碳纖維復合材料鉆孔加工缺陷及解決辦法

碳纖維復合材料是由碳纖維和樹脂組成的高性能結構材料，碳纖維增強復合材料（CFRP）碳纖維復合材料具有較高的比強度、剛性、耐久性和優異的耐腐蝕性，也具有非常明顯的輕量化效果（CFRP）和蜂窩材料（HONEYCOMB)被稱為制造飛機機身和機翼的理想材料，廣泛應用于航空航天行業。但在鉆孔過程中，鉆刀磨損嚴重，孔容易分層、毛刺、撕裂等問題。

一、碳纖維復合材料鉆孔加工缺陷

（1）分層：在鉆孔過程中，碳纖維材料在鉆孔力的作用下產生層間應力。如果孔出口一側沒有足夠的支撐，孔出口容易出現層間應力。如果應力超過樹脂基體的強度，碳纖維很容易與樹脂基體分離，產生分層缺陷。一般來說，鉆孔軸向力越大，層間應力越大，分層現象越容易產生。

碳纖維板孔加工

（2）毛刺：碳纖維復合材料不均勻，碳纖維鋪裝方向對孔、材料異性、不同位置切割碳纖維的不同角度，會使部分碳纖維拉伸而不是剪切，這些都是導致孔出口和入口毛刺的因素。碳纖維復合材料對鉆孔刀具的磨損比較嚴重，所以當刀具鈍化后，不能順利將碳纖維切斷，也容易產生毛刺。

（3）撕裂：碳纖維復合材料的鉆出有兩個階段。一是橫刃作用階段。橫刃切割速度慢且不鋒利，材料無法切割。相反，在主切割階段，主切割刀片在向外推擠和扭轉時容易撕裂。

二、碳纖維復合材料鉆孔工具解決方案

目前，主要的CFRP 基于金剛石涂層硬質合金鉆頭和燒結金剛石鉆頭的概念（分為標準、半標準和定制產品）。

(1)碳纖維復合材料鉆孔加工刀具材料:作為刀具材料，硬合金和PCD 聚晶金剛石，聚晶金剛石（PCD）它是較硬的工具材料，耐磨性好，但易碎；硬合金非常堅固，但碳纖維復合材料磨損快；華菱超硬PCD鉆頭采用硬合金作為鉆體材料，鑲嵌焊接PCD 作為切削刃，硬質合金刀具可通過其鉆尖設計和鉆柄進行增強，同時在保證刀具后角和排屑能力較大化的前提下，確保更佳的加工效果，而PCD切削刃作為主要加工部件，能充分發揮其高耐磨性的優點，提高孔加工質量。

PCD材料及特性

（2）碳纖維復合材料鉆孔加工工具鉆孔結構設計：對于不同的碳纖維復合材料和鉆孔條件，需要鉆孔形式和材料PCD鉆頭。鉆頭周圍有切斷纖維的尖刺，適用于高纖維含量材料，具有很強的減少孔中纖維破裂趨勢的能力，可有效避免分裂和分層缺陷，也適用于碳纖維復合材料CFRP以及鋁疊層材料的鉆孔加工；一種鉆頭采用雙頂角鉆尖結構，可使鉆頭順利切割工件，適用于高樹脂基CFRP碳纖維復合材料，降低材料分層的風險。為了獲得更長的工具壽命、更準確的孔公差和縮短加工時間，華菱超硬可以根據不同的直徑、長度、槽形和材料提供定制服務。

(3)配備自動化加工設備:華菱超硬PCD 鉆頭通常用于自動加工設備，旨在優化刀具性能，確保鉆頭CFRP碳纖維復合材料孔質量的一致性。同時，為了應用更高的切割速度，以確保更小的孔入口和出口缺陷。

應用較新的刀具技術加工CFRP碳纖維復合材料及CFRP復材 金屬板材料是成功的前提。華菱超硬作為超硬刀具方案的創新者和合作供應商，不斷改進刀具技術和定制PCD鉆頭，提供量身定刀具方案服務，致力于解決航空航天工業等行業碳纖維復合材料加工中面臨的問題。