BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

作者：郑建华 高建勋
摘要：针对树脂基玻璃纤维复合材料的特点，通过采用不同刀具的切削对比试验，选择出适合切削树脂基玻璃纤维复合材料的刀具，确定了切削工艺参数，稳定了切削工艺，提高了生产效率及被切削件的质量。

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性，已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。

1、树脂基玻璃纤维复合材料的切削特性

树脂基玻璃纤维复合材料由硬的玻璃纤维和软的树脂基体组成，缠绕成形的树脂基玻璃纤维复合材料，其玻璃纤维的含量达80%左右，这种材料的强度和硬度都大于45#钢和40Cr钢，而密度只有大约2.2g/cm 。

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样，主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力，而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维，类似于砂轮中的磨料，对刀具进行研磨，使刀具磨损加快，切削条件恶化。

树 脂基玻璃纤维复合材料的切削加工性比金属材料差，在金属材料的切削过程中所产生的切削热80％左右随切屑排走，10％左右传给切削工件，只有 10％左右传给刀具本身(见图1)。而在树脂基玻璃纤维复合材料切削加工中，玻璃纤维复合材料硬度高且是热的不良导体，切削过程中产生的热量难以在加工中 随切屑排除，大部分传给了刀具本身，使切削区温度迅速上升，加速刀具的磨损。刀具磨损后，切削力增大使切削热迅速增大，由于树脂基玻璃纤维复合材料纤维的 各向异性及层间剪切强度低的特性，使材料在切削力的作用下容易产生分层、毛刺、撕裂、烧伤等缺陷，加工质量难以保证。因此，根据树脂增强玻璃纤维复合材料 的特点，为达到良好的切削效果，选择理想的刀具、确定合理的工艺参数是至关重要的。

 图1:金属切削时热量分布情况

2、树脂基玻璃纤维复合材料切削刀具的选择使用情况

某玻璃纤维缠绕管类零件，长1300mm，外圆为Ф130mm，为满足与其他零件的配合要求，需要对外圆进行切削加工，由于该零件的特殊要求，切削加工中不能使用冷却液，这就给切削加工带来了难度。

2.1硬质合金刀具的使用情况

根 据该零件的特点，我们最初选用的是可转位硬质合金刀具，主要从耐热性和耐磨性来考虑，选用的刀具为刀尖角为80°的等边不等角六边形、0°后 角、6°前角、单面C形断屑槽，型号为WNUM130716RC5刀片，材质为YT758，这种刀具的特点是耐热性和抗氧化性好，高温硬度高，耐磨性好， 适用于加工高硬度材质的零件。在用这种刀片切削该玻璃纤维复合材料零件的外圆时，刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才 能继续切削，刀具手工刃磨一次只能车削一刀，这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次，如果刀具不锋利时进行切削，则会造成工件外表面有撕裂痕迹（见图 2），甚至产生过多热量烧伤工件，致使工件报废。根据这种情况，在切削时分成粗、精两次加工，分别由粗、精两把刀两次装夹对刀加工而成，在粗加工时切削参 数采用切深ap=0.8mm，Vc＝130m/min，f=0.61mm/r，快速去处余量；在精加工时切削参数采用切深 ap=0.3mm，Vc＝130m/min，f=0.3mm/r，精加工后用150#细砂布抛光到尺寸。用这种刀具切削生产效率低，每班加工7～8件，操 作者的劳动强度大，对操作者的要求也高，质量也不稳定，不能满足产品的批量生产要求。

 图2 切削撕裂的照片

针 对于上述情况，经过了解和对比，我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、0°后角、刀具型号为TNMX 160408-WM的刀片，材质为GC4015，这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金，可以降低刀片表面的摩擦系数，增加刀具的耐磨性。在以相同的 切削参数进行加工时，加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损（如图3），零件外表粗糙并有撕裂痕，显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要 求。

 图3:刀片涂层磨损照片

2.3高效刀具的选用情况

2.3.1 采用高硬度刀具试验证明，用高速工具钢、普通硬质合金刀具加工树脂基玻璃纤维复合材料时，刀具磨损极为严重，加工效率低下，因而必须选 用更高硬度的刀具。聚晶金刚石（PCD）是在高温高压下由一层人造的金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有 良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。与硬质合金相比，其硬度高3～4倍，耐磨性和寿命提高100余倍，同时刀具的刃口非常锋利，摩擦系数小，适合有色金属 和非金属材料的加工。结合以上特点，我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、7°后角、刀具型号为TCMW 16T308-FP、材质为CD10的聚晶金刚石刀片。

