一種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法，屬于材料力學(xué)性能試驗(yàn)件加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維金屬層板是由特定膠粘劑浸漬強(qiáng)韌纖維形成的預(yù)浸料與金屬板相互交疊鋪層，然后經(jīng)一定的固化工藝成型得到的一種新型層壓板材料，已初步應(yīng)用于大型飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼結(jié)構(gòu)。該新型材料主要應(yīng)用于飛機(jī)損傷容限結(jié)構(gòu)，在其損傷容限性能分析與預(yù)測(cè)中，疲勞分層擴(kuò)展性能測(cè)試占據(jù)重要地位。為將纖維金屬層板大量應(yīng)用于大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)，迫切需要加工大量試驗(yàn)件用于疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)。在測(cè)試所需試驗(yàn)件，如圖1所示，金屬層上加工具有一定深度、且尖端半徑小(0.l±0.03mm)的缺口，如圖2所示，其主要用途是在缺口尖端產(chǎn)生應(yīng)力集中，疲勞載荷下有效產(chǎn)生裂紋萌生，裂紋擴(kuò)展至金屬板和預(yù)浸料粘接面的時(shí)候沿粘接面產(chǎn)生分層裂紋，保證試驗(yàn)順利進(jìn)行。
[0003]金屬材料試驗(yàn)件預(yù)置裂紋缺口一般采用線切割方式加工，而對(duì)于纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)件，缺口尖端與預(yù)浸料距離小于0.5mm，線切割加工產(chǎn)生的熱量容易使預(yù)浸料產(chǎn)生損傷，疲勞加載下預(yù)浸料易產(chǎn)生斷裂，無(wú)法保證疲勞分層試驗(yàn)順利進(jìn)行。為了解決纖維金屬混合層板中心裂紋試樣切口加工問(wèn)題，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研宄院開展了此方面研宄，探索并發(fā)展了相關(guān)加工方法，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)專利文獻(xiàn)的調(diào)研和檢索，尚未見到有關(guān)該方面的描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法，其目的是保證缺口的尖端曲率半徑達(dá)到0.1±0.03mm，有效地防止試驗(yàn)件在缺口加工過(guò)程中發(fā)生預(yù)浸料損傷同時(shí)不產(chǎn)生層間分層，從而使疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)有效進(jìn)行。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0006]該種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法，所述纖維金屬層板是由膠粘劑浸漬強(qiáng)韌纖維形成的預(yù)浸料層(2)與金屬鋁板(I)相互交疊鋪貼后經(jīng)固化工藝成型得到的層壓板￠)，所述疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口是加工在層壓板￠)的金屬鋁板(I)上面的的條形缺口(3)，該條形缺口(3)的截面呈V形，V形的尖端曲率半徑應(yīng)小于等于0.1 + 0.03mm, V形的尖端與預(yù)浸料層⑵的距離D小于等于0.5mm，其特征在于:該方法的步驟是:
[0007]步驟一:用弓形夾(5)將層壓板(6)裝夾在胎具(7)的臺(tái)肩面上，在胎具(7)上安裝定位銷(4)與層壓板(6) —端接觸作為定位基準(zhǔn)，用百分表確定條形缺口(3)的加工位置，并確保條形缺口(3)與層壓板(6)表面垂直；
[0008]步驟二:使用光學(xué)曲線工具磨，選取280#白剛玉砂輪(8)，砂輪⑶的切削刃與條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑一致，進(jìn)給量為ap0.01_，磨削掉條形缺口(3)目標(biāo)深度的一半；
[0009]步驟三:在光學(xué)曲線工具磨上，在放大50倍條件下，使用120目金剛筆修整砂輪(8)的切削刃，使砂輪⑶的切削刃與條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑吻合，調(diào)整進(jìn)給量至ap0.0lmm?0.005mm，磨削掉剩余條形缺口(3)目標(biāo)深度的一半；
[0010]步驟四:在光學(xué)曲線工具磨上，在放大50倍條件下，使用120目金剛筆光修砂輪
(8)的切削刃，使砂輪⑶的切削刃與條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑吻合，調(diào)整進(jìn)給量至ap0.008mm?0.003mm，磨削掉剩余條形缺口(3)目標(biāo)深度，使條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑小于等于0.1±0.03mm，然后往返光刀一次。
[0011]對(duì)于金屬鋁板(I)厚度小于0.5_的層壓板(6)，采用本發(fā)明方法保證條形缺口
(3)的V形的尖端曲率半徑應(yīng)小于等于0.1±0.03mm即可。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:能夠方便地實(shí)現(xiàn)纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)件缺口的成型，不僅能夠保證缺口的尖端曲率半徑達(dá)到0.1±0.03mm，而且能夠有效地防止試驗(yàn)件在缺口加工過(guò)程中發(fā)生預(yù)浸料損傷以及層間分層，從而使疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)有效進(jìn)行。此加工方法具有裝置簡(jiǎn)單、易操作和試驗(yàn)件合格率高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明所需加工的試驗(yàn)件的正視圖
