鈦復合材料復合結構快速制孔技術探究

邵福杰（中航工業沈陽飛機工業（集團）有限公司，沈陽 110085）

鈦復合材料復合結構快速制孔技術探究

邵福杰
（中航工業沈陽飛機工業（集團）有限公司，沈陽 110085）

我國在鈦復合材料的研究上還是取得了很大的進展，其中鈦基復合材料因其高強度、高硬度和抗高溫性能，被廣泛用于超高音速飛機盒下一代的先進航空發動機。復合材料在快速鉆孔技術中的應用也很多，但是將鈦復合材料與快速鉆孔結合的技術，在國內外都是不多見的，雖然技術本身有很多優點，但是對技術的研究處于初期階段，很多技術問題還值得探究。

鈦復合材料；復合結構；快速鉆孔；技術；應用；改良

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.038

0　引言

隨著各類輕質復合材料在航天事業中的應用，越來越多的材料需要鉆孔加工處理，對鉆孔技藝的要求也越來越高。復合材料對鉆孔的要求是高轉速、低進給速，而鈦合金需要低轉速、高進給速度，技術人員在進行研究的時候就會遇到矛盾的地方，要研究出利用鈦復合材料復合結構進行快速鉆孔的技術，就要突破這個難題，解決復合材料分層、出口劈裂和鈦合金出口毛刺大、溫度高、孔徑不穩定等一系列問題。

1　鈦復合材料復合結構快速制孔的技術

國外的很多科技水平都比較高，很多技術經驗也值得我們學習。國外在很早之前就進行復合材料與欽合金疊層結構的孔加工技術研究，主要是采用半自動化的自動進給鉆、螺旋軌跡自動制孔頭或自動化制孔設備進行加工，加工出來的產品雖然可以出口我國，但是核心技術目前處于封鎖狀態。因此在此項技術上的應用還得依靠我國的科研人才進行技術的開發。

根據科研資料顯示，國外民機在裝配生產過程中，主要是采用自動進給鉆配合鉆模板或自動化設備進行疊層復合結構大直徑孔的制孔任務，復合材料通常采用鋁合金，關于鈦合金的應用還沒有進入實際生產中。而我國在這領域的發展還處于摸索的階段，目前還沒有成熟的條件可以滿足這種技術的實現。采用的制孔技術依然是沿襲傳統的技術，沒有實現新突破，研究活動都是停留在實驗室中，實踐生產的運用還需要經過一段時間的探索。

2　鈦復合材料復合結構快速制孔技術的應用

根據實驗研究，鈦復合材料復合結構快速制孔技術可以解決高精度的工作要求，保證孔洞加工的質量和效率，簡化制孔工序。與碳纖維復合材料制孔技術相比，鈦復合材料復合結構快速制孔技術不會出現材料燒傷、孔表面質量差、分層、撕裂的問題，利用鈦復合材料制成的鉆頭在工作時不會產生太多的熱量，可以減少對材料的損壞，更不會導致孔徑的不穩定等問題。

很多行業對制孔技術的精確度要求很高，那是因為每個行業需要鉆孔的材料都是非常珍貴的，需要一種更加精密的鉆孔技術保障企業在材料鉆孔時候的效率和質量。比如航天事業中，很多復合材料之間的連接和契合需要預留孔洞，對孔徑的大小控制也是很嚴格的，一旦出現不吻合的孔洞，就會造成材料的浪費，也就造成資源的浪費。因此利用這種新技術既可以節約國家資源，還可以為我國航天事業的發展提供技術的支撐。

3　鈦復合材料復合結構快速制孔技術的優勢

綜合大量的實驗研究，筆者發現鈦復合材料復合結構快速制孔技術存在很大的優勢。首先這種技術只需要在實踐工作中做一點點的調整，就可以得到很精確的加工材料。例如，一般的復合材料與貼合板沒有貼實的情況下就容易造成材料的斷裂和自身的折裂，但是鈦復合材料本身具有很強的強度和很高的硬度，因此只要在兩個貼合面之間加上無紡布之后，不僅不會影響材料的質量，對自身的保護也起到加強的作用，從而實現最好的制孔效果；如果復合材料是處于復合結構的一邊，一般的材料就會出現劈裂的現象，但是在使用復合材料的前提下，只需要在材料的外側增加一個墊板，就可以防止劈裂的出現；我國現在使用的復合材料制孔的時間一般控制在3到10分鐘，速度有點慢，但是運用這種技術，可以實現1分鐘快速制孔，大大縮短了制孔的時間，提高了材料加工的效率；很多材料在進行制孔工作的時候，都因為其自身熱量過大而燒壞材料，導致材料浪費，但是鈦復合材料復合結構快速制孔時可以采用內部微量潤滑的冷卻方式，可以很好的改善制孔條件，避免了灼燒材料的現象。

4　鈦復合材料復合結構快速制孔技術改良建議

技術的發展需要研究人員的不斷探索，需要在實踐工作中發現技術的不足之處，從而探索更加先進的改良措施。鈦復合材料復合結構快速制孔技術雖然實現了技術的創新，但是在實際應用中還是存在很多缺點，需要進行技術的改進。比如在實驗中發現鈦合金孔容易出現細微的凸起毛刺，工作人員需要進行毛刺的清理，這就增加了后期處理的時間，根據實驗情況和現場環境分析，導致這種情況出現的原因是進給速度偏大，建議在后期的實驗中，可以調整自動進給鉆進給速度，減小進給速度，避免鈦合金孔軸向毛刺的產生。在實驗過程中，還發現由于要給鉆頭降溫，使用的微潤滑泵容積不足，每次只能完成少量材料的制孔任務，在實際工作中，就會大大降低制孔效率。建議后期實踐中可以采用大容積的微潤滑泵，減少加溶液的次數，從而提高制孔工作的效率和質量。

目前，我國還沒有實現對鈦復合材料復合結構與制孔技術的無縫對接，還沒有發揮這種技術的實際價值。因此要求我們的科研人員要妥善解決兩種工藝在實際生產中的問題，尋求技術的突破和發展的機會。同時還要不斷豐富自身的理論知識，提高自身的專業素養，潛心做科研，發揮技術人員不怕苦、不怕累、不怕失敗的拼搏精神，為我國制孔技術的更新奠定基礎，為航天事業健康的發展做出貢獻。

5　結語

綜上所述，如果技術人員解決好技術研究中的難題，就可以實現鈦復合材料復合結構快速鉆孔的技術突破。就可以改變鉆孔低效率的現狀，挖掘鈦復合材料的更多用途，為我國鈦資源的利用提供多種途徑。

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