Kompozit materiallar, xususan, uglerod tolasi bilan mustahkamlangan polimerlar (CFRPs) va shisha tolali mustahkamlangan polimerlar (GFRPs) kabi tola bilan mustahkamlangan plastmassalar (FRP) o'zlarining ajoyib kuch-og'irlik nisbati, korroziyaga chidamliligi va dizayn moslashuvchanligi tufayli aviatsiya sanoatining ajralmas qismiga aylandi. Ushbu materiallar samolyot fyuzelyajlari, qanotlari va dvigatel qismlari kabi muhim qismlarda keng qo'llaniladi, bu erda engil konstruktsiyalar yoqilg'i samaradorligi va ishlashi uchun eng muhim hisoblanadi. Shu bilan birga, ushbu kompozitsiyalarni qayta ishlash, xususan, kompyuterning raqamli nazorati (CNC) jarayonlari orqali, ularning anizotrop va heterojen mikro tuzilmalari tufayli katta qiyinchiliklar tug'diradi. davomida duch kelgan eng muhim muammolardan biri CNC ishlov berish aerokosmik kompozitlarning asosiy qismi tolaning yirtilishi bo'lib, ishlov beriladigan qismlarning strukturaviy ishlashi va uzoq umrini buzadigan sirt yaxlitligi nuqsonidir.

Elyafning yirtilishi ishlov berish jarayonida kompozit matritsa ichidagi mustahkamlovchi tolalarning mexanik buzilishini anglatadi, natijada ishlov berilgan yuzada eskirgan, tortib olingan yoki singan tolalar paydo bo'ladi. Bu hodisa delaminatsiya yoki matritsaning yorilishi kabi ishlov berish natijasida yuzaga keladigan boshqa nuqsonlardan farq qiladi, chunki u noto'g'ri kesish sharoitlari, asbob geometriyasi yoki material xususiyatlari tufayli tolalarning jismoniy yirtilishini o'z ichiga oladi. Elyafning yirtilishi nafaqat qayta ishlangan sirtning estetik sifatini pasaytiradi, balki komponentning mexanik mustahkamligi va charchoqqa chidamliligini pasaytiradi, bu xavfsizlik va ishonchlilik muhokama qilinmaydigan aerokosmik ilovalarda ayniqsa muhimdir.

Ushbu maqola aerokosmik kompozit materiallarni CNC ishlov berishda tolalarni yirtish mexanizmini har tomonlama o'rganishni ta'minlaydi. U kompozitlarning asosiy xususiyatlarini, tolani yirtish mexanikasini, ishlov berish parametrlarining ta'sirini, asbob dizaynini va ushbu nuqsonni yumshatishdagi so'nggi yutuqlarni qamrab oladi. Muhokama ilmiy printsiplarga asoslanadi va asosiy parametrlar va natijalarni taqqoslaydigan batafsil jadvallar bilan qo'llab-quvvatlanadi. Maqola aerokosmik kompozit ishlov berishda tolaning yirtilishini tushunish va hal qilishga intilayotgan tadqiqotchilar, muhandislar va ishlab chiqaruvchilar uchun aniq manba bo'lib xizmat qilishga qaratilgan.

Aerokosmikda kompozit materiallar: tarkibi va xususiyatlari

Elyaf bilan mustahkamlangan kompozitlarga umumiy nuqtai

Elyaf bilan mustahkamlangan kompozitlar matritsali materialdan, odatda polimerdan (masalan, epoksi, poliester) iborat bo'lib, uglerod, shisha yoki aramid kabi yuqori quvvatli tolalar bilan mustahkamlangan. Matritsa tolalarni bog'laydi, shakl beradi va ularni atrof-muhit omillaridan himoya qiladi, tolalar esa mexanik kuch va qattiqlikka hissa qo'shadi. Aerokosmik sohada CFRPlar yuqori kuchlanish kuchi va moduli tufayli ustunlik qiladi, epoksi matritsaga o'rnatilgan uglerod tolalari eng keng tarqalgan konfiguratsiyadir. GFRP va aramid tolasi bilan mustahkamlangan polimerlar (masalan, Kevlar) elektr o'tkazmasligi yoki zarba qarshiligi kabi noyob xususiyatlari tufayli radomlar yoki ballistik komponentlar kabi maxsus ilovalarda ham qo'llaniladi.

FRPlarning mikro tuzilishi tabiatan anizotropikdir, ya'ni ularning mexanik xususiyatlari yo'nalishga qarab o'zgaradi. Elyaflar bir yo'nalishda, to'qilgan yoki ko'p qatlamli laminatlarda joylashtirilishi mumkin, har bir konfiguratsiya materialning ishlov berish kuchlariga ta'siriga ta'sir qiladi. Elyaf va matritsa o'rtasidagi interfeys juda muhim, chunki u yukni uzatishni va kompozitning umumiy yaxlitligini boshqaradi. Zaif o'zaro bog'lanish tolaning yirtilishini kuchaytirishi mumkin, chunki tolalar toza kesilgandan ko'ra ko'proq tortib olinadi.