2.3.2切削工艺参数的选定

聚晶金刚石刀片是一种新型高效刀 具，在使用参数推荐手册中，列出有色金属的推荐切削参数，对于树脂基玻璃纤维复合材料的切削，手册中没有提及，其 它的切削手册中也没有涉及到此类材料加工切削参数，所以在实际的加工过程中，我们根据加工经验，结合硬质合金时切削参数，进行了一系列的工艺试验，最后针 对这种零件和材料特点，确定了一个工艺参数为切深ap=1.1mm，Vc＝110~130m/min，f=0.25~0.35mm/r。实行切削余量一次 去除，减少一次走刀。经过多次切削试验表明，刀具十分稳定，平均每个刀尖可加工150件零件，连续加工150件零件没有磨刀，刀尖略有磨损，所加工的零件 表面光洁度良好（如图4），加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求，大大减轻了操作者的劳动强度，同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少，降低了 加工成本。用该刀具每班可加工零件20件，生产效率提高1倍多，所加工的零件质量大大提高，稳定了切削工艺。

图4 金刚石刀具切削良好光洁度照片

3、结论

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，使用聚晶金刚石刀片，并按合理的切削工艺参数进行加工，可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺，提高加工效率，降低了加工成本，提高零件的加工质量。

参考文献 1、黄家康，岳红军，董永琪 .复合材料成形技术 .北京:化学工业出版社.1999 2、张基岚 .机夹可转位刀具手册 .机械工业出版社.1998 3、蔡闻峰等 树脂基炭纤维复合材料制孔缺陷及钻削工艺研究 工程塑料应用 2005,33（10）:32

郑建华 男 河北太行机械工业有限公司工艺研究所副所长 工程师 高建勋 男河北太行机械工业有限公司工艺研究所 高级工程师 (end)

引用出處： 

 http://www.newmaker.com/art_18622.html

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！  

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com  bw@tool-tool.com  www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com/ / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS  DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer. 

Bewise Inc.  www.tool-tool.com

ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。     

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz. 

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

作者：郑建华 高建勋
摘要：针对树脂基玻璃纤维复合材料的特点，通过采用不同刀具的切削对比试验，选择出适合切削树脂基玻璃纤维复合材料的刀具，确定了切削工艺参数，稳定了切削工艺，提高了生产效率及被切削件的质量。

以树脂为基体的玻璃纤维复合材料具有比强度和比刚度高、良好的抗疲劳性、独特的可设计性等优良特性，已被广泛应用于航空航天、国防军工及民用等诸多领域。

1、树脂基玻璃纤维复合材料的切削特性

树脂基玻璃纤维复合材料由硬的玻璃纤维和软的树脂基体组成，缠绕成形的树脂基玻璃纤维复合材料，其玻璃纤维的含量达80%左右，这种材料的强度和硬度都大于45#钢和40Cr钢，而密度只有大约2.2g/cm 。

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，影响刀具寿命的因素同金属材料切削一样，主要有切削热、摩擦和刃口的切削压力，而树脂基玻璃纤维复合材料中硬的质点玻璃纤维，类似于砂轮中的磨料，对刀具进行研磨，使刀具磨损加快，切削条件恶化。

树 脂基玻璃纤维复合材料的切削加工性比金属材料差，在金属材料的切削过程中所产生的切削热80％左右随切屑排走，10％左右传给切削工件，只有 10％左右传给刀具本身(见图1)。而在树脂基玻璃纤维复合材料切削加工中，玻璃纤维复合材料硬度高且是热的不良导体，切削过程中产生的热量难以在加工中 随切屑排除，大部分传给了刀具本身，使切削区温度迅速上升，加速刀具的磨损。刀具磨损后，切削力增大使切削热迅速增大，由于树脂基玻璃纤维复合材料纤维的 各向异性及层间剪切强度低的特性，使材料在切削力的作用下容易产生分层、毛刺、撕裂、烧伤等缺陷，加工质量难以保证。因此，根据树脂增强玻璃纤维复合材料 的特点，为达到良好的切削效果，选择理想的刀具、确定合理的工艺参数是至关重要的。

 图1:金属切削时热量分布情况

2、树脂基玻璃纤维复合材料切削刀具的选择使用情况

某玻璃纤维缠绕管类零件，长1300mm，外圆为Ф130mm，为满足与其他零件的配合要求，需要对外圆进行切削加工，由于该零件的特殊要求，切削加工中不能使用冷却液，这就给切削加工带来了难度。

