在碳纤维钻孔过程中,由于材料各向异性和层间结合力较弱,容易产生以下几类缺陷:
分层(Delamination)
钻孔时,刀具的轴向力会导致层间分离,尤其在出口侧更为明显。
主要诱因:进给速度过快、刀具磨损、钻头几何形状不匹配。
毛刺(Burning and Burrs)
高速切削时摩擦生热,树脂软化并黏附在孔边缘,形成毛刺。
低速冷却不足、刀具锋利度不足是主要影响因素。
纤维拉出(Fiber Pull-out)
刀具切割时未能彻底切断纤维,导致部分纤维被拉出,影响孔壁质量。
刀具材质(如金刚石涂层钻头)和切削参数优化是关键。
孔壁损伤(Hole Wall Damage)
碳纤维复合材料的非均质结构使其在加工时表现出与金属截然不同的行为:
层间强度低:树脂基体与纤维的结合力有限,易在钻孔时发生分层。
导热性差:切削热难以迅速传导,导致局部高温,加速刀具磨损。
刀具选择不当:普通高速钢钻头易磨损,推荐使用多晶金刚石(PCD)或硬质合金钻头。
切削参数不合理:过高转速或进给速度会加剧缺陷,需通过实验优化。
冷却方式:干式切削易升温,建议采用微量润滑(MQL)或压缩空气冷却。
采用阶梯钻削:先以小直径钻头预钻孔,再逐步扩大,减少轴向力。
控制切削参数:适当降低转速,提高进给精度,减少热量积聚。
传统的目视检测或X射线难以发现微小的分层或内部损伤,而Dolphicam2作为一款高性能工业内窥镜,可提供以下解决方案:
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