Ishlov berish bilan bog'liq mexanik va jismoniy xususiyatlar

Kompozitlarni qayta ishlash harakati ularning mexanik va fizik xususiyatlariga bog'liq bo'lib, ular metallardan sezilarli darajada farq qiladi. Asosiy xususiyatlarga quyidagilar kiradi:

• Yuqori qattiqlik va abrazivlik: Uglerod va shisha tolalar juda qattiq va abraziv bo'lib, ishlov berish jarayonida asbobning tez eskirishiga olib keladi. Misol uchun, uglerod tolalari alyuminiy qotishmalari uchun 600-800 HV bilan solishtirganda, taxminan 150-200 HV Vickers qattiqligiga ega.

• Anizotropiya: Mexanik xususiyatlarning yo'nalishga bog'liqligi kesish kuchlarining kesish asbobiga nisbatan tolaning yo'nalishiga qarab o'zgarishini anglatadi. Kesish yo'nalishiga 90 ° ga yo'naltirilgan tolalar, ayniqsa, yirtilishga moyil.

• Past issiqlik o'tkazuvchanligi: Kompozitlar yomon issiqlik tarqalishiga ega, bu esa ishlov berish jarayonida mahalliy issiqlik hosil bo'lishiga olib keladi, bu matritsani yumshata oladi va tolaning yirtilib ketish xavfini oshiradi.

• Mo'rt xulq-atvor: Plastik deformatsiyaga uchragan metallardan farqli o'laroq, kompozitlar mo'rt sinishni ko'rsatadi, tolalar silliq qirqish o'rniga sinadi. Bu ishlov berilgan yuzalarning yirtiq, yirtiq ko'rinishiga yordam beradi.

Bu xususiyatlar kompozitlarni CNC ishlov berishni murakkab jarayonga aylantiradi, bu esa tolaning yirtilishi kabi nuqsonlarni minimallashtirish uchun maxsus asboblar va parametrlarni talab qiladi.

Aerokosmik ilovalar va ishlov berish talablari

Aerokosmikda kompozitlar birlamchi tuzilmalarda (masalan, Airbus A350 ning og'irligi bo'yicha 50% kompozit havo korpusi) va ikkilamchi komponentlarda (masalan, ichki panellar, parda) ishlatiladi. Ishlov berish ko'pincha aniq geometriyalarga erishish, teshiklarni burg'ulash uchun talab qilinadi dastanis, yoki qolipdan keyin ortiqcha materialni kesib oling. CNC ishlov berish o'zining aniqligi va murakkab shakllarga ishlov berish qobiliyati uchun afzaldir, lekin jarayon minimal sirt nuqsonlari va qattiq bardoshlik (masalan, muhim komponentlar uchun ± 9100 mm) talab qiladigan AS0.05 kabi qat'iy aerokosmik standartlarga javob berishi kerak.

Elyafning yirtilishi, ayniqsa, aerokosmik sohada muammoli, chunki u tsiklik yuk ostida yoriqlar tarqalishini boshlashi va charchoq muddatini qisqartirishi mumkin. Misol uchun, qanot terisidagi yirtilgan tolalar stress kontsentratsiyasi nuqtasi bo'lib xizmat qilishi mumkin, bu komponentning aerodinamik kuchlarga bardosh berish qobiliyatini buzadi. Shunday qilib, aerokosmik kompozitlarning ishonchliligini ta'minlash uchun tolaning yirtilishini tushunish va yumshatish juda muhimdir.

Tolalarni yirtish mexanikasi

Ta'rifi va xususiyatlari

Elyafning yirtilib ketishi, kesish asbobi mustahkamlovchi tolalarni toza uzib qo'ymasa, buning o'rniga ularning buzilishiga, tortib olinishiga yoki tartibsiz ravishda sinishiga olib kelganda sodir bo'ladi. Bu ko'pincha matritsaning bulg'anishi yoki yorilishi bilan birga ochiq, shikastlangan tolalar bilan qo'pol sirtga olib keladi. Bu nuqson uglerod tolalarining yuqori mustahkamligi va mo‘rtligi tufayli CFRPlarda eng yaqqol namoyon bo‘ladi, lekin u turli ko‘rinishlarga ega bo‘lsa ham, GFRP va aramid kompozitlarida ham paydo bo‘lishi mumkin (masalan, aramid tolalari o‘zining qattiqligi tufayli loyqa yuzalar hosil qilishga moyildir).

Mikroskopik jihatdan tolaning yirtilishi quyidagilar bilan tavsiflanadi:

• Elyafni tortib olish: Matritsadan tolalar etarli darajada o'zaro bog'lanish yoki haddan tashqari eksenel kesish kuchlari tufayli chiqariladi.

• Elyafning sinishi: Elyaflar egilish yoki kesish kuchlanishlari tufayli tartibsiz ravishda, ko'pincha mo'ljallangan kesim bilan noto'g'ri burchak ostida sinadi.

