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科技成果簡介:復合材料系列工具技術
2015-05-13 10:19 李春野 

一、產品和技術簡介

航空航天等領域廣泛應用的碳纖維/樹脂復合材料具有各向異性,層間強度低,且碳纖維的硬度高(HRC=5365)、強度大、導熱性差等特性,導致諸如鉆孔、锪窩、開窗口、大孔套料加工、切邊、磨削等機械加工過程中,特別是制孔過程中極易產生毛刺、分層、撕裂等缺陷,屬于典型的難加工材料。多年來,航空航天和軍工科研與生產企業為確保碳纖維復合材料構件的質量,不得已只能沿用金屬加工工具及加工工藝,傳統的機械加工方法和現有的手工作業方式不僅效率低下,遠遠滿足不了批量生產的需求,而且極易產生毛刺和撕裂等加工缺陷,國內至今尚無針對C/E復合材料加工的系列專用刀具。

基于以上問題,開展了針對碳纖維/樹脂基復合材料工具技術的系列研究,研制開發出系列電鍍超硬磨料(金剛石)多刃套料工具及其組合制孔工具、微磨料群可控排布電鍍超硬磨料磨削砂輪、超硬磨料超薄切割工具、金剛石納米涂層螺旋面整體硬質合金制孔刀具、PCD制孔刀具等,并掌握了各種刀具的加工性能和最優工藝參數。

二、應用范圍和生產條件

復合材料在軍工、航天航空領域應用越來越廣泛,而相應的軍工企業、研究所都不可避免的面臨復合材料加工中出現的各種問題。復合材料系列工具技術已部分應用與航空和航天企業,例如,中國運載火箭研究院703所、沈陽飛機(集團)有限公司,取得了良好的效果,同時,也為北京航空制造工程研究所的相關科研提供了刀具。復合材料系列工具技術對于復合材料應用的航空航天等領域具有廣泛的應用前景。

本裝置不包含復雜難加工零件,裝配簡單,不需要特殊的生產、裝配條件,通過常規機械加工手段即可加工制造。

三、獲得的專利等知識產權情況

已獲得中國發明專利:

一種磨粒三維多層可控優化排布電鍍工具制作方法;專利公開號:ZL200710010921.6

一種減緩碳纖維復合材料手工制孔出口速度的方法及其緩沖裝置;專利公開號:ZL200910012749.7

四、規模和效益、成本估算

每件工具的結構、尺寸可以根據使用方的特殊加工需求進行調整;每件工具制造成本由具體結構、尺寸確定,根據使用方需求確定投資規模;可以很好的完成常規加工手段無法完成的復合材料加工任務,克服了傳統加工中的毛刺撕裂和分層等缺陷,達到了碳纖維等高強纖維樹脂基復合材料高效無缺陷加工的目的。

五、提供技術的程度和合作方式

專利技術轉讓、針對用戶定制供貨,詳情面議。

六、配圖

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