[0014]圖2為圖1的側(cè)視圖
[0015]圖3是試驗(yàn)件條形缺口的V形截面的示意圖
[0016]圖4是用于本發(fā)明方法的加工夾具的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]參見附圖1?4所示，該種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法中，所述纖維金屬層板是由膠粘劑浸漬強(qiáng)韌纖維形成的預(yù)浸料層2與金屬鋁板I相互交疊鋪貼后經(jīng)固化工藝成型得到的層壓板6，所述疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口是加工在層壓板6的金屬鋁板I上面的的條形缺口 3，該條形缺口 3的截面呈V形，V形的尖端曲率半徑應(yīng)小于等于
0.1 + 0.03mm, V形的尖端與預(yù)浸料層2的距離D小于等于0.5mm，該方法的步驟是:
[0019]步驟一:用弓形夾5將層壓板6裝夾在胎具7的臺(tái)肩面上，在胎具7上安裝定位銷4與層壓板6 —端接觸作為定位基準(zhǔn)，用百分表確定條形缺口 3的加工位置，確保條形缺口3在層壓板6的中心，通過(guò)弓形夾5的夾緊力，實(shí)現(xiàn)層壓板6與胎具7互相垂直的臺(tái)肩面緊密貼合，確保條形缺口 3與層壓板6表面垂直；
[0020]步驟二:使用光學(xué)曲線工具磨，選取280#白剛玉砂輪8，砂輪8的切削刃與條形缺口 3V形截面的尖端曲率半徑一致，進(jìn)給量為ap0.01mm，磨削掉條形缺口 3目標(biāo)深度的一半；
[0021]步驟三:在光學(xué)曲線工具磨上，在放大50倍條件下，使用120目金剛筆修整砂輪8的切削刃，使砂輪8的切削刃與條形缺口 3V形截面的尖端曲率半徑吻合，調(diào)整進(jìn)給量至ap0.0lmm?0.005mm，磨削掉剩余條形缺口 3目標(biāo)深度的一半，此時(shí)，條形缺口 3V形截面的尖端曲率半徑應(yīng)小于0.15mm ；
[0022]步驟四:在光學(xué)曲線工具磨上，在放大50倍條件下，使用120目金剛筆光修砂輪8的切削刃，使砂輪8的切削刃與條形缺口 3V形截面的尖端曲率半徑吻合，調(diào)整進(jìn)給量至ap0.008mm?0.003_，磨削掉剩余條形缺口 3目標(biāo)深度，使條形缺口 3V形截面的尖端曲率半徑小于等于0.1±0.03mm，當(dāng)進(jìn)入條形缺口 3V形截面的尖端曲率半徑公差后，往返光刀一次，以獲得缺口處較高粗糙度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)V形截面的尖端曲率半徑達(dá)到0.1±0.03mm或更小。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法，所述纖維金屬層板是由膠粘劑浸漬強(qiáng)韌纖維形成的預(yù)浸料層(2)與金屬鋁板(I)相互交疊鋪貼后經(jīng)固化工藝成型得到的層壓板￠)，所述疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口是加工在層壓板(6)的金屬鋁板(I)上面的的條形缺口⑶，該條形缺口⑶的截面呈V形，V形的尖端曲率半徑應(yīng)小于等于0.1±0.03mm，V形的尖端與預(yù)浸料層(2)的距離D小于等于0.5mm,其特征在于:該方法的步驟是: 步驟一:用弓形夾(5)將層壓板(6)裝夾在胎具(7)的臺(tái)肩面上，在胎具(7)上安裝定位銷(4)與層壓板(6) —端接觸作為定位基準(zhǔn)，用百分表確定條形缺口(3)的加工位置，并確保條形缺口(3)與層壓板(6)表面垂直； 步驟二:使用光學(xué)曲線工具磨，選取280#白剛玉砂輪(8)，砂輪(8)的切削刃與條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑一致，進(jìn)給量為ap0.01mm，磨削掉條形缺口(3)目標(biāo)深度的一半; 步驟三:在光學(xué)曲線工具磨上，在放大50倍條件下，使用120目金剛筆修整砂輪(8)的切削刃，使砂輪(8)的切削刃與條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑吻合，調(diào)整進(jìn)給量至ap0.0lmm?0.005_，磨削掉剩余條形缺口(3)目標(biāo)深度的一半； 步驟四:在光學(xué)曲線工具磨上，在放大50倍條件下，使用120目金剛筆光修砂輪(8)的切削刃，使砂輪(8)的切削刃與條形缺口(3)V形截面的尖端曲率半徑吻合，調(diào)整進(jìn)給量至ap0.008mm?0.003mm,磨削掉剩余條形缺口(3)目標(biāo)深度，使條形缺口(3) V形截面的尖端曲率半徑小于等于0.1±0.03mm，然后往返光刀一次。
【專利摘要】本發(fā)明是一種纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)缺口的加工方法，該方法解決的是纖維金屬層板疲勞分層擴(kuò)展試驗(yàn)初始缺口加工難題，一方面保證能夠以很高成功率在疲勞載荷下產(chǎn)生金屬裂紋萌生，進(jìn)而斷開，并隨后有效產(chǎn)生分層裂紋；另一方面又不損傷纖維預(yù)浸料且不造成層間分層，使得長(zhǎng)時(shí)間疲勞加載過(guò)程中纖維預(yù)浸料不產(chǎn)生斷裂，保證分層擴(kuò)展順利進(jìn)行。
【IPC分類】B24B19-00
【公開號(hào)】CN104647165
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410782246
【發(fā)明人】李淑芬, 黃嘯, 王峪環(huán), 黃頤
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日