• Matritsaning shikastlanishi: Atrofdagi matritsa yorilishi yoki surilishi mumkin, bu esa tolalarni yanada ochib berishi va sirt pürüzlülüğünün kuchayishiga olib keladi.

Ushbu xususiyatlarni skanerlash elektron mikroskopiyasi (SEM) yordamida kuzatish mumkin, bu toza kesilgan yuzalar bilan solishtirganda yirtilgan tolalarning notekisligini ochib beradi.

Tolalarni yirtish mexanizmlari

Elyafni yirtib tashlash mexanizmi kesish asbobi, kompozitning mikro tuzilishi va ishlov berish parametrlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir orqali boshqariladi. Ushbu kamchilikka bir nechta asosiy mexanizmlar yordam beradi:

1. Kesish natijasida kelib chiqqan tolaning buzilishi: Kesuvchi asbob tolalarni burchak ostida (masalan, tola yoʻnalishi boʻyicha 45° yoki 90°) ushlaganda, kesish kuchlanishlari ustunlik qiladi, bu esa tolalarni toza kesish oʻrniga egilishiga va sinishiga olib keladi. Bu, ayniqsa, ortogonal kesishda keng tarqalgan bo'lib, bu erda asbobning kesish burchagi keskin kesish harakati hosil qilish uchun etarli emas.

2. Eksenel kuchlarning ustunligi: Qayta ishlangan sirtga perpendikulyar bo'lgan yuqori eksenel kuchlar tolalarni kesishdan ko'ra matritsadan tortib olishi mumkin. Bu ishqalanish kuchlarini oshiradigan va kesish samaradorligini kamaytiradigan eskirgan asboblar bilan kuchayadi.

3. Asbob qirrasi radiusi effektlari: Zerikarli yoki katta radiusli asbob qirrasi tolalarni kesish o'rniga ularni maydalab, yirtib tashlash va sirt shikastlanishiga olib keladi. Past qirrali radiusli o'tkir asboblar (masalan, <10 mikron) bu ta'sirni minimallashtirish uchun juda muhimdir.

4. Elyafni yo'naltirish effektlari: Kesish yo'nalishiga (90°) perpendikulyar yo'naltirilgan tolalar kesishga maksimal qarshilik ko'rsatadi, yirtilib ketish ehtimolini oshiradi. Aksincha, parallel tolalarni (0°) kesish osonroq bo'ladi, lekin asbob noto'g'ri bo'lsa yoki besleme tezligi juda yuqori bo'lsa ham yirtilib ketishi mumkin.

5. Matritsa-tolalarni ajratish: Zaif o'zaro bog'lanish kesish kuchlari ta'sirida tolalarni matritsadan ajratish imkonini beradi, natijada tortib olinadi va yirtiladi. Bunga kompozitsiyaning ishlab chiqarish sifati, masalan, qatronni qo'llash sharoitlari yoki tolalar ta'sir qiladi yuzasi davolashs.

Ushbu mexanizmlar o'zaro bog'liq bo'lib, asboblarning aşınması, kesish tezligi va besleme tezligi ularning ta'sirini kuchaytiradi. Masalan, yuqori besleme tezligi eksenel kuchlarni oshiradi, bu eskirgan asbob bilan birgalikda tolaning qattiq yirtilishiga olib kelishi mumkin.

Elyafning yirtilishini matematik modellashtirish

Elyafni yirtib tashlash mexanizmini miqdoriy aniqlash uchun tadqiqotchilar kesish mexanikasi va sinish mexanikasiga asoslangan modellarni ishlab chiqdilar. Kompozit ishlov berishda kesish kuchining (F_c) soddalashtirilgan modeli quyidagicha ifodalanishi mumkin:

[ F_c = K_c \cdot t \cdot w]

qaerda:

• ( K_c ): Maxsus kesish kuchi (N/mm²), materialning xususiyatlariga va tolaning yo'nalishiga bog'liq.

• ( t ): Kesish chuqurligi (mm).

• ( w ): Kesish kengligi (mm).

Elyafni yirtib tashlash uchun eksenel kuch komponenti (F_a) juda muhim, chunki u tolani tortib olishni ta'minlaydi. Buni quyidagicha modellashtirish mumkin:

[ F_a = \mu \cdot F_c + F_f]

qaerda:

• ( \mu ): Asbob va kompozit o'rtasidagi ishqalanish koeffitsienti.

• (F_f): tolaning yorilish kuchi, tolaning kuchlanish kuchi va tasavvurlar maydoniga mutanosib.

Tolaning yirtilishiga moyillik ( F_a ) tola-matritsa bog‘lanishining fazalararo kesish kuchidan ( \tau_i ) oshib ketganda ortadi:

[ \tau_i = \frac{F_a}{A_f} ]

bu yerda (A_f) tolaning matritsa bilan aloqa qiladigan sirt maydoni. Agar ( \tau_i ) past bo'lsa (masalan, yomon bog'lanish tufayli), tolalar yirtilib ketishi yoki chiqib ketishi ehtimoli ko'proq.

