基于纤维增强复合材料的机械加工技术

◎林硕

复合材料在社会发展与日常生活中发挥了不可替代的作用，在科研能力不断提升的当下，新型纤维增强复合材料被研制出来，并在相关领域得到了广泛应用。然而此种材料的工艺较为复杂，目前所掌握的加工技术难以确保复合材料加工效率与质量的有效提升。基于此，合理进行纤维增强复合材料机械加工技术的优化与完善是当下机械制造企业所面临的重要研究课题。

一、纤维增强复合材料的性能分析

在科技高速发展的当下，复合材料不断推陈出新，单一型的复合材料难以满足当前社会与市场应用需求，大量新型材料不断被研发出来，纤维增强复合材料的诞生解决了这一难题，并在市场上得到了应用与推广。目前纤维增强材料种类不断增加，常用的有玻璃纤维增强复合材料、热塑性树脂基复合材料、以及金属基复合材料。但对这些纤维增强复合材料进行加工处理时，对机械加工技术提出了更为严格的要求。针对不同的纤维增强复合材料，所需使用的加工工艺也存在较大的区别。与其他复合材料相比，纤维增强复合材料的比模量相对较大，并且其具有较小的比重与强度值。在众多优点集于一身的同时，纤维增强复合材料也有一定的缺陷性问题，如在对该复合材料进行切削时，切削刀具极易发生损坏，这会对纤维增强复合材料的质量产生影响，同时也使加工成本得以大幅提升，进而影响制造企业的经济收益。

二、纤维增强复合材料的加工特性分析

1.会出现分层破坏现象。

由于脱胶问题的存在，会导致纤维增强复合材料在切削过程中出现分层现象，通常在加工过程中会使用胶进行复合材料各个铺层的粘合，一旦胶的粘合作用受到影响就会导致脱胶问题的出现。同时，在切削过程中所设置的切削参数与纤维增强复合材料的切削加工需求并不一致，也会引发分层现象。出现分层现象后，纤维增强复合材料的性能会受到直接影响，可能会导致该材料无法正常使用，也为纤维增强复合材料的应用留有严重的安全隐患，甚至会引发安全事故问题。

2.刀具磨损较为严重。

在纤维增强复合材料加工过程中，切削加工技术较为常用，然而在加工之时，刀具会与加工材料进行直接性接触而发生摩擦，进而实现材料的切削加工。然而在连续进行纤维增强复合材料的加工时，刀具会出现极为严重的磨损现象，甚至会对刀具的正常使用产生影响。同时，切削过程中，纤维复合材料被切削掉的粉屑易附着于刀具之上，这会对刀具的切削特性产生影响，使之切削时出现迟钝问题。同时，由于纤维增强复合材料的硬度较强，因此在切削时会对刀具产生较为严重的损坏。这些问题的存在会影响刀具的正常使用，进而缩短刀具的使用寿命。为了正常进行纤维增强材料的切削加工，企业必须及时进行切削刀具的更新，这会使企业的加工成本得到一定程度的提升，进而影响企业的最终收益。

3.存在应力残留。

在钻孔过程中，纤维增强复合材料的温度会持续升高，并且不同的纤维材料的系数也存在较大差异，因此在钻孔时会出现应力残留问题。在对纤维增强复合材料进行加工时，其表面较为粗糙，其加工尺寸较大，因此加工存在较大难度，确保其符合加工标准极为不易。同时，在温度作用以及系统差异等多重因素的影响下，会出现应力残留问题。面对纤维增强复合材料复杂的加工过程，需要对加工时各个层面的加工强度予以高标准的监控与管理，以免在应力作用下而导致材料被破坏，进而影响最终的加工质量。

三、基于纤维增强复合材料的机械加工技术

1.玻璃纤维增强复合材料加工技术。

玻璃纤维增强复合材料在生活中较为常见，其应用范围也较广泛，其主要的特性优势有四点，及耐高温、耐腐蚀、透明性好以及质地较硬。玻璃纤维增强复合材料的致命缺点就是易碎，但却并不影响其的受欢迎程度。针对其特点，应严格的对其加工工具进行选择。其中，金刚石刀具的使用较多，效果也比较好，另外也可以利用立方氮化硼道具对玻璃纤维增强复合材料进行加工，这种刀具质地较为坚硬，损伤程度较小，能够有效提升生产效率与材料质量。除此之外，刀具参数也会影响材料质量，因此应对材料特性进行准确分析，进而根据材料特性设置合理的刀具参数。

2.热塑性树脂基复合材料加工技术。

热塑性树脂基复合材料广泛应用于汽车工业、化工以及航空工业等领域中。在热塑性树脂基复合材料加工时，应严格把控好加工温度，如果温度过高，会对材料性能以及质量造成影响。因此，在加工过程中应采用冷却剂来进行缓解。另外，刀具选择方面也要按照标准，刀具质地不能太过脆弱，而且一定要选择较为锋利的刀具，另外，针对在切削加工过程中由于材料碎屑造成刀具损坏的情况，应设置排屑槽。金刚石刀目前我国热塑性树脂基材料加工使用最频繁的一种刀具，在一定情况下，也可以利用碳胡化钨刀具来代替金刚石刀具。在刀具使用中，一定要注意刀具保养，定期更换刀具。

3.金属基复合材料加工技术。

金属及复合材料主要以金属材料为主。在对金属基复合材料进行加工后，往往具备极强的抗剪切强度，具有很好的抗疲劳性能，另外，还能够充分的发挥其导热与导电作用。金属及复合材料最大的特性是具备环保特性，即在制作和使用过程中不会造成环境污染。但在金属基复合材料制造过程中，要选择特定刀具，加工刀具往往以金刚石刀具为主，因为此刀具具有耐高温、加工速度快的特性。因此，在对金属基复合材料进行加工时，不会出现温度或加工速度因素超标造成刀具损坏的现象。

结语：由于纤维增强复合材料具有广泛的应用范围，因此有必要对其加工技术进行分析与探讨。在机械加工过程中，存在分层破坏、刀具严重磨损以及应力残留等问题，要解决这些问题，加工企业要合理进行加工技术的优化，根据所切削材料的差异而使用不同材质的刀具进行切削，进而促进切削加工效率的显著提升，保证切削质量，进而为企业生产效率与经济效益的双重提升创造条件。