碳纖維增強復合材料/輕合金疊層結構制孔技術研究進展

白大山，陳五一，陳雪梅

（1.航空工業成都飛機工業（集團）有限責任公司，成都 610092；2.北京航空航天大學，北京 100191）

碳纖維增強復合材料（Carbon fiber reinforced plastics, CFRP）因具有比強度高、比剛度高、耐疲勞性好等優異特性，被廣泛應用于航空航天領域，而鈦和鋁等輕合金材料也由于質量輕、比強度高、耐腐蝕性好等特點，在相關的工業部門得到大量應用[1–4]。在航空制造業中，通常將CFRP與鈦、鋁等輕合金材料組合成疊層結構，綜合不同材料優點，減輕結構重量，提高整體性能。疊層材料一般通過螺接或鉚接的方式組成裝配件，其制孔質量在一定程度上決定著飛機部件的裝配質量。隨著飛機數字化裝配技術的發展，在制造裝配過程中，為了提高加工質量、保證裝配精度，經常會使用一把刀具對CFRP/輕合金疊層結構進行制孔加工，這樣刀具會先后與CFRP和輕合金互相作用。由于兩類材料具有完全不同的物理力學性能，使得疊層結構的制孔困難，刀具磨損快速且嚴重，孔的加工質量和加工效率不能得到保障，為其更為廣泛的工程化應用帶來了極大阻力。因此，對于疊層結構制孔技術的深入研究十分迫切，是提高飛機安全性和經濟性的必要保證。

1 CFRP/輕合金疊層結構鉆削機理研究

CFRP/輕合金疊層結構的鉆削過程主要包括CFRP層切削、CFRP/輕合金界面層切削以及輕合金層切削。在CFRP層的切削過程中，刀具與纖維鋪疊方向不同的復合材料相互作用，高硬度的碳纖維會發生脆性斷裂，形成粉末狀切屑，刀具在切削過程中會發生磨粒磨損。……