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CFRP带来航空工业改革创新— CEMECON金刚石涂层引爆机加工行业革命

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CFRP带来航空工业改革创新— CEMECON金刚石涂层引爆机加工行业革命
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得益于碳纤维增强塑料(CFRP),使得航空工业孜孜以求的轻型材料变得更加轻盈。凭借重量轻、强度高的特性,复合材料在飞机制造中越来越地取代铝而成为新的王者。现代长途喷气式飞机使用的材料中CFRP占50%以上。对于这种安全至上的行业,如何对这些材料进行可靠的加工成为必须面对的挑战。CCDia®AeroSpeed®刀具涂层在提高加工并延长刀具使用寿命方面率先做出了榜样。

当铣刀切削黑色工件以赋予其理想外形时,微妙的嗡嗡声在低声吟唱。“你甚至可以听到涂有CCDia®AeroSpeed®涂层铣刀独有的韵律,”CemeCon刀具产品部经理Manfred Weigand热情地说:“这是因为涂层表面为纳米结晶结构,异常光滑的表面可以有效防止工件在加工过程中出现大的抖动或震动。”隐藏在这种现象背后的科学原理为:由于AeroSpeed®涂层异常光滑的表面,即使是由无数根碳纤维构成的细丝都不会被加工刀具“钩住”。相反,它们只是以滑动的方式创建特别均匀的工件表面,没有分层、也没有突出的纤维。

根据Weigand的说法,CFRP的结构可以用几个关键词来描述:在生产过程中,由捆扎碳纤维制成的垫子根据部件的设定质量进行铺设或编织。然后将它们浸泡在环氧树脂中,并放置于高压釜中烘烤:压力和热量使嵌入树脂中的纤维熔化并将它们固化成所需的形状。纤维可确保在确切需要的位置具有相应的耐用性和强度。

一切为了可靠性——极度锋利的切削刃

虽然通过上述处理创建了具有众多优点的结构,但它也成功地为如何实现可靠加工设置了难题。例如:如果在钻孔期间单根纤维仅向下折叠而不是完全切断,则它们将突出到钻孔中。那么会发生什么?飞机部件是铆接的。首先,突出的纤维会与部件铆接在一起。但是,飞行过程中的振动会导致它们在短短几个小时后就会断裂。这样导致的后果是:铆钉在孔中有太多自由空间。在最坏的情况下,这可能会导致它完全崩溃。涂有CCDia®AeroSpeed®的涂层刀具具有极其锋利的切削刃,可确保干脆利落地切断所有的纤维,实现最大的工艺可靠性。同时,它也擅长防止出现单个碳纤维与化合物分离而导致的分层问题。这是因为,CCDia®AeroSpeed®使用了特定的附着技术,在保证金刚石涂层与整体硬质合金刀具最大互锁的同时,也保证了切削刃的微观几何形状。

如上所述,CFRP是在高压釜中烘烤而成。因此,在钻孔和铣削加工时,加工表面的温度不允许超过180°C。CCDia®AeroSpeed®的光滑涂层表面可减少摩擦,从而降低摩擦热量的产生,防止树脂熔化后导致微结构再次失去刚性。高端飞机制造的首要任务就是无条件保证加工质量。CCDia®AeroSpeed®不仅能够保证加工工艺的最大可靠性和加工性能,还能为飞机制造商带来了巨大经济效益。与无涂层刀具相比,使用CCDia®AeroSpeed®涂层的刀具,高磨蚀性碳纤维/环氧树脂复合材料的钻孔数量增加了10倍。

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