2.1硬质合金刀具的使用情况

根 据该零件的特点，我们最初选用的是可转位硬质合金刀具，主要从耐热性和耐磨性来考虑，选用的刀具为刀尖角为80°的等边不等角六边形、0°后 角、6°前角、单面C形断屑槽，型号为WNUM130716RC5刀片，材质为YT758，这种刀具的特点是耐热性和抗氧化性好，高温硬度高，耐磨性好， 适用于加工高硬度材质的零件。在用这种刀片切削该玻璃纤维复合材料零件的外圆时，刀具磨损严重、零件外表面粗糙有撕裂痕迹。切削过程中需将刀头拆下磨刀才 能继续切削，刀具手工刃磨一次只能车削一刀，这样每切削一个零件需要磨刀、对刀2~3次，如果刀具不锋利时进行切削，则会造成工件外表面有撕裂痕迹（见图 2），甚至产生过多热量烧伤工件，致使工件报废。根据这种情况，在切削时分成粗、精两次加工，分别由粗、精两把刀两次装夹对刀加工而成，在粗加工时切削参 数采用切深ap=0.8mm，Vc＝130m/min，f=0.61mm/r，快速去处余量；在精加工时切削参数采用切深 ap=0.3mm，Vc＝130m/min，f=0.3mm/r，精加工后用150#细砂布抛光到尺寸。用这种刀具切削生产效率低，每班加工7～8件，操 作者的劳动强度大，对操作者的要求也高，质量也不稳定，不能满足产品的批量生产要求。

 图2 切削撕裂的照片

针 对于上述情况，经过了解和对比，我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、0°后角、刀具型号为TNMX 160408-WM的刀片，材质为GC4015，这种刀具表面为金黄色TiN涂层的硬质合金，可以降低刀片表面的摩擦系数，增加刀具的耐磨性。在以相同的 切削参数进行加工时，加工完一刀后发现刀片涂层已严重磨损（如图3），零件外表粗糙并有撕裂痕，显然这种刀具不能满足树脂基玻璃纤维复合材料的切削要 求。

 图3:刀片涂层磨损照片

2.3高效刀具的选用情况

2.3.1 采用高硬度刀具试验证明，用高速工具钢、普通硬质合金刀具加工树脂基玻璃纤维复合材料时，刀具磨损极为严重，加工效率低下，因而必须选 用更高硬度的刀具。聚晶金刚石（PCD）是在高温高压下由一层人造的金刚石微粉加溶剂和催化剂聚合而成的多晶体材料。以硬质合金为基体结合的镶尖刀片具有 良好的抗冲击、抗弯强度和抗振性能。与硬质合金相比，其硬度高3～4倍，耐磨性和寿命提高100余倍，同时刀具的刃口非常锋利，摩擦系数小，适合有色金属 和非金属材料的加工。结合以上特点，我们选用了山特维克公司生产的刀尖角为60°的等边三角形、7°后角、刀具型号为TCMW 16T308-FP、材质为CD10的聚晶金刚石刀片。

2.3.2切削工艺参数的选定

聚晶金刚石刀片是一种新型高效刀 具，在使用参数推荐手册中，列出有色金属的推荐切削参数，对于树脂基玻璃纤维复合材料的切削，手册中没有提及，其 它的切削手册中也没有涉及到此类材料加工切削参数，所以在实际的加工过程中，我们根据加工经验，结合硬质合金时切削参数，进行了一系列的工艺试验，最后针 对这种零件和材料特点，确定了一个工艺参数为切深ap=1.1mm，Vc＝110~130m/min，f=0.25~0.35mm/r。实行切削余量一次 去除，减少一次走刀。经过多次切削试验表明，刀具十分稳定，平均每个刀尖可加工150件零件，连续加工150件零件没有磨刀，刀尖略有磨损，所加工的零件 表面光洁度良好（如图4），加工后的零件光洁度不用砂布抛光就能达到要求，大大减轻了操作者的劳动强度，同时刃磨刀具、抛光等辅助时间也大大减少，降低了 加工成本。用该刀具每班可加工零件20件，生产效率提高1倍多，所加工的零件质量大大提高，稳定了切削工艺。

图4 金刚石刀具切削良好光洁度照片

3、结论

在树脂基玻璃纤维复合材料的切削过程中，使用聚晶金刚石刀片，并按合理的切削工艺参数进行加工，可以稳定树脂基玻璃纤维复合材料的切削工艺，提高加工效率，降低了加工成本，提高零件的加工质量。

参考文献 1、黄家康，岳红军，董永琪 .复合材料成形技术 .北京:化学工业出版社.1999 2、张基岚 .机夹可转位刀具手册 .机械工业出版社.1998 3、蔡闻峰等 树脂基炭纤维复合材料制孔缺陷及钻削工艺研究 工程塑料应用 2005,33（10）:32

郑建华 男 河北太行机械工业有限公司工艺研究所副所长 工程师 高建勋 男河北太行机械工业有限公司工艺研究所 高级工程师 (end)

引用出處： 

 http://www.newmaker.com/art_18622.html

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！  

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（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

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（７）医療用品エンド・ミル設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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作者：欧爱设计 顾秋健 译

汽车产品中的可再生材料

天然的纤维材料相对于人工合成纤维表现出很强的替代性：天然的纤维材料有着优异的机械性能，轻质而稳定，同时使用者可以减轻环境污染；所以只要在技术、环保和经济是可行的，宝马汽车公司就竭尽全力地使用天然纤维和其它天然制品。

