碳纤维树脂复合材料磨削温度的试验研究

摘要：碳纤维/树脂复合材料作为一种先进的复合材料，在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用，构建了磨削温度试验系统，试验研究了碳纤维/树脂复合材料磨削温度随工艺参数的变化规律，得到了合理的碳纤维/树脂复合材料磨削参数范围。

关键词：碳纤维；复合材料；磨削温度

中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）06-0187-01

0 绪论

碳纤维/树脂复合材料作为一种先进的复合材料，具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点，在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用，随着航空、航天及军事装备技术的快速发展，对碳纤维复合材料构件的要求日益严格，碳纤维复合材料的机械加工中的热问题已成为影响其性能的重要因素。另外，随着碳纤维复合材料性能的不断提高，材料的切削加工性能越来越差，热量堆积导致砂轮刀具磨损加剧，影响加工精度和加工效率，难以降低加工成本。在碳纤维增强复合材料的零件与其他零部件装配连接时，不可避免的要进行大量的机械加工，特别是磨削加工与孔加工。因此，碳纤维复合材料磨削热分析研究，已成为目前复合材料研究和应用所面临的一项亟待解决的难题。

1 磨削测温实验

本试验以碳纤维/树脂复合材料板为试验材料，进行磨削测温试验。该碳纤维增强复合材料的增强体是T300型碳纤维，基体材料是AG-80型树脂，在预浸处理后铺层预置而成。材料如图1所示。

图3是GC60J砂轮磨削碳纤维/树脂复合材料的试验结果，在砂轮线速度Vs=15.7m/s的条件下，改变工件进给速度和磨削深度得到的曲线。由图3可以看出，增大磨削深度ap，工件表面磨削温度升高。主要是由于磨削过程中，增大磨削深度由于切削变形力和摩擦力均增大，因而使磨削温度升高。图3 磨削深度对磨削温度的影响图4是GC60J磨削碳纤维/树脂复合材料的试验结果，在工件进给速度Vw=14m/min的条件下，改变磨削深度和砂轮线速度得到的几组曲线。由图4可以看出，增大砂轮转速Vs，工件表面磨削温度升高。增大砂轮转速，由于单位时间内工作的磨粒数增多，磨削厚度变薄，切削变形能增大，同时，产生划擦和耕犁的磨粒数增多，是摩擦加剧，因而导致磨削温度升高。

图5是GC60J磨削碳纤维/树脂复合材料的试验结果，在砂轮线速度Vs=11.8m/s的条件下，改变磨削深度和进给速度得到的几组曲线。由图4可以看出，增大进给速度Vw，工件表面磨削温度升高。增大工件进给速度，使得每颗磨粒的切削厚度增大，因此使得磨削阻力增大，热源强度增大，因而导致磨削温度升高。

3 结论

通过以上试验和分析我们得到如下结论：

（1）增大砂轮转速，由于单位时间内工作的磨粒数增多，磨削厚度变薄，切削变形能增大，产生划擦和耕犁的磨粒数增多，摩擦加剧，因而导致磨削温度升高。

（2）增大磨削深度由于切削变形力和摩擦力均增大，因而使磨削温度升高。

（3）增大工件进给速度，使得每颗磨粒的切削厚度增大，因此使得磨削阻力增大，热源强度增大，因而导致磨削温度升高。

（4）为了保证温度在200以下，并考虑加工效率，工艺参数选择为：磨削深度0.02～0.04mm，砂轮速度取13～17m/s，进给速度取12～16m/min。

参考文献

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