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题名扭转超声辅助切削CFRP材料微观去除机理研究
被引量：2
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作者
王晓博
宋超胜
童景琳
赵波
李璐璐
武明强
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机构
河南理工大学机械与动力工程学院
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第8期319-328,共10页
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基金
国家自然科学基金(52005164)。
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文摘
目的研究加工过程中碳纤维增强复合材料(CFRP)的破坏形式,提高CFRP的表面质量。方法对扭转超声辅助切削CFRP的切削行为进行分解,建立扭转超声辅助切削CFRP理论模型,进行扭转超声辅助切削CFRP圆盘实验。实验后对切削力、表面粗糙度、表面凹坑特征等参数进行分析评定,并用超景深显微镜与SEM扫描电子显微镜对加工表面质量进行观察。结果纤维切削力与表面粗糙度呈负相关关系,在粗糙度较大的凹坑区域,其径向力和切向力均相对较低。超声的附加使切削力数值高于该时刻平均水平,同时伴随着更大的能量,使纤维几乎来不及发生弯曲变形就被高能量的切削力瞬间剪断,与传统加工相比,纤维的断裂点和脱粘点之间的距离更小。在传统加工方式下,表面凹坑的平均宽度在50°附近达到最大值(652μm),表面凹坑的平均深度最高超过30μm,严重影响了装配精度;在超声加工方式下,凹坑的特征宽度和特征深度明显减小且波动幅度较小。结论树脂-纤维的脱粘深度决定了表面凹坑的深度和宽度,在扭转超声振动加工方式下,纤维弯曲变形较小,可以有效抑制脱粘情况,纤维断裂形式以剪切断裂为主,而且纤维方向性也得到了抑制,有利于提升表面质量。为了避免CFRP加工中的损伤,可以从复合材料结合强度、CFRP铺层布局与加工工艺等方面着手。
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关键词
CFRP
超声辅助切削
切削力
粗糙度
纤维角
脱粘
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Keywords
CFRP
ultrasonic assisted cutting
cutting force
roughness
fiber angle
debonding
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分类号
TH145
[一般工业技术—材料科学与工程]
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