Cheklangan elementlar tahlili (FEA) shuningdek, materialning anizotropik xususiyatlarini va asbob-ishlab chiqarish qismining o'zaro ta'sirini o'z ichiga olgan tolaning yirtilishini simulyatsiya qilish uchun ishlatiladi. Ushbu modellar stress taqsimoti va ishlamay qolish usullarini bashorat qiladi, bu esa ishlov berish parametrlarini optimallashtirishga yordam beradi.

Ishlov berish parametrlarining tolaning yirtilishiga ta'siri

Chiqish tezligi

Minutiga yuza fut (sfm) yoki daqiqada metr (m / min) bilan o'lchanadigan kesish tezligi tolaning yirtilishiga sezilarli ta'sir qiladi. Yuqori kesish tezligi (masalan, 400–500 sfm) kompozitlarning past issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli ortiqcha issiqlik hosil qiladi, matritsani yumshatadi va tolaning harakatchanligini oshiradi, bu esa yirtilishga yordam beradi. Aksincha, past tezliklar (masalan, <200 sfm) kesish emas, balki ishqalanishga olib kelishi mumkin, bu esa chayqalish va tolaning shikastlanishiga olib keladi.

Optimal kesish tezligi materialga qarab farq qiladi. CFRP uchun issiqlik hosil qilish va kesish samaradorligini muvozanatlash uchun 300-400 sfm tezlik tavsiya etiladi. Shisha tolalarning past abrazivligi tufayli GFRPlar biroz yuqori tezlikka (400–500 sfm) bardosh bera oladi. 1-jadvalda keng tarqalgan aerokosmik kompozitlar uchun tavsiya etilgan kesish tezligi jamlangan.

1-jadval: Aerokosmik kompozitlarni CNC ishlov berish uchun tavsiya etilgan kesish tezligi

Oziqlantirish darajasi

Besleme tezligi yoki asbobning aylanish tezligi (in/dev yoki mm/dev) chip yuki va kesish kuchlariga ta'sir qiladi. Yuqori oziqlantirish tezligi (masalan, >0.003 dyuym/dev) eksenel kuchlarni oshiradi, tolaning tortilishi va yirtilishiga yordam beradi. Past oziqlantirish tezligi (masalan, <0.001 dyuym/dev) kuchlarni kamaytiradi, lekin ishqalanishga olib kelishi mumkin, bu esa sirt pürüzlülüğü va tolaning shikastlanishiga olib kelishi mumkin.

CFRPlar uchun 0.002-0.003 dyuym/dev (0.05-0.075 mm/rev) besleme tezligi optimal bo'lib, unumdorlik va sirt sifati o'rtasidagi muvozanatni ta'minlaydi. 2-jadvalda tolaning yirtilishiga ozuqa tezligi ta'siri solishtiriladi.

2-jadval: CFRP ishlov berishda tolaning yirtilishiga ozuqa tezligining ta'siri

Chiqib ketish chuqurligi

Kesish chuqurligi (DOC) har bir o'tishda chiqarilgan material hajmiga va kesish kuchlarining kattaligiga ta'sir qiladi. Chuqur kesishlar (masalan, >0.1 dyuym yoki 2.5 mm) eksenel kuchlarni oshiradi, tolaning yirtilishini kuchaytiradi, sayoz kesmalar (masalan, <0.02 dyuym yoki 0.5 mm) kuchlarni kamaytiradi, lekin ishlov berish vaqtini ko'paytirib, bir nechta o'tishlarni talab qilishi mumkin.

Aerokosmik kompozitlar uchun odatda samaradorlikni saqlab turganda tolaning yirtilishini minimallashtirish uchun 0.02–0.05 dyuym (0.5–1.25 mm) DOC tavsiya etiladi. 3-jadvalda DOC ning ishlov berish natijalariga ta'siri ko'rsatilgan.

3-jadval: CFRP ishlov berishda kesish chuqurligining tolaning yirtilishiga ta'siri

Elyaf yo'nalishi

Kesish yo'nalishiga nisbatan tolaning yo'nalishi tolaning yirtilishida hal qiluvchi omil hisoblanadi. Asbob yo'liga 90 ° burchak ostida joylashgan tolalar maksimal kesish stressini boshdan kechiradi, bu qattiq yirtilishga olib keladi, 0 ° tolalar esa tozaroq kesiladi. Oraliq burchaklar (masalan, 45 °) asbobning geometriyasi va parametrlariga qarab, o'rtacha yirtiqqa olib keladi.

4-jadvalda tola yo'nalishining tolaning yirtilib ketish zo'ravonligiga ta'siri jamlangan.

