Effect of graphene on the trimming temperature and cutting tool life of composite materials****
石墨烯对复合材料修整温度和刀具寿命的影响****
基本信息
- 批准号:534389-2018
- 负责人:
- 金额:$ 1.82万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Engage Grants Program
- 财政年份:2018
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2018-01-01 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Composite materials are widely used in the aerospace industry. Their specific strength and stiffness, as well as their relative light weight compared to metallic alloys, convey them a net advantage for the production of lighter aircrafts. Even though composite components are produced to near net shape, additional machining operations are often required for assembly purposes. Unlike metallic materials, composite materials raise some specific problems during their high speed cutting in dry conditions. Typical defects, such as uncut fibers, loose fibers, cracks, as well as thermal degradation of the matrix, are commonly observed following cutting operations. These are mainly caused by heat and tool wear, which is severe due to the abrasive nature of the synthetic fibers involved. Tool life is consequently affected, and represents a significant share of the production cost, as the cutting tools, specially designed for composites, are very expensive. This project aims to develop an innovative approach to lower the cutting temperatures in order to improve the cutting tool life as well as the productivity through the use of more aggressive cutting speeds. The proposed approach adds graphene nanoparticles into the composite matrixes (epoxy and polyester) to improve machinability. These additives are known to have excellent thermal properties, which should provide an improved conductivity of the polymeric matrixes. This should result in better heat dissipation during the cutting process as compared to the case with plain matrixes, which present poor thermal conductivity. Furthermore, the graphene additive should act as a natural lubricant during the cutting process, which should also contribute to increasing tool life and the quality of cut surfaces. In the medium term, this project represents an opportunity for Canada to strengthen its leadership in the manufacture of high technology products through cost-effective cutting processes of composite materials.
复合材料广泛应用于航空航天工业。与金属合金相比,它们的特定强度和刚度以及相对较轻的重量使它们在生产更轻的飞机方面具有净优势。即使复合材料部件被生产成近净形状,为了组装目的,也经常需要额外的机加工操作。与金属材料不同,复合材料在干燥条件下高速切削时会出现一些特殊问题。在切割操作之后通常会观察到典型的缺陷,例如未切割的纤维、松散的纤维、裂纹以及基质的热降解。这些主要是由热和工具磨损引起的,由于所涉及的合成纤维的磨损性质,这是严重的。因此,刀具寿命受到影响,并且在生产成本中占很大比例,因为专门为复合材料设计的切削刀具非常昂贵。该项目旨在开发一种创新的方法来降低切削温度,以提高刀具寿命以及通过使用更积极的切削速度来提高生产率。所提出的方法将石墨烯纳米颗粒添加到复合材料基质(环氧树脂和聚酯)中以改善可加工性。已知这些添加剂具有优异的热性能,这应当提供聚合物基质的改善的导电性。与导热性差的普通基体相比,这将在切割过程中产生更好的散热效果。此外,石墨烯添加剂应在切削过程中充当天然润滑剂,这也有助于提高刀具寿命和切削表面质量。从中期来看,该项目为加拿大提供了一个机会,通过具有成本效益的复合材料切割工艺,加强其在高科技产品制造方面的领导地位。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
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