能完成少量材料的制孔任务，在实际工作中，就会大大降低制孔效率。建议后期实践中可以采用大容积的微润滑泵，减少加溶液的次数，从而提高制孔工作的效率和质量。

目前，我国还没有实现对钛复合材料复合结构与制孔技术的无缝对接，还没有发挥这种技术的实际价值。因此要求我们的科研人员要妥善解决两种工艺在实际生产中的问题，寻求技术的突破和发展的机会。同时还要不断丰富自身的理论知识，提高自身的专业素养，潜心做科研，发挥技术人员不怕苦、不怕累、不怕失败的拼搏精神，为我国制孔技术的更新奠定基础，为航天事业健康的发展做出贡献。