4-jadval: CFRP ishlov berishda tola yo'nalishining tolaning yirtilishiga ta'siri

Asbob dizayni va material tanlash

Asbob materiallari

Kompozit tolalarning abraziv tabiati aşınmaya qarshi turish va o'tkirlikni saqlash uchun yuqori qattiqlikdagi asboblar materiallaridan foydalanishni talab qiladi. Umumiy asboblar materiallariga quyidagilar kiradi:

• Sementlangan karbid: Yaxshi qattiqlik va o'rtacha aşınma qarshiligini taklif qiladi, lekin CFRPlarni qayta ishlashda tez eskiradi. Kam hajmli ishlab chiqarish yoki GFRP kabi kamroq abraziv kompozitsiyalar uchun javob beradi.

• Polikristal olmos (PCD): Ajoyib qattiqlik (8000–12000 HV) va aşınma qarshiligini ta'minlaydi, bu uni CFRPlar uchun ideal qiladi. PCD asboblari 10 martagacha keskinlashtirilishi mumkin, bu esa xarajatlarni kamaytiradi.

• Olmos bilan qoplangan karbid: Aşınmaga chidamliligini oshirish uchun karbidning mustahkamligini olmos qoplamasi bilan birlashtiradi. PCD dan arzonroq, lekin asbobning ishlash muddati qisqaroq.

• Kub bor nitridi (CBN): Yuqori issiqlik barqarorligi tufayli metall qatlamli gibrid kompozitlar (masalan, CFRP/titan stakalari) uchun ishlatiladi.

5-jadvalda kompozit ishlov berish uchun asboblar materiallari solishtiriladi.

5-jadval: Aerokosmik kompozitlarni CNC ishlov berish uchun asboblar materiallarini taqqoslash

Asboblar geometriyasi

Asbob geometriyasi tolaning yirtilishini minimallashtirishda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Asosiy geometrik xususiyatlar:

• Rake burchagi: Yuqori musbat burchak burchagi (masalan, 10°–20°) keskin kesishga yordam beradi va eksenel kuchlarni kamaytiradi, tolaning yirtilishini kamaytiradi. Salbiy burchak burchaklari maydalash va yirtishni oshiradi.

• Tozalash burchagi: 5°–10° boʻshliq burchagi asbob yon tomoni va ish qismi oʻrtasidagi ishqalanishni kamaytiradi, ishqalanish natijasida yirtilib ketishining oldini oladi.

• Spiral burchak: Yuqoriga va pastga kesilgan naylarning kombinatsiyasi bilan siqish spiral kesgichlari kompozit qatlamlarga muvozanatli kuchlarni qo'llash orqali delaminatsiyani va tolaning yirtilishini kamaytiradi.

• Chet radiusi: Toza tolani kesish uchun o'tkir qirrasi (radiusi <10 mkm) zarur. Kattaroq radiusli eskirgan asboblar tolalarni maydalab, yirtilishni kuchaytiradi.

Ixtisoslashgan geometriyalar, masalan, tomirli PCD asboblari, CFRP uchun moslashtirilgan murakkab kesish profillarini yaratishga imkon beradi, bu qiyin yo'nalishlarda (masalan, 90 ° tolalar) yirtilishni kamaytiradi.

Asbobning aşınması va uning tolaning yirtilishiga ta'siri

Asbobning aşınması kesish kuchlarini oshirib, chiqib ketish tomonini xiralashgan holda tolaning yirtilishini tezlashtiradi. Kompozit ishlov berishda abraziv aşınma dominant mexanizm bo'lib, uglerod tolalari asbobning chetini yemiradi, bu esa kattaroq chekka radiusi va yuqori ishqalanishga olib keladi. Yon tomonining aşınması va chetini yaxlitlash keng tarqalgan bo'lib, asbobning tolalarni toza kesish qobiliyatini kamaytiradi.

Tolalar yirtilishini oldini olish uchun aerokosmik ishlov berishda asboblarni muntazam tekshirish va almashtirish juda muhimdir. Akustik emissiya yoki kuch datchiklaridan foydalangan holda ilg'or asboblar monitoringi tizimlari real vaqt rejimida eskirishni aniqlay oladi, bu esa izchil sirt sifatini ta'minlaydi.

Elyafning yirtilishini yumshatish strategiyalari

Optimallashtirilgan ishlov berish parametrlari

Optimal kesish tezligi, besleme tezligi va kesish chuqurligini tanlash tolaning yirtilishini yumshatishning birinchi bosqichidir. Muhokama qilinganidek, o'rtacha tezliklar (CFRP uchun 300-400 sfm), besleme tezligi (0.002-0.003 dyuym/dev) va sayoz kesmalar (0.02-0.05 dyuym) eksenel kuchlarni va issiqlik hosil bo'lishini minimallashtiradi. Parametrlarni optimallashtirish ko'pincha mahsuldorlik va sirt sifatini muvozanatlash uchun FEA yordamida eksperimental sinovlarni yoki simulyatsiyani talab qiladi.

Murakkab asboblar yechimlari

Maxsus geometriyaga ega bo'lgan PCD yoki olmos bilan qoplangan asboblardan foydalanish, masalan, siqish spiral kesgichlari, tolaning yirtilishini sezilarli darajada kamaytiradi. Karbidli substratda olmos tomirlarini o'z ichiga olgan tomirli PCD asboblari CFRP uchun moslashtirilgan kesish profillarini taklif qiladi, bu esa yuqori xavfli yo'nalishlarda yirtilishni kamaytiradi.

