[发明专利]一种碳纤维复合材料结构装配的钻孔方法

说明书

技术领域

本发明是碳纤维复合材料构件装配的钻孔方法，属于复合材料装配技术领域。

背景技术

复合材料以其高的比强度、比模量、显著的减重效果等优异特性，被航空工业中广泛采用。飞机结构中复合材料的用量已成为衡量其先进性的重要指标之一。碳纤维复合材料构件在飞机上广泛的使用，碳纤维复合材料构件的装配在国内各个机型中一直沿用金属材料装配工艺规范，在装配过程中制件经常出现分层、泛白区、崩落损伤、裂纹等问题。国外的一些飞机型号中，有少量的资料。而在国内，除大运项目中开展了这方面的研究工作外，其余仍没有研究。

碳纤维复合材料构件的装配工艺技术研究，可以减少制件的分层、裂纹等缺陷，并减少了构件的返修和报废，显著缩短了制造周期，降低了制造成本。

发明内容

本发明正是根据已研究开发出的碳纤维复合材料构件的装配技术，其目的是实现碳纤维复合材料构件的装配，有效提高其整体结构刚度和强度，降低飞机结构重量，提高飞机整体性能指标。

本发明的提供了一种碳纤维复合材料结构装配的钻孔方法，包括以下步骤：

1预装配

对碳纤维复合材料构件进行预装配，碳纤维复合材料零件上钻制两个以上定位孔，然后用销子插入定位孔进行锁紧将碳纤维复合材料零件定位；

2切边

碳纤维复合材料构件定位后进行切边；

3钻孔

当仅在碳纤维复合材料构件上钻孔时，应使用下述分步程序:

1）钻Φ3～Φ12的通孔应使用硬质合金麻花钻。推荐转速为800rpm～2800rpm,进给量为0.01mm/r～0.06mm/r，为了避免出口面分层,一方面当接近钻透时应放慢进给速度,另一方面应在出口面加垫板(硬塑料板、夹布胶木板或铝板)、粘贴可剥布或固化胶层。

2）如果需要达到孔的公差要求,可用硬质合金铰刀铰孔。

4铰孔

如需铰孔，按第3节钻初孔。钻孔时应留出铰孔余量0.15～0.4mm，然后用硬质合金铰刀铰至最后尺寸，推荐转速为500r/min。

5锪窝工艺

对碳纤维复合材料构件的钻孔位置进行锪窝，使用金刚石或硬质合金锪窝钻，钻速2000rpm；

a）使用金刚石或硬质合金锪窝钻，钻速2000rpm。

b）锪窝使用固定的钻床和手工钻，并安装有窝的深度限制器。

6装配间隙消除

复合材料零件装配前，必须消除复合材料零件之间、复合材料零件与金属件之间的间隙。

复合材料零件之间，复合材料与金属零件之间产生的间隙可用加垫的方法消除，不允许敲修。

可剥垫片：按专用技术条件要求使用可剥垫片消除间隙。使用时进行单层或多层剥离，并可根据需要采用锯、车、铣、剪等机械加工制成不同的形状和规格。

液体垫片：按专用技术条件要求使用可剥垫片消除间隙。

填充胶粘剂消除间隙：因公差积累引起的不协调，允许采用加垫片消除间隙后装配。垫片形状、厚度尺寸、部位按专用技术条件。推荐常温固化时，加垫工艺方法如下：

a）如设计图样无规定，允许局部最大间隙为0.4㎜；

b）装配时出现的间隙小于0.8㎜的一般采用软垫片（平纹玻璃布浸EA9396）补偿和液体垫片EC1917；

c）大于0.8㎜小于1.6㎜的可使用硬垫片（预先固化好的平纹玻璃布制成的玻璃钢层压板）补偿；

d）最大间隙补偿不得大于1.6㎜。如果单独的硬垫片不能满足可采用软硬垫片相结合的办法消除间隙。

附图标记

图1为碳纤维复合材料构件的钻孔

图2为碳纤维层压构件的锪窝钻

图3用目视法检验孔边缘的分层

图4用目视法检验孔边缘的泛白区

具体实施方式

1预装配

1.1生产前的准备

1.2预装配施工

2切边

碳纤维复合材料构件定位后进行切边；

3.钻孔

当仅在碳纤维复合材料构件上钻孔时，应使用下述分步程序，如图1所示:

1）钻Φ3～Φ12的通孔应使用硬质合金麻花钻。推荐转速为800rpm～2800rpm,进给量为0.01mm/r～0.06mm/r，为了避免出口面分层,一方面当接近钻透时应放慢进给速度,另一方面应在出口面加垫板(硬塑料板、夹布胶木板或铝板)、粘贴可剥布或固化胶层。

2）如果需要达到孔的公差要求,可用硬质合金铰刀铰孔，并按需要支撑钻头出口侧,以防止碎裂和分层。