NOMEX蜂窩復(fù)合材料超聲切割熱研究.pdf

1、Nomex蜂窩復(fù)合材料由于其高比強(qiáng)度、高比剛度、耐腐蝕性好、絕緣性好、質(zhì)量輕等特性而被廣泛應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域。但Nomex蜂窩復(fù)合材料是由蜂窩狀的纖維材料組成，加工起來非常困難。使用傳統(tǒng)的高速銑削加工會產(chǎn)生大量的粉塵，傷害操作者的身體健康，加工出的成品也會出現(xiàn)基體開裂、加工毛刺、外形缺陷等問題。實(shí)踐證明，使用超聲切割技術(shù)加工Nomex蜂窩復(fù)合材料，能夠很好的解決傳統(tǒng)加工中存在的加工缺陷。使用超聲切割直刃刀對Nomex蜂窩復(fù)合材料進(jìn)行粗加

2、工，加工效率更高，加工表面質(zhì)量更好，加工方式更環(huán)保。但是Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割過程中存在切割溫度升高迅速，刀具磨損嚴(yán)重，有時(shí)甚至出現(xiàn)停振等現(xiàn)象。上述問題中，超聲切割熱是一個(gè)不容忽視的因素，傳統(tǒng)加工中對加工熱的研究有系統(tǒng)詳細(xì)的分析，但在超聲切割Nomex蜂窩復(fù)合材料中，還沒有對超聲切割熱進(jìn)行相關(guān)研究?；诖耍疚囊劳袊易匀豢茖W(xué)基金項(xiàng)目，針對Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割過程中存在的問題，分析了超聲切割熱源的產(chǎn)生原因，建立了超聲切

3、割溫度場理論模型，研究了Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割溫度場對超聲振幅影響并進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證。具體研究內(nèi)容與成果如下：
　?。?）針對連續(xù)超聲切割Nomex蜂窩復(fù)合材料時(shí)，超聲切割溫度升高迅速和超聲切割直刃刀磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象，對Nomex蜂窩復(fù)合材料超聲切割熱進(jìn)行了研究。利用傅里葉定律和能量守恒定律分析了超聲切割熱源的產(chǎn)生原因，利用熱源溫度場迭加法建立了超聲切割溫度場理論模型，研究結(jié)果豐富了超聲切割Nomex蜂窩復(fù)合材料機(jī)理研

4、究內(nèi)容，為工藝參數(shù)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。
　?。?）針對連續(xù)超聲切割Nomx蜂窩復(fù)合材料時(shí)，超聲切割溫度過高時(shí)超聲系統(tǒng)振動(dòng)效果變差甚至出現(xiàn)停振的現(xiàn)象，對超聲切割溫度場與超聲切割系統(tǒng)關(guān)系進(jìn)行了研究，通過材料力學(xué)與彈性力學(xué)相關(guān)知識，得出了溫度與超聲切割直刃刀固有頻率理論模型，把其帶入到振幅公式中，推導(dǎo)出溫度與超聲切割直刃刀振幅關(guān)系的理論模型。溫度與超聲切割直刃刀振幅理論模型為提高連續(xù)超聲切割加工效率提供理論支持。
　　（3）為驗(yàn)證超