Sovutgich va changni boshqarish

Kompozitlarga ishlov berish sezilarli darajada chang hosil qiladi, bu esa kesish zonasini yopish orqali asbobning aşınmasını va tolaning yirtilishini kuchaytirishi mumkin. Yuqori samarali zarrachali havo (HEPA) filtrlari kabi samarali changni tozalash tizimlari muhim ahamiyatga ega. Sovutgichlar, ruxsat etilgan hollarda, issiqlik hosil bo'lishini kamaytirishi va sirt sifatini yaxshilashi mumkin. Biroq, CFRP ni buzish potentsialiga ko'ra, aerokosmosda suvga asoslangan sovutgichlar ko'pincha ulardan qochishadi. Tumanli sovutish yoki kriyojenik sovutish (suyuq azot yordamida) bilan quruq ishlov berish materialning yaxlitligini buzmasdan issiqlik va changni nazorat qilish uchun tobora ko'proq foydalanilmoqda.

Vibratsiyali ishlov berish

Vibratsiyali ishlov berish (VAM), masalan, ultratovush yordamida burg'ulash, kesish asbobiga yuqori chastotali tebranishlarni kiritadi, kesish kuchlarini kamaytiradi va chiplarni evakuatsiya qilishni yaxshilaydi. Ushbu uslub toza tolaning sinishiga yordam berish orqali tolaning yirtilishini kamaytirishi ko'rsatilgan. Misol uchun, Fraunhofer qo'shma laboratoriyasi (2016) tomonidan o'tkazilgan tadqiqot an'anaviy burg'ulash bilan solishtirganda CFRPlarni tebranish yordamida burg'ulash paytida tolaning tortib olinishi 30% ga kamayganini ko'rsatdi.

Ishlash va mahkamlash

Tebranishlarning oldini olish uchun to'g'ri ishlov berish juda muhim, bu esa tolaning yirtilishini kuchaytiradi. Qattiq armatura, masalan, vakuumli shtutserlar yoki qo'llab-quvvatlovchi plitalar, ish qismini stabillashtiring, ayniqsa egiluvchanlikka moyil bo'lgan nozik kompozit plitalar uchun. Asbob ushlagichlari uchun gidravlik shtutserlar, shuningdek, ishlamay qolishni kamaytiradi, bu esa asbobning aniq ulanishini ta'minlaydi va yirtilishni kamaytiradi.

Kompozit ishlov berishdagi so'nggi yutuqlar

Gibrid ishlov berish texnologiyalari

Bir nechta energiya manbalarini (masalan, lazer yordamida ishlov berish, ultratovushli ishlov berish) birlashtirgan gibrid ishlov berish tolaning yirtilishini kamaytirish uchun yangi yechim hisoblanadi. Lazer yordamida ishlov berish kompozit sirtni oldindan qizdiradi, matritsani yumshatadi va kesish kuchlarini kamaytiradi, ultratovushli tebranishlar esa tolaning sinishi aniqligini oshiradi. Ushbu texnologiyalar, ayniqsa, aerokosmik tuzilmalarda ishlatiladigan qalin CFRP laminatlari uchun samarali.

Aqlli ishlov berish tizimlari

CNC tizimlarida sun'iy intellekt (AI) va mashinani o'rganish (ML) ning integratsiyalashuvi tolaning yirtilishini minimallashtirish uchun ishlov berish parametrlarini real vaqt rejimida optimallashtirish imkonini beradi. Aqlli tizimlar kesish kuchlarini, asboblarning aşınmasını va sirt sifatini kuzatib boradi, tezlikni, besleme va DOCni dinamik ravishda sozlaydi. Misol uchun, Hufschmied kompaniyasining SonicShark tizimi (2024) tolaning yirtilishini aniqlash va parametrlarni o'z vaqtida sozlash, sirt yaxlitligini yaxshilash uchun ichki sifat nazoratidan foydalanadi.

Yangi asboblar materiallari va qoplamalar

Nanostrukturali olmos qoplamalari va gibrid CBN-PCD kompozitlari kabi asboblar materiallaridagi yutuqlar yaxshilangan aşınma qarshilik va termal barqarorlikni ta'minlaydi. Ushbu qoplamalar qirralarning yaxlitlanishini kamaytiradi va aniqlikni uzoqroq saqlaydi, bu esa tolaning yorilishi ehtimolini kamaytiradi. Tadqiqotlar, shuningdek, ishqalanish va issiqlik hosil bo'lishini minimallashtirish uchun o'z-o'zidan moylanadigan qoplamalarni o'rganmoqda.

