机械工程学报

作者：韩腊, 邵坤, 赵梁, 张俊杰

单位：1. 哈尔滨工业大学机电工程学院 哈尔滨 150001;2. 中国航空制造技术研究院数字化与柔性装配实验室 北京 100024;3. 沈阳飞机工业(集团)有限公司 沈阳 110850

关键词：CFRP/Ti叠层,界面缺陷,抑制工艺,切削速度调控,有限元仿真；

基金：“超精密加工与微纳制造”黑龙江头雁团队资助项目。

CFRP/Ti叠层是一种广泛应用于航空航天的高性能复合材料，其两相材料的切削变形行为对钻削制孔质量具有重要影响。在CFRP/Ti叠层的切削加工过程中，CFRP和Ti6Al4V之间显著的热力学性能差异极易形成CFRP-Ti界面缺陷，降低了制孔表面完整性，亟需研究其抑制方法。采用实验和有限元仿真方法研究了CFRP/Ti叠层切削加工中CFRP-Ti界面缺陷的形成机理，据此提出了一种在界面处调控切削速度来抑制界面缺陷形成的新型加工策略。首先，建立了符合真实微观结构特征的CFRP/Ti叠层切削的三维有限元仿真模型。其次，开展有限元仿真和实验揭示了两相材料的切削加工变形机理和CFRP-Ti界面缺陷形成机理。再次，分析了切削顺序和切削速度对CFRP-Ti界面的几何轮廓和缺陷形态的影响机制。最后，在CFRP-Ti界面处对CFRP和Ti6Al4V施加不同切削速度来改变其切削应力和应变分布，有效地控制了树脂基体和碳纤维的失效行为，从而降低了CFRP-Ti界面台阶和界面开裂，实现了CFRP-Ti界面缺陷的有效抑制。

来源：2025年第7期

《机械工程学报》期刊编辑部

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