[发明专利]一种碳化硅晶须增强铝基复合材料车削加工方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅晶须增强铝基复合材料车削加工方法，涉及复合材料车削加工方法，本发明采用单晶金刚石车刀或聚晶金刚石刀片，车削加工前，将相应金刚石刀片装配于相匹配的刀柄上；在润滑液和冷却液作用下，对碳化硅晶须增强铝基复合材料进行车削。本发明使用煤油作为润滑和冷却液，以减少鳞刺的形成、减小加工表面粗糙度。通过特定的参数组合，减小了切削残余应力，提高了构件使役性能。

技术领域

本发明涉及复合材料车削加工方法，具体涉及一种碳化硅晶须增强铝基复合材料高精度车削加工方法。

背景技术

碳化硅晶须增强铝基复合材料(SiCw/Al)复合材料是一种高性能的非连续增强金属基复合材料，其中碳化硅晶须直径0.1-1微米、长度几十-几百微米，性能特点是比强度和比刚度高、耐热、耐磨、热膨胀系数小等，因此在航天航空、机械电子和军事装备等领域有十分广泛的应用前景。

机械加工是SiCw/Al复合材料加工技术中的重要组成部分。SiCw/Al复合材料的加工特性与铝合金相近，但是，首先，由于SiCw/Al复合材料含有硬度很高的SiC晶须，因此刀具的磨损比较严重；其次，由于材料基体为铝合金，切削过程中可能产生的鳞刺对工件表面粗糙度影响很大；同时，经过挤压、锻造等塑性加工后，晶须长度方向沿着基体铝合金的流动方向排列，呈现定向排列情况，SiC晶须在基体合金中的取向对复合材料的切削性能也有很大影响，不同晶须取向的SiCw/Al复合材料的车削工艺目前仍很缺乏；最后，切削表面产生的残余应力对构件使役性能影响很大，低残余应力切削工艺仍是待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种碳化硅晶须增强铝基复合材料高精度车削加工方法，技术方案为：

采用单晶金刚石车刀或聚晶金刚石刀片，车削加工前，将相应金刚石刀片装配于相匹配的刀柄上；在润滑液和冷却液作用下，对碳化硅晶须增强铝基复合材料进行车削。

车削过程中：刀具夹角为：前角γ₀＝0-5°；后角α₀＝5-8°；主偏角K_r＝45-75°；副偏角K_r’＝10-15°；刃倾角λ_s＝0°；刀尖圆弧半径r＝0.3-0.5mm。

所述润滑液为煤油；所述冷却液为煤油。

车削过程中，进给速度V_f＝5-40mm/min,切削深度a_p＝10-50μm，切削速度V＝10-60m/min。

所述碳化硅晶须增强铝基复合材料中，碳化硅晶须体积分数为15-30％；基体为纯铝或2024、6061、7075等铝合金；复合材料制备过程中，在500℃下进行热挤压，挤压比大于12:1，从而获得热挤压棒材，其中碳化硅晶须沿棒材轴线的方向定向排列。

有益效果

本发明使用煤油作为润滑和冷却液，以减少鳞刺的形成、减小加工表面粗糙度。通过特定的参数组合，减小了切削残余应力，提高了构件使役性能。

附图说明

图1是三种不同晶须取向的SiCw/Al复合材料的车削过程示意图，a)SiC晶须无序排布；b)SiC晶须平行于待加工棒材轴线排列；c)SiC晶须垂直于待加工棒材轴线排列；

图2SiC晶须无序排布SiCw/Al复合材料在V_f＝20mm/min,a_p＝30μm,V＝55m/min条件下车削后的(a)金相显微图像和(b)三维超景深分析图像。

具体实施方式