Qo'shimcha ishlab chiqarish integratsiyasi

Uzluksiz tolali 3D bosib chiqarish kabi kompozitlar uchun qo'shimcha ishlab chiqarish (AM) ning o'sishi tarmoq shakliga yaqin ishlab chiqarish imkonini beradi, bu esa keng qamrovli ishlov berishga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi. Biroq, ishlov berish zarur bo'lganda, AM kompozitlari o'zlarining murakkab tolali arxitekturasi tufayli noyob qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. AM qismlarining kompyuter tomografiyasi (KT) skanerlari orqali ma'lum qilingan moslashtirilgan ishlov berish strategiyalari ushbu materiallarda tolaning yirtilishini bartaraf etish uchun ishlab chiqilmoqda.

Aerokosmik kompozit ishlov berish bo'yicha amaliy tadqiqotlar

1-tadqiqot: Airbus A350 qanot terisini ishlov berish

350% dan ortiq kompozit tarkibga ega Airbus A50 XWB qanot terilari va shpallar uchun keng qamrovli CNC ishlov berishni talab qiladi. Erta ishlab chiqarishda, ayniqsa 90 ° tola yo'nalishida tolaning yirtilishi muhim muammo edi. PCD siqish spiral kesgichlarini qabul qilish va besleme tezligini 0.002 dyuym/devga optimallashtirish orqali Airbus tolaning yirtilishini 40% ga qisqartirdi va sirt pürüzlülüğü Ra 0.8–1.0 mkm qiymatlariga erishdi. Vibratsiyali burg'ulash mahkamlagichni o'rnatish uchun teshik sifatini yanada yaxshiladi.

2-tadqiqot: Boeing 787 fuselajini kesish

Boeing 787 Dreamliner o'zining fyuzelyaji uchun CFRP dan foydalanadi, bu aerodinamik tolerantliklarni qondirish uchun aniq kesishni talab qiladi. Karbid asboblari bilan dastlabki sinovlar jiddiy tolaning yirtilishiga va asboblarning aşınmasına olib keldi. Tomirli PCD asboblariga o'tish va kriogen sovutishni amalga oshirish yirtilishni 50% ga qisqartirdi va asbobning ishlash muddatini 300% ga uzaytirdi, ishlab chiqarish xarajatlarini pasaytirdi.

3-tadqiqot: Gibrid CFRP/titan stackiga ishlov berish

Dvigatel korpuslarida ishlatiladigan CFRP/titan stakalari kabi gibrid kompozitlar turli xil moddiy xususiyatlar tufayli o'ziga xos qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. CFRP-titan interfeysida tolaning yirtilishi keng tarqalgan edi. Moslashtirilgan geometriyalar va past besleme tezligi (0.0015 dyuym/dev) bilan CBN asboblaridan foydalanish yirtilishni minimallashtirdi, aqlli ishlov berish tizimlari esa sifatni saqlab qolish uchun real vaqtda parametrlarni sozladi.

Atrof-muhit va xavfsizlik masalalari

Changni boshqarish

Kompozit ishlov berish, ayniqsa, uglerod tolasidan nozik, abraziv chang hosil qiladi, bu ishchilar va uskunalar uchun xavflidir. Uglerod tolasi changi elektr o'tkazuvchan bo'lib, CNC elektronikasiga xavf tug'diradi, shisha tolali chang esa terining tirnash xususiyati keltirib chiqarishi mumkin. Aerokosmik ishlab chiqaruvchilar ushbu xavflarni kamaytirish uchun HEPA filtrlash tizimlari va musbat bosimli mashina korpuslaridan foydalanadilar. Ishchilarning xavfsizligi shaxsiy himoya vositalari (PPE), shu jumladan respirator va qo'lqoplar orqali ta'minlanadi.

Ishlov berishda barqarorlik

Kompozit ishlov berishning atrof-muhitga ta'siri tobora ortib borayotgan tashvish uyg'otmoqda, chunki CFRP termoset matritsalari tufayli qayta ishlanishi qiyin. Qayta ishlanishi mumkin bo'lgan termoplastik kompozitlarning yutuqlari chiqindilarni kamaytiradi. Bundan tashqari, kam quvvatli CNC tizimlari va optimallashtirilgan asboblar yo'llari kabi energiyani tejaydigan ishlov berish strategiyalari ishlab chiqarishdagi uglerod izini minimallashtiradi.

Kelajakdagi yo'nalishlar va tadqiqot imkoniyatlari

Bashoratli modellashtirish va simulyatsiya

FEA va molekulyar dinamika simulyatsiyalaridagi yutuqlar tolaning yirtilishini aniqroq bashorat qilish imkonini beradi. Kelajakdagi tadqiqotlar real vaqtda sensor ma'lumotlarini ushbu modellarga integratsiyalashga qaratilgan bo'lishi kerak, bu esa bashoratli texnik xizmat ko'rsatish va parametrlarni optimallashtirish imkonini beradi. Simulyatsiya qiluvchi CNC mashinalarining raqamli egizaklari ishlov berish jarayonies deyarli, shuningdek, tolaning yirtilishini kamaytirish uchun istiqbolli.

