飛機用復合材料的機械加工技術

◎孫東海

在我國航空事業不斷發展進步的當下，飛機制造工作成為了我國制造行業的一項重要領域。企業在進行加工制造時，除了要考慮飛機的質量問題之外，還需要研究如何合理節約經濟成本，提高經濟效益。同時，需要結合國家發展需求及相關管理規定，開展綠色化的制造工作。

一、在飛機制造環節中應用復合材料的優勢

在開展復合材料的機械加工工作時，首先，應當了解這種材料的應用優勢有哪些。

1.質量優勢。

目前，在飛機制造環節中各個企業廣泛使用的復合材料，多以樹脂或鋁合金為基體，用纖維或顆粒增強，具有良好的綜合性能。與以往的基礎材料相比，這種材料不僅使用壽命長，而且剛硬度較強，能夠承受較大的大氣氣壓，保障飛機運行過程中的安全性和穩定性。同時，復合材料在加工制作的具體環節中，不會造成空氣污染的問題，這符合時代發展的基本要求，值得在新時期推廣應用。

2.價格優勢。

復合材料雖然在加工制造時的流程相對較為復雜，但是，從總體上來看，選擇復合材料，并應用機械加工技術進行飛機制造工作，可以在提高工作效率的基礎上，有效節約企業的經濟成本。而大多數企業都是以提高自身的合法經濟利益為主要發展目標的，基于此，復合材料在我國飛機制造領域當中得到了較為廣泛的應用。

二、復合材料機械加工技術的操作要點

在實際應用復合材料的機械加工技術開展飛機制造工作時，還有一些操作注意事項需要引起工作人員的重視。

1.工藝復雜。

復合材料的切削加工有較大難度，例如，碳纖維增強復合材料是一種難切削加工材料，它的脆性大、硬度高。加工時容易出現邊緣分層、鉆孔分層、外層撕裂、毛刺等問題；刀具磨損嚴重；由于復合材料導熱系數低，熱量難以在加工中排除，使切削區溫度迅速上升，基體容易軟化或燒焦；難以保證零件加工精度和表面質量等。而這就對加工制造人員的專業工作能力提出了更高的要求，想要科學開展飛機制造工作，就必須要意識到人才的重要作用，展開人才教育培訓工作，提高人才操作機械設備的能力。并應當做好對人員工作行為的嚴格管理，要求員工按照規范化的工作流程，有序開展飛機制造工作。

2.安全問題。

在切削過程中切削溫度較高，增強纖維和基體樹脂的熱膨脹系數相差太大，存在著熱應力，這是產生殘余應力的原因之一。同時，由于復合材料呈現各向異性，層間強度低。切削時在切削力的作用下容易產生分層、撕裂等缺陷，進而產生殘余應力。鉆孔時尤為嚴重，加工質量難以保證，表面的尺寸精度和表面粗糙度不易達到要求。因此，企業在實際展開飛機制造工作時，必須要做好對人才的安全教育工作和技術交底工作，提高員工對自身工作重要性的認識。重點要引導員工樹立安全工作的意識，以此來降低安全風險的發生幾率，全面保障工作過程中的安全性和穩定性。

3.溫度較高。

碳纖維增強復合材料切屑形成過程，是一個基體破壞和纖維斷裂相互交織的復雜過程。碳纖維作為切削硬質點連續磨耗刀具，因碳纖維斷裂和基體剪切，以及切屑與前刀面、后刀面與已加工表面之間的摩擦而產生大量的切削熱，加之碳纖維復合材料導熱性差等原因，切削熱主要傳向刀具和工件，導致刀具的快速磨損。這些都是企業在新時期發展過程中，需要解決的重點問題，不僅會影響飛機的制造質量及效率，還會影響企業的市場競爭能力，需要企業引起高度重視。

三、復合材料機械加工的具體操作流程

想要發揮出機械加工技術的應用優勢，就必須要結合基本操作流程展開創新優化研究工作。

1.前期的準備工作。

基于新時期的飛機加工制造工作主要是利用機械化設備來完成，因此，在開展加工制造工作之前，必須要對設備的運行狀態進行檢查。保障設備內部零部件銜接的緊密性，消除潛在的安全隱患問題。同時，應當結合市面上常見的復合材料種類進行對比，從使用質量及經濟成本兩個角度綜合分析，選擇合適的材料。并制定經濟預算方案，發揮出資金的使用價值。最后，應當發揮信息技術的應用優勢，制作飛機結構的平面圖和立體模型，分析加工方案的優勢及不足，進行合理的調整，以此來提高飛機制造工作的質量及效率。

2.切割技術的應用。

不同的復合材料在切割工藝的選擇上也有一定的差異，工作人員需要總結以往的工作經驗，做好對不同材料的分類管理，以便于保障切割工作的順利開展。一般來說，玻璃纖維增強熱固性基體層壓板，采用手鋸或圓鋸切割。碳纖維增強復合材料采用金剛砂刀具切割加工工藝，切割效果好。切割工藝參數與碳纖維增強復合材料厚度有很大關系，進給量應與厚度成反比例。熱塑性樹脂基復合材料采用帶鋸和圓鋸等常用工具時要加冷卻劑。石墨/環氧復合材料最好用鑲有硬質合金的刀具切割。

3.磨削技術的應用。

采用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基復合材料零部件。最常用的是粒度為30-240 的砂帶或鼓式砂輪機。熱塑性聚合物基復合材料用常規機械打磨時，要加冷卻劑，以防磨料阻塞。磨削有兩種機械可用，一種是濕法砂帶磨床，另一種是干法或濕法研磨盤。使用碳化硅或氧化鋁砂輪研磨時，不要用流動冷卻劑，以防工件變軟。另外，獲得優良機加工產品的前提是：刀具要鋒利、切削速度要適當、要供給充足的冷卻液或潤滑劑，進給速度要快。

結論：在進行飛機加工制造工作時，想要發揮出復合材料的使用價值以及機械加工技術的應用優勢。就必須要提高人才的安全工作意識，對人才進行技術交底，全面保障加工制造工作的安全與穩定。同時，企業要安排管理人員對設備進行試運行操作，建立嚴格的內部管理機制規范員工的工作行為，要求員工結合不同的復合材料選擇不同的切割及磨削技術，確保加工工作的順利開展。