一文了解汽車碳纖維複合材料數控加工難點及刀具選擇

汽車輕量化是汽車產業核心技術和重要發展方向,碳纖維複合材料不僅能夠滿足輕量化這一需求,在車輛安全性方面也具備一定的優勢。目前碳纖維複合材料已經成為繼鋁合金、鎂合金、工程塑料和玻璃纖維複合材料後汽車工業領域最流行、最具發展潛力的輕量化材料。

汽車碳纖維複合材料零件

1、汽車碳纖維複合材料剎車片

碳纖維複合材料因為其環保、耐磨的特點而應用在剎車片上,由於成本較高,目前主要應用於高檔轎車、專業賽車上,碳纖維複合材料制動盤被廣泛用於競賽用汽車上,例如F1賽車上。它能夠在50m的距離內將汽車的速度從300km/h降低到50km/h,此時制動盤的溫度會升高到900℃以上,制動盤會因為吸收大量的熱能而變紅,碳纖維複合材料制動盤能夠承受2500℃的高溫,而且具有非常優秀的制動穩定性。

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2、汽車碳纖維複合材料車身、底盤

碳纖維增強聚合物基複合材料有足夠的強度和剛度,適合用於製造汽車車身、底盤等主要結構件的最輕材料。根據挪恩複合材料為國內某知名汽車廠商定製的汽車碳纖維複合材料零件反饋,使用了汽車碳纖維複合材料零件後,整體重量減輕了約45%-65%,相當於鋼結構重量的1/3-1/6.

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3、汽車碳纖維複合材料輪轂

德國WHEELSANDMORE推出的“Megalight—Forged—Series”輪轂系列,採取兩片式設計,外環為碳纖維複合材料打造,內轂為輕量化的合金,搭配不鏽鋼制的螺絲,較一般同尺碼的輪轂可輕上約45%左右,也是由於成本高昂,目前多用於頂級轎車中。

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4、汽車碳纖維複合材料電池箱

隨著環保汽車的開發,以氫為燃料的燃料電池汽車使用碳纖維複合材料製作電池箱已為市場所接受,可實現壓力容器的輕量化。

一文了解汽車碳纖維複合材料數控加工難點及刀具選擇

碳纖維複合材料加工性能

  • 碳纖維複合材料多采用樹脂為基體的複合材料,樹脂固化之後硬度和強度並不是特別高,所以並不難加工,但是碳纖維複合材料加工過程中,過熱的溫度會使樹脂軟化甚至出現燒焦現象,這樣對整個碳纖維複合材料製品會造成難以修復的傷害。
  • 碳纖維附和材料的拉伸強度非常高、硬度也較大,但是它收到剪切應力時容易截斷,給加工帶來一定的難題。

碳纖維複合材料加工難點

  • 在加工複雜精密的碳纖維製品時,為了避免油汙等對零部件產生影響,往往會採用乾式切削,這類零部件形狀複雜,纖維鋪層多變,整體的強度和硬度都很高,加工時會產生非常高的溫度,這容易使零部件軟化燒焦,造成工件報廢;
  • 高溫狀態下切削加工碳纖維複合材料,對於加工刀具的損耗非常嚴重,由於碳纖維製品往往有著極高的精度要求,所以在加工碳纖維複合材料製品時多選擇紅耐磨、耐熱不粘黏的加工刀具(如CDW302刀具)。

碳纖維複合材料cnc加工刀具選擇

碳纖維複合材料擁有高的強度和剛性,目前應用範圍越來越廣,但是因為材料本身性能優越加工起來就比較困難,目前碳纖維製品多采用CNC數控加工的方式進行打孔、切割、鏤空等操作。

CNC加工碳纖維複合材料刀具最好選擇CDW302金剛石刀具或者CVD金剛石刀具,因為這種刀具耐磨性能好,加工出來的切口光滑,質量上佳。普通合金刀具在加工中會出現嚴重的損耗,而且容易燒壞產品。

碳纖維複合材料數控加工工藝一般有:車削、銑削、鑽削、磨削等。在相同條件下,碳纖維複合材料的切削力要比金屬材料大得多,要保證碳纖維複合材料表面的加工質量,不僅要選擇合適的刀具,還要選擇合理的切削用量;銑削也是碳纖維複合材料的主要加工工藝,一般對碳纖維複合材料板材邊緣加工時,應該要先銑邊緣,以防止分層;碳纖維製品鑽孔也非常多,在對碳纖維複合材料鑽削時,主要避免孔口的毛刺,所以要選擇高硬度、高耐磨的刀具材質,如CDW302鑽頭。

一文了解汽車碳纖維複合材料數控加工難點及刀具選擇

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延伸:

華菱超硬,作為我國超硬刀具國產化的先驅,以國家超硬材料重點實驗室和河南科技大學為技術依託,自備超硬刀具研發中心,專注於脆硬材料和難切削材料加工用立方氮化硼刀具和高品級金剛石的研究方向,在以車代磨、超高硬度重載切削、高速加工、難加工材料切削等細分領域獨具優勢。同時,依據河南超硬材料研究所的先天資源,在3C行業、航空航天、核能領域不斷推陳出新CBN/PCD刀具和其他新材料工具,用戶覆蓋了中國大陸、中國臺灣、德國、意大利、美國、韓國、日本等多個國家和地區。


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