Keyingi avlod asboblari

Ishlov berish jarayonida geometriyani yoki qoplama xususiyatlarini sozlashga qodir moslashuvchan asboblarni ishlab chiqish kompozit ishlov berishda inqilob qilishi mumkin. O'z-o'zidan charxlanadigan asboblar yoki eskirishni aniqlash uchun o'rnatilgan datchiklar faol tadqiqot sohalari hisoblanadi.

Sanoat 4.0 integratsiyasi

IoT-ni qo'llab-quvvatlaydigan CNC mashinalari va katta ma'lumotlar tahlili kabi Sanoat 4.0 texnologiyalarining qabul qilinishi tolaning yirtilishini kuzatish va nazorat qilish qobiliyatini oshiradi. AI bilan jihozlangan hamkorlikdagi robotlar (kobotlar) o'rnatish yoki sifatni tekshirish, samaradorlik va izchillikni oshirishda yordam berishi mumkin.

Barqaror kompozitlar

Tabiiy tola bilan mustahkamlangan polimerlar (NFRP) kabi bio-asosli kompozitlarga o'tish atrof-muhitga ta'sirni kamaytirish imkoniyatlarini taqdim etadi. Biroq, bu materiallar yangi ishlov berish muammolarini keltirib chiqarishi mumkin, shu jumladan tolani yirtib tashlash, moslashtirilgan strategiyalarni talab qiladi.

Xulosa

Elyafni yirtish - bu materialning xususiyatlari, asbob dizayni va ishlov berish parametrlarining murakkab o'zaro ta'siridan kelib chiqqan holda, aerokosmik kompozit materiallarni CNC bilan ishlov berishda muhim muammodir. Bu nuqson sirt yaxlitligi va mexanik ishlashini buzadi, aerokosmik komponentlarning xavfsizligi va ishonchliligiga xavf tug'diradi. Mexanika, modellashtirish va eksperimental ma'lumotlarga asoslangan tolani yirtib tashlash mexanizmini chuqur tushunish orqali ishlab chiqaruvchilar optimallashtirilgan parametrlar, ilg'or asboblar va gibrid ishlov berish texnologiyalarini o'z ichiga olgan samarali yumshatish strategiyalarini amalga oshirishlari mumkin.

So'nggi yutuqlar, masalan, aqlli ishlov berish tizimlari, tebranishga yordam beradigan texnikalar va yangi asboblar materiallari sirt sifatini yaxshilash va tolaning yirtilishini kamaytirish uchun yo'l ochmoqda. Airbus va Boeing kabi sanoat rahbarlarining amaliy tadqiqotlari ushbu strategiyalarning amaliy ta'sirini ko'rsatadi, bashoratli modellashtirish va barqaror kompozitsiyalar bo'yicha olib borilayotgan izlanishlar keyingi taraqqiyotni va'da qilmoqda.

Aerokosmik sanoati engil va yuqori unumdor tuzilmalar uchun kompozit materiallarga tayanishda davom etar ekan, tolaning yirtilishi masalasini hal qilish ustuvor vazifa bo'lib qoladi. Ushbu maqola kompozit ishlov berishda kelajakdagi innovatsiyalarni yo'naltirish uchun batafsil taqqoslash va ilmiy tushunchalar bilan qo'llab-quvvatlangan ushbu muammoni tushunish va hal qilish uchun keng qamrovli asosni taqdim etadi.

Qayta chop etish bayonoti: Agar maxsus ko'rsatmalar bo'lmasa, ushbu saytdagi barcha maqolalar asl nusxadir. Qayta chop etish uchun manbani ko'rsating: https: //www.cncmachiningptj.com/，tashakkur！

PTJ® Custom Precision-ning to'liq spektrini taqdim etadi cnc ishlov berish chinni xizmatlar.ISO 9001: 2015 va AS-9100 sertifikati. 3, 4 va 5-eksa tezkor aniqlikdagi CNC ishlov berish xizmatlari, shu jumladan frezalash, mijozlar talablariga javob berish, +/- 0.005 mm bardoshlik bilan metall va plastmassa bilan ishlov berilgan qismlarga qodir, ikkinchi darajali xizmatlarga CNC va an'anaviy silliqlash, burg'ulash,o'lib ketish,varaqli metall va shtamplash.Prototiplarni taqdim etish, to'liq ishlab chiqarish, texnik ko'mak va to'liq tekshiruv avtomobil, aviatsiya, qolip va armatura, yoritilgan yorug'lik,tibbiy, velosiped va iste'molchi electronics tarmoqlar. O'z vaqtida yetkazib berish. Loyihangiz byudjeti va kutilayotgan yetkazib berish muddati haqida bizga bir oz aytib bering. Maqsadingizga erishishingizga yordam beradigan eng tejamkor xizmatlarni taqdim etish uchun siz bilan strategiya tuzamiz, biz bilan bog'lanishga xush kelibsiz ( sales@pintejin.com ) to'g'ridan-to'g'ri yangi loyihangiz uchun.