采用碳纖維複合材料製作各(gè)類醫療器械零(líng)部(bù)件(jiàn)時,一方麵要充分考慮材料應(yīng)用(yòng)的具體要求,另一方麵,要(yào)根據材料的性能特征選擇合適的工藝方(fāng)法,這樣才能充分發揮出碳纖維複合材料的特殊優勢。
要實現以上兩點,就需要產品應用的設計方與碳纖維零部件製(zhì)作方(fāng)有深入(rù)的交(jiāo)流與溝通。下文,蘇州www.91複合材料就根據多(duō)年(nián)的實戰(zhàn)經(jīng)驗,對鋪(pù)層與(yǔ)製孔(kǒng)這兩個工藝(yì)環節提出自己的看法,以供應用方借鑒參考。
碳纖維複合材料的力學性能表(biǎo)現(xiàn)為各向異性,其力學性能與(yǔ)材料的鋪層方式有著密切的關係。除了傳統(tǒng)的鋪層(céng)角度外,尺(chǐ)寸優化和層間組合優化等(děng)也成為碳纖維複合材料滿足製品工藝要求和性能目標的重要途徑。
為保證碳纖維複合材料滿足特(tè)定的剛(gāng)度要求,蘇州www.91複合材料(liào)建議在初始設計過程中,就可以通過(guò)自由尺寸優化來獲取每種(zhǒng)鋪層角度的鋪層(céng)厚度。在自由尺寸優化過程中為複合材料建立與(yǔ)鋪層角度相對應的幾個超級層,該階段每(měi)一鋪層角度所(suǒ)在超級層厚度可連續(xù)變化。
通過自由尺寸優化,能較好地確定每(měi)種(zhǒng)鋪層角度所需的鋪層厚度,但由於層合板在製備過程中有一定的厚度要求(qiú),且鋪層(céng)數量對之間的力學性能均有較大影(yǐng)響。通過尺寸優化設計將製品單層厚度與設計變(biàn)量之間的關係進行(háng)耦合分析,以獲得每種鋪層角度在給定鋪層厚度條件下的鋪層數量。
碳纖維複合材料的力學性能與纖維角度的(de)排列順序有著緊密的關係,在層組優(yōu)化階段,實際的目的是為了獲得結構的剛度係數矩陣,從而使結構的剛度達到標準。在碳纖維零部件的製備過程中,鋪層結構設計應避免固化過程中由彎曲(qǔ)、拉伸和扭轉等耦合效應引起翹曲變形和樹脂裂紋,為此在鋪層設計過程中應盡量避免使用同一方向的鋪層組,如果使用,應不多於4層。
在碳纖維複合材料零部件上進行製孔等操作,是為了滿足與其它構件之間的(de)裝配要求,如鉚接或者螺栓等。因為碳纖維複合材料(liào)具有各向異性,其(qí)切(qiē)削(xuē)加工(gōng)機理與金(jīn)屬材料存在差異,在鑽孔過程中,易發生一係列加工缺陷,如分層缺陷、出口毛刺、纖維撕裂(liè)和孔壁劃痕等。
挪(nuó)恩複合材(cái)料在碳纖維複合材料零(líng)部件的製作過程中發現,鑽頭不同的幾何結(jié)構會(huì)對切屑形態、鑽削軸向(xiàng)力、鑽削溫度等產生一定的作用。鋸齒鑽、燭心鑽、階梯鑽等多種新型鑽的出現,能獲得更大的臨界軸向力,減少分層發生幾率。