Механическая обработка ламинатов на основе эпоксидной смолы
Композиционные материалы из борного волокна и эпоксидной смолы требуют значительной механической обработки. Матрица из эпоксидной смолы обрабатывается относительно легко, но в некоторых случаях ее сравнительно низкая прочность не обеспечивает достаточной связи борного волокна, чтобы предотвратить его разрыв. Борные волокна сами создают дополнительные 274 трудности, так как их твердость достигает 9,5 по шкале Моса. Обычные твердосплавные режущие материалы, такие как карбид вольфрама, окись алюминия, карбид кремния и инструментальная сталь, мягче, чем бор. Алмаз, твердость которого по шкале Моса 10, является эффективным материалом для механической обработки композиционных пластмасс из борного волокна и эпоксидной смолы. Значительные проблемы, однако, возникают при совместной обработке композитов с внутренними металлическими слоями. Для некоторых изделий, которые крепятся вдоль ребра, при каждом переходе в процессе сверления через поверхность раздела между металлом и композиционным материалом надо заменить сверло. Если прослойкой служит тонкая металлическая фольга, этот метод становится явно непрактичным и надо искать какой-то компромиссный способ механической обработки.
Было исследовано много нестандартных методов механической обработки, включая резку лучом лазера, электромагнитную механическую обработку и различные комбинации устройств с ультразвуковыми головками. Основные трудности возникали из-за подгорания смолы и плохого контроля допусков. Многие фирмы для обработки материалов, состоящих из слоистого пластика и металла, применяли помимо алмазных резцов множество сверл. Часто использовали сверла из быстрорежущей стали, направляемые пустотелые спиральные кобальтовые сверла и сверла с напаянными твердосплавными пластинами, после чего для окончательной калибровки и отделки применяли развертку с алмазной поверхностью.
В табл. 18.4 описаны типичные методы механической обработки, которые успешно применялись для композитов из эпоксидной смолы и борного волокна. В табл. 18.5 приведены аналогичные данные для композиций слоистых пластиков с коррозионно-стойкой сталью 17-7РН. Во всех операциях по механической обработке для предотвращения разрушения и расслоения материала необходимо использовать соответствующие подложки и зажимные приспособления. В табл. 18.6 приведены данные по механической обработке комбинаций слоистых пластиков с титаном, где также требуются поддерживающие устройства.
При обработке слоистых пластиков, содержащих углеродные и другие органические волокна, широко применяются стандартные стальные спиральные сверла, зенковки и специальные фрезы для обработки фасонной поверхности, причем специальная технология или инструмент не нужны. Однако при сверлении некоторых органических волокон (например, «Кевлар-49») наблюдается значительный износ инструмента из-за их большой жесткости. Если сверление ведется через слоистый пластик, может происходить расслоение материала. Для того чтобы после просверливания отверстия сверло не шло дальше, заднюю сторону детали покрывают липкой лентой и сверлят с небольшой скоростью.
38.4. Механическая обработка композитов из эпоксидной смолы и борного волокна
|