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一文了解复合材料层压板的切割

   日期:2020-09-15     来源:碳纤维及其复合材料技术    浏览:264    
核心提示:复合层压板切割的基础与切割木材、金属或其他更传统的建筑材料相比,切割复合材料特别困难。造成这种情况的原因有很多,但是在切
复合层压板切割的基础
 
与切割木材、金属或其他更传统的建筑材料相比,切割复合材料特别困难。造成这种情况的原因有很多,但是在切割层压板时,有三个主要因素会影响工具的选择。
 
首先,由于碳纤维、玻璃纤维和Kevlar?纤维具有磨蚀性,因此具有传统切削刃的刀具会很快变钝,从而有效缩短了刀具寿命。除了快速磨损工具外,用钝工具切割复合材料还增加了损坏材料的可能性,同时也增加了过热的严重性,这是要考虑的第二个因素。
 
复合材料通常不能很好地传递热量。与金属碎片不同,树脂和切割纤维散发的热量相对较少,过热会使树脂熔化或使工具过早变钝。当树脂融化时,它还会堵塞切削工具或损坏零件的表面。在严重的情况下,可能会在层压板的边缘附近积聚足够的热量,以破坏零件的结构完整性。
 
最后,复合材料在切割时会分层。分层的范围从较小的边缘缺口(毛刺和纤维在钻孔不良/修剪不良的边缘上显示出来)到主要的应力断裂(由于树脂与增强层之间的粘合不良)。
 
上述因素中的每一个都会影响工具选择,并影响如何切割复合材料。尽管有多种方法可用(包括5轴CNC机床、水刀和激光刀),但大多数加工者将使用基本的旋转工具或直刀片进行切割。
 
在开始切割之前,应注意的是,尽管碳纤维和玻璃纤维粉尘无毒,但对皮肤、眼睛和肺部有轻微刺激性。强烈建议佩戴防尘口罩和护目镜,以最大程度地减少瘙痒或刺激感,尤其是在大量切割或打磨时。边缘可能非常锋利,因此手套对于避免割伤和割伤也至关重要。
 
用旋转工具切割
 
旋转工具是切割复合材料层压板最广泛使用的方法。无论是切割碳纤维板还是玻璃纤维船体,通常都可以使用旋转工具。旋转切割工具从小型手持式旋转工具(例如Dremel或气动旋转工具)到router刨机,甚至是角磨机。旋转工具用于切割和精加工所有类型的材料。它们便携、多功能,易于使用,并且切割迅速、平滑。当使用旋转工具切割管或棒时,建议从上至下进行切割。
 
即使拥有旋转工具,也可能需要专用配件来切割复合材料。由于大多数普通钻头和刀片并非专门用于切割复合材料,因此它们很可能会过早磨损,并沿层压板边缘产生磨损或碎裂。它们也可能被树脂堵塞,例如,用金刚石或碳化钨制成的砂轮或砂轮型截止轮使工具可以保持其边缘。金刚石是最硬的天然材料,因此经常用于切削工具。
 
Perma-Grit切削工具具有碳化钨-砂砾切削表面,设计用于复合材料。碳化钨是仅次于金刚石的最硬的材料之一,而Perma-Grit产品中发现的砂砾比典型的金刚石工具更具腐蚀性,可让更快地切割、定型和打磨复合材料零件,并且产生的热量更少。
 
旋转工易于使用,价格相对便宜,可以进行小而精确的切割,并且在使用适当的刀片或工具时,几乎不需要打磨。但是,它们确实会产生灰尘和更多热量。由于它们是手持设备,因此也难以进行方形切割,并且可能会沿表面跳动,从而可能造成损坏。
 
用刀片切割
 
制造商还用直刀片切割复合材料。直刀片采用来回方法,范围从手持式打底锯和钢锯到军刀锯和曲线锯。直刀片的来回运动通常比旋转工具带来更多的边缘损坏。但是,由于没有太大的切削力,因此使用手动工具可以将其最小化。
 
选择刀片对于使用此方法至关重要。大多数刀片都带有“齿形”切削刃。齿型在受到磨料纤维作用时会很快磨损,并且在切割大多数层压板时会产生热量。它们还会造成极端的边缘损坏,尤其是在使用粗齿(木)刀片时。细齿(金属)刀片比粗齿刀片对边缘的损害要小,但它们也会很快磨损,并可能被树脂堵塞。碳化钨砂砾型刀片对边缘的损害最小,使用寿命更长,切割速度更快。曲线锯和马刀锯的往复运动非常快,可以使层压板具有直线或曲线。由于行程短,它们最适合在平面或小直径的管和杆上使用。
 
使用直刀片时,可以使用低成本的手动工具进行极小的切割。电动曲线锯或马刀锯比旋转工具增加了切割速度。但是,直刀片的来回运动比旋转工具造成更多的边缘损坏。由于这种潜在的损坏,建议切勿使用预期的精加工线,并使用砂纸块或锉刀拉回边缘。
 
作者:钱 鑫 博士
 
 
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