Structurile laminate compozite, în special cele care integrează polimeri armați cu fibră de carbon (CFRP) cu aliaje de titan, sunt parte integrantă a ingineriei aerospațiale moderne datorită raportului lor ridicat rezistență-greutate, rezistenței la coroziune și performanței la oboseală. Aceste materiale hibride, adesea denumite stive CFRP/Ti, sunt utilizate în componente critice ale aeronavelor, cum ar fi învelișurile aripilor, panourile de fuselaj și suporturile motorului. Cu toate acestea, prelucrarea acestor structuri, în special prin procese de control numeric computerizat (CNC), cum ar fi găurirea, frezarea și tăierea, prezintă provocări semnificative din cauza proprietăților mecanice și termice disparate ale CFRP și aliajelor de titan. Printre cele mai critice probleme se numără delaminarea, un mod de defectare în care straturile compozitului se separă, compromițând integritatea structurală.

Deteriorarea prin delaminare în stivele de CFRP/Ti apare din interacțiuni complexe dintre geometria sculei, parametrii de prelucrare, anizotropia materialului și efectele termo-mecanice. Evoluția acestei deteriorări este guvernată de mecanisme precum dezlipirea fibrei-matrice, fisurarea interstraturilor și degradarea termică indusă de așchiile de titan la temperatură înaltă. Strategiile de suprimare a defectelor vizează atenuarea acestor probleme prin proiectarea optimizată a sculelor, tehnici avansate de prelucrare și controlul parametrilor procesului. Acest articol oferă o explorare cuprinzătoare a mecanismului de evoluție al deteriorării prin delaminare și a strategiilor de suprimare a defectelor în... Prelucrare CNC structuri laminate CFRP/Ti din industria aviatică, susținute de tabele detaliate pentru analiză comparativă.

## Proprietățile materialelor CFRP și aliajelor de titan

### Polimeri armați cu fibră de carbon (CFRP)

CFRP este alcătuit din fibre de carbon încorporate într-o matrice polimerică, de obicei epoxidică, oferind o rezistență excepțională la tracțiune, rigiditate și densitate redusă. Proprietățile mecanice ale CFRP sunt foarte anizotrope, cu rezistența și rigiditatea maximizate de-a lungul direcției fibrei. Configurațiile comune CFRP în industria aerospațială includ laminate unidirecționale, țesute și multidirecționale, fiecare cu comportamente distincte de prelucrare.

- **Rezistență la tracțiune**: Până la 3,500 MPa de-a lungul direcției fibrei.
- **Modulul lui Young**: 230–400 GPa de-a lungul direcției fibrei.
- **Densitate**: 1.5–1.8 g/cm³.
- **Conductivitate termică**: Scăzută, de obicei 0.5–5 W/m·K.
- **Temperatura de tranziție vitroasă**: 120–180°C pentru matrici epoxidice.

Eterogenitatea CFRP duce la provocări de prelucrare, inclusiv smulgerea fibrelor, fisurarea matricei și delaminarea, în special la intrarea și ieșirea găurilor prelucrate.

### Aliaje de titan

Aliajele de titan, cum ar fi Ti6Al4V, sunt apreciate în industria aerospațială pentru rezistența lor ridicată, rezistența la coroziune și capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, conductivitatea termică scăzută și reactivitatea chimică ridicată cu sculele așchietoare le fac dificil de prelucrat.

- **Rezistență la tracțiune**: 900–1,200 MPa.
- **Modulul lui Young**: 110–120 GPa.
- **Densitate**: 4.4–4.5 g/cm³.
- **Conductivitate termică**: 6–7 W/m·K.
- **Punct de topire**: ~1,650°C.

În timpul prelucrării CNC, aliajele de titan generează temperaturi ridicate de așchiere și produc așchii continue care pot deteriora straturile CFRP adiacente, exacerbând delaminarea.

### Stive CFRP/Ti

Stivele CFRP/Ti combină proprietățile de greutate redusă ale CFRP cu durabilitatea titanului, formând structuri hibride care sunt fixate mecanic (de exemplu, prin șuruburi sau nituri) în ansamblurile aeronavelor. Neconcordanța dintre proprietățile mecanice și termice ale CFRP și titan complică prelucrarea, deoarece sculele optimizate pentru un material pot avea performanțe mai slabe decât celălalt. Tabelul 1 compară proprietățile cheie ale CFRP și Ti6Al4V.

