一文了解汽车碳纤维复合材料数控加工难点及刀具选择

汽车轻量化是汽车产业核心技术和重要发展方向,碳纤维复合材料不仅能够满足轻量化这一需求,在车辆安全性方面也具备一定的优势。目前碳纤维复合材料已经成为继铝合金、镁合金、工程塑料和玻璃纤维复合材料后汽车工业领域最流行、最具发展潜力的轻量化材料。

汽车碳纤维复合材料零件

1、汽车碳纤维复合材料刹车片

碳纤维复合材料因为其环保、耐磨的特点而应用在刹车片上,由于成本较高,目前主要应用于高档轿车、专业赛车上,碳纤维复合材料制动盘被广泛用于竞赛用汽车上,例如F1赛车上。它能够在50m的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h,此时制动盘的温度会升高到900℃以上,制动盘会因为吸收大量的热能而变红,碳纤维复合材料制动盘能够承受2500℃的高温,而且具有非常优秀的制动稳定性。

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2、汽车碳纤维复合材料车身、底盘

碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度,适合用于制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料。根据挪恩复合材料为国内某知名汽车厂商定制的汽车碳纤维复合材料零件反馈,使用了汽车碳纤维复合材料零件后,整体重量减轻了约45%-65%,相当于钢结构重量的1/3-1/6.

一文了解汽车碳纤维复合材料数控加工难点及刀具选择

3、汽车碳纤维复合材料轮毂

德国WHEELSANDMORE推出的“Megalight—Forged—Series”轮毂系列,采取两片式设计,外环为碳纤维复合材料打造,内毂为轻量化的合金,搭配不锈钢制的螺丝,较一般同尺码的轮毂可轻上约45%左右,也是由于成本高昂,目前多用于顶级轿车中。

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4、汽车碳纤维复合材料电池箱

随着环保汽车的开发,以氢为燃料的燃料电池汽车使用碳纤维复合材料制作电池箱已为市场所接受,可实现压力容器的轻量化。

一文了解汽车碳纤维复合材料数控加工难点及刀具选择

碳纤维复合材料加工性能

  • 碳纤维复合材料多采用树脂为基体的复合材料,树脂固化之后硬度和强度并不是特别高,所以并不难加工,但是碳纤维复合材料加工过程中,过热的温度会使树脂软化甚至出现烧焦现象,这样对整个碳纤维复合材料制品会造成难以修复的伤害。
  • 碳纤维附和材料的拉伸强度非常高、硬度也较大,但是它收到剪切应力时容易截断,给加工带来一定的难题。

碳纤维复合材料加工难点

  • 在加工复杂精密的碳纤维制品时,为了避免油污等对零部件产生影响,往往会采用干式切削,这类零部件形状复杂,纤维铺层多变,整体的强度和硬度都很高,加工时会产生非常高的温度,这容易使零部件软化烧焦,造成工件报废;
  • 高温状态下切削加工碳纤维复合材料,对于加工刀具的损耗非常严重,由于碳纤维制品往往有着极高的精度要求,所以在加工碳纤维复合材料制品时多选择红耐磨、耐热不粘黏的加工刀具(如CDW302刀具)。

碳纤维复合材料cnc加工刀具选择

碳纤维复合材料拥有高的强度和刚性,目前应用范围越来越广,但是因为材料本身性能优越加工起来就比较困难,目前碳纤维制品多采用CNC数控加工的方式进行打孔、切割、镂空等操作。

CNC加工碳纤维复合材料刀具最好选择CDW302金刚石刀具或者CVD金刚石刀具,因为这种刀具耐磨性能好,加工出来的切口光滑,质量上佳。普通合金刀具在加工中会出现严重的损耗,而且容易烧坏产品。

碳纤维复合材料数控加工工艺一般有:车削、铣削、钻削、磨削等。在相同条件下,碳纤维复合材料的切削力要比金属材料大得多,要保证碳纤维复合材料表面的加工质量,不仅要选择合适的刀具,还要选择合理的切削用量;铣削也是碳纤维复合材料的主要加工工艺,一般对碳纤维复合材料板材边缘加工时,应该要先铣边缘,以防止分层;碳纤维制品钻孔也非常多,在对碳纤维复合材料钻削时,主要避免孔口的毛刺,所以要选择高硬度、高耐磨的刀具材质,如CDW302钻头。

一文了解汽车碳纤维复合材料数控加工难点及刀具选择

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延伸:

华菱超硬,作为我国超硬刀具国产化的先驱,以国家超硬材料重点实验室和河南科技大学为技术依托,自备超硬刀具研发中心,专注于脆硬材料和难切削材料加工用立方氮化硼刀具和高品级金刚石的研究方向,在以车代磨、超高硬度重载切削、高速加工、难加工材料切削等细分领域独具优势。同时,依据河南超硬材料研究所的先天资源,在3C行业、航空航天、核能领域不断推陈出新CBN/PCD刀具和其他新材料工具,用户覆盖了中国大陆、中国台湾、德国、意大利、美国、韩国、日本等多个国家和地区。


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