在深入探討熱塑性和熱固性碳纖維增強聚合物(CFRP)的銑削損傷與殘余拉伸強度比較之前，我們先簡要回顧一下兩種材料的特性。碳纖維增強聚醚醚酮(CF/PEEK)，一種熱塑性聚合物，因其可修復性和可回收性而備受關注，而碳纖維增強環氧樹脂(CF/環氧樹脂)則是傳統的熱固性復合材料，擁有成熟的工業應用歷史。本文旨在通過對比分析CF/PEEK與CF/環氧樹脂在銑削過程中的損傷程度和后續的殘余拉伸強度，為高性能復合材料的選擇和加工提供指導。

　　(CF-PEEK單向UD帶)

　　銑削損傷的比較

　　銑削是CFRP部件生產中常見的加工步驟，用于達到所需的尺寸精度。然而，CFRP的多相性和各向異性往往導致銑削損傷，如撕裂、毛刺、分層和空腔，這些損傷會嚴重影響零件的機械性能和可靠性。通過改變銑削參數，包括切削速度、進給量、纖維切割角度以及銑削策略(順銑與逆銑)，對CF/PEEK和CF/環氧樹脂的銑削損傷進行了細致的比較。

　　實驗結果揭示，CF/PEEK在銑削過程中表現出優于CF/環氧樹脂的加工質量。CF/PEEK的延展性基體和纖維界面的強結合力有助于減少損傷，尤其是在逆銑條件下，其表面損傷最小化。此外，CF/PEEK在銑削時形成了花瓣狀切屑，表明了良好的切屑完整性，而CF/環氧樹脂則難以達到相同的效果。

　　殘余拉伸強度的差異

　　銑削損傷不僅影響零件的外觀，更重要的是，它會削弱材料的殘余拉伸強度。研究中，通過拉伸測試評估了不同銑削條件對兩種材料殘余拉伸強度的影響。結果表明，與CF/環氧樹脂相比，CF/PEEK在相同銑削參數下展現了顯著更高的殘余拉伸強度，提升幅度在12.05%至63.22%之間。

　　表面粗糙度與纖維切割角度

　　銑削后的表面粗糙度也是評價加工質量的重要指標。研究發現，CF/PEEK的表面粗糙度低于CF/環氧樹脂，特別是在逆銑條件下，這一現象在纖維切割角度為135°時尤為明顯。纖維切割角度對加工表面質量的影響不可忽視，θ=135°下的銑削導致更嚴重的纖維彎曲和脫粘，進而影響表面完整性。

　　殘余拉伸強度與銑削策略

　　銑削策略對殘余拉伸強度也有顯著影響。順銑試樣的殘余拉伸強度高于逆銑試樣，盡管順銑試樣在次表面損傷方面可能更為明顯，但頂層表面損傷對殘余拉伸強度的影響更大，尤其是在薄層壓板中。CF/PEEK在所有測試條件下均顯示出比CF/環氧樹脂更高的殘余拉伸強度。

　　斷裂機制與應變分布

　　通過數字圖像相關(DIC)方法，研究了兩種材料在拉伸測試期間的全場應變分布。CF/PEEK顯示出沿纖維方向更為均勻的應變分布，這歸因于PEEK基體的韌性，使其能夠承受更大的拉伸載荷。在纖維切割角度為135°時，最大應變出現在試樣邊緣，與銑削損傷(如撕裂和毛刺)引起的應力集中相關聯。

　　智上新材料科技有限公司在研發連續碳纖維熱塑性復合材料量產的同時，也落實產品應用研發。對于以CFRTP材料制作的產品在CNC加工過程中會遇到的情況也進行了深度的分析，借鑒科研的數據再結合產品量產的實踐操作，得出優解。從而保證客戶在制作CFRTP制品在需要加工時，選擇更好的銑削參數，減少加工損傷，從而提高部件的機械性能和可靠性。

　　參考文獻：sciencedirect.com/science/article/pii/S014294182300212X