Tabelul 1: Comparație a proprietăților materialelor pentru CFRP și Ti6Al4V

| Proprietăți | CFRP (Unidirecțional) | Ti6Al4V |
|--------------------------|----------------------|---------------------|
| Rezistență la tracțiune (MPa) | 2,500–3,500 | 900–1,200 |
| Modulul lui Young (GPa) | 230–400 | 110–120 |
| Densitate (g/cm³) | 1.5–1.8 | 4.4–4.5 |
| Conductivitate termică (W/m·K) | 0.5–5 | 6–7 |
| Dilatare termică (10⁻⁶/K) | ~0 (direcția fibrei) | 8.6–9.0 |
| Duritate | Scăzută (dependentă de matrice) | 330–380 HV |

## Deteriorarea prin delaminare în prelucrarea CNC

### Definiție și semnificație

Delaminarea este separarea straturilor dintr-un compozit laminat, rezultată din tensiunile interlaminare care depășesc rezistența interstratului materialului. În stivele CFRP/Ti, delaminarea se manifestă prin defecte de exfoliere (la intrare) sau împingere (la ieșire), reducând durata de viață la oboseală și compromițând... element de fixare performanță. Delaminarea este deosebit de dăunătoare în industria aerospațială, unde fiabilitatea structurală este primordială.

### Tipuri de delaminare

Delaminarea în stivele de CFRP/Ti poate fi clasificată în trei tipuri pe baza standardului ASTM D5528 și a observațiilor experimentale:

1. **Tipul I (Delaminare prin dezlipire)**: Apare la intrare din cauza forțelor de împingere în sus ale burghiului, provocând ridicarea straturilor superioare.
2. **Tipul II (Delaminare prin împingere în exterior)**: Apare la ieșire din cauza îndoirii straturilor nesusținute sub forțe axiale.
3. **Tipul III (Delaminare indusă termic)**: Rezultă din așchii de titan la temperatură înaltă care înmoaie matricea CFRP, reducând rezistența interlaminară.

### Factorii care influențează delaminarea

Delaminarea este influențată de mai mulți factori, printre care:

- **Geometria sculei**: Unghiul vârfului burghiului, unghiul elicei și ascuțimea muchiei afectează forța de împingere și formarea așchiilor.
- **Parametri de prelucrare**: Viteza de avans, viteza axului și viteza de așchiere determină forțele de așchiere și generarea de căldură.
- **Anisotropia materialului**: Orientarea fibrei (de exemplu, 0°, 45°, 90°) influențează rezistența la separarea dintre straturi.
- **Efecte termice**: Conductivitatea termică scăzută a titanului duce la acumularea de căldură, degradând matricea CFRP.
- **Condiții de asistență**:

Declarație de reimprimare: dacă nu există instrucțiuni speciale, toate articolele de pe acest site sunt originale. Vă rugăm să indicați sursa reimprimării: https: //www.cncmachiningptj.com/，mulțumiri！

PTJ® oferă o gamă completă de precizie personalizată cnc prelucrare china servicii ISO 9001: 2015 și certificat AS-9100. Servicii de prelucrare CNC cu precizie rapidă pe 3, 4 și 5 axe, inclusiv frezarea, întoarcerea la specificațiile clienților, Capabil de piese prelucrate metalic și plastic cu toleranță de +/- 0.005 mm. Serviciile secundare includ șlefuire CNC și foraj convenționalturnarea sub presiune,tablă și ștanțare.Furnizarea de prototipuri, rulări complete de producție, asistență tehnică și inspecție completă auto, industria aerospațială, matriță și corp de iluminat, iluminat cu led,medical, bicicletă și consumator electronică industrii. Livrare la timp. Spuneți-ne puțin despre bugetul proiectului dumneavoastră și despre timpul de livrare estimat. Vom stabili o strategie cu dvs. pentru a oferi cele mai rentabile servicii pentru a vă ajuta să vă atingeți ținta, Bine ați venit să ne contactați ( sales@pintejin.com ) direct pentru noul dvs. proiect.