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1、∀电加工与模具#2010年第1期设计∃研究水射流切割中材料性能及切割方向对断面质量的影响刘丹丹(长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)摘要:水射流切割是一种特种加工方法,对那些因其他方法难以切割的先进复合材料是非常理想或唯一的加工手段。分析了复合材料的性能和切割方向对断面质量的影响。研究发现,当沿着垂直于纤维的方向进行切割且复合材料中的树脂基体和纤维之间的相容性好,则其断面质量较好。关键词:水射流切割;材料性能;断面质量中图分类号:TP69
2、文献标识码:A文章编号:1009-279X(2010)01-0032-03TheEffectofthePerformanceCompositesandtheDirectionofWaterjetCuttingonCuttingQualityLiuDandan(YangtzeuUniversity,Jingzhou434023,China)Abstract:Thewaterjetcuttingisakindofspecialworkingtechnology.Thewaterjetcutti
3、ngisverygoodoronlymeansofprocessingtoadvancedcompositematerialswhichcannotbeprocessedbyothermethods.Theperformanceofcompositesandthedirectionofwaterjetcuttingoncuttingqualityareanalyzed.Theresultsshowthecuttingqualityisbetterifthedirectionofwaterjetcut
4、tingisverticaltothedirectionofthefibersandthecompatibilitybetweenthefiberandtheresinisgood.Keywords:waterjetcutting;materialperformance;cuttingqualityPBO纤维在高温、高压和严酷化学环境下具有切割等,但发现切割后复合材料表面烧焦变黑,严重卓越的稳定性,耐烧蚀性能优异,残炭率高,因而可影响后续各种测试。因此必须应用另一种特种加工作为绝热层候选材料。酚
5、醛树脂是一种具有良好烧技术水射流切割技术。水射流切割技术的发展[1]蚀性能的复合材料树脂基体。为制备先进的树脂来源于水滴石穿!。水滴石穿是微小的冲量对时间基复合材料PBO纤维酚醛树脂复合材料,在试的积分。高压水射流切割利用增压器将水加压,水验阶段,需要对PBO纤维酚醛树脂复合材料进行获得压力能,再从细小的喷嘴喷射而出,将压力能转力学性能的测试,如何得到测试样条,如何对其进行换为动能,从而形成高速射流。利用这种高速射流[2]切割加工,保证有理想的切口质量,是一个有待解决的动能对工件的冲击破
6、坏作用,达到切断的目的。的技术问题。由于PBO纤维具有比芳纶更高的比有研究者研究了切割工艺对切割断面质量的影[3]响,这些研究主要集中在金属材料、陶瓷、大理石强度和比模量,因此本试验所制备的PBO纤维酚[4~6]等无机材料。研究者提到水射流切割技术可应醛树脂单向复合材料与传统的单向复合材料的性能[7~8]用于复合材料的切割,但其切割质量如何还未显著不同,用一般的机械切割方法根本无法实现样见报道。本文主要研究对纤维增强树脂基复合材料品的裁切。曾试图用激光切割、火焰切割、等离子进行水射流切割时,材料的性能
7、和切割方向对切割断面质量的影响。收稿日期:2009-09-15作者简介:刘丹丹,女,1979年生,讲师。1实验部分32设计∃研究∀电加工与模具#2010年第1期1.1实验原料2结果与讨论日本某公司的PBO纤维(ZYLONAS),丙酮2.1水切割方向对断面质量的影响(分析纯),改性酚醛树脂;德国某公司的偶联剂(APBO纤维酚醛树脂单向复合材料在制备过程187);甲苯(分析纯)。中是单向叠放,在切割过程中沿不同方向切割后,用1.2P
8、BO纤维的表面处理肉眼观察发现其截面质量明显不同。以纤维A酚将PBO纤维用无水乙醇浸泡24h后用蒸馏水醛树脂复合材料为例,探讨水切割方向对断面质量充分清洗,干燥备用(该纤维称为纤维A)。以甲苯的影响,图1a是平行于纤维方向进行切割后,将其为溶剂,配置一定浓度的偶联剂A-187溶液。将截面放大25倍,发现上面有很多细小纤维。而垂直纤维A放在偶联剂中浸泡一定的时间后取出,置于于纤维方向进行切割时,其截面基本无毛刺,即使放烘箱烘干后,放入HD-