包括金属、塑料和玻璃这些汽车制造商最常用的材料，宝马公司还在其汽车产品中广泛使用了可再生材料。除天然纤维外，还包括天然皮革、天然橡胶和植物油。如宝马7系中包含了24公斤的可再生利用材料，其中13公斤以上是天然纤维材料。

可持续理念作为导向原则被牢固树立

有 意识地在汽车产品中使用可再生材料仅仅是做好供需管理和资源保护的方法之一。宝马研发团队敏锐地意识到他在资源和环境保护方面的责任。这在宝马 公司管理层通过的决议中被重申：“可持续已成为经济和社会发展的中心模式，就如同市场效力和政治因素的相互作用。宝马公司将继续把可持续发展作为公司发展 历程中的指导性原则。”对材料、过程和产品的综合思考成为在评估个体方案的基本原则。只有当全部有利的因素和不利的因素被权衡之后才可能提出最优解决方 案。采纳使用可再生利用材料也正如此。

天然资源中的高级原料

除 了提供食物以外，可再生材料的栽培从很早以前就已经作为农业产业的主要任务之一。可再生材料被正式定义为：“从农林业产出而不作为食物用途的产品”。从 木材、纤维、颜料到柴油、汽油和药材，许多重要的高级原料都来源于大自然。正是技术的发展，现在这些产品的种类不计其数。油料作物在工业产品中的运用却是 一片空白，远落后于淀粉类作物。另外农作物可以作为纤维的原料，很多草本植物为临床药物的制造提供了大量原料。农作物甚至可以成为矿物材料的替代品。

除了皮革制品在汽车内饰方面的使用和天然橡胶在轮胎上的使用，天然纤维作为具有吸引力的材料在汽车工业中受到亲赖。例如在宝马7系中亚麻和剑麻在车门内衬材料中使用，棉纤维混合在隔音材料中，木纤维在内饰中使用，它用来包裹汽车座椅的靠背。

在自然进化过程中优化

植物纤维主要由纤维素组成；如果从茎部提取，主要是内层皮质纤维。这一家族中最重要的包括亚麻、大麻、黄麻和洋麻。相比之下，所谓的硬纤维主要从叶肉、叶柄和植物果实中提取，如剑麻和椰子果实纤维。而木材也是纤维产品的重要原料。

在汽车工业中这些纤维不是以原始形态使用，而是和其他成分混合以达到合适的材料特性。这些材料就是所谓的复合材料，其中的纤维以高分子矩阵形态存在。

在 复合材料制成的产品中，很多天然纤维有能力与玻璃纤维竞争—它们毕竟已经经过大自然百万年以上的优化。天然纤维显示出优异的机械性能，与玻璃纤 维相比，它们具有很高的拉伸强度、耐久性和刚度，易加工，质量轻。由于矩阵结构通常由较低拉伸强度的特征组成，所以它们最理想被作为增强性复合材料 ，而且更柔软。这样一来，纤维和矩阵特性方面都是极佳的。

可再生更新不一定等同于可回收

可再生材料经常被引入到关于汽车 报废回收的讨论中，因为“可再生”通常被等同于“可降解”。但原则上,可再生材料和汽车回收最大化的努力之间的联 系是表面的。天然纤维的使用不是代表可回收的理念。从技术因素来讲，对于汽车产品而言事实上是要防止作物纤维降解（腐蚀）。在任何气候条件下，在汽车的整 个使用寿命期内，完全有必要确保全车所有部件的长期稳定性。这也就是为什么现在纤维要附上特殊的塑料粘合剂。粘合剂包裹着纤维表面隔离潮气和微生物，防止 天然纤维的腐蚀。

轻型工程材料的潜势

纤维类复合材料在轻型工程材料中占有很高的比例。很少的限制条件使得纤维和基体 材料混合物的期望特性可以通过产品的不同制造方法实现，这使得纤维复合材料能适用于各种不同类型的部件。现在有可能制造出纤维复合材料部件,它的重量要比 等效的注塑零件轻到40%。鉴于资源的匮乏，无论是在生态还是技术方面，使用天然纤维提供了一种独特极佳的解决方法。</span>

农业与汽车工业的合作

在 汽车产品中使用可再生材料在BMW公司决不是一个最近的想法。公司以研究植物纤维的运用项目在这方面的投资从90年代初就开始了。在当时巴伐利 亚农业部和一个亚麻处理专家投入到这一项目，该项目由宝马公司和一个合作企业还有一个非纺织制品制造商共同实施。这一工程的背景是欧盟关于剩余粮食转化为 其他产品的政策。该地区的人们需要在他们的土地一边保留一定比例的土地种植作物就可以获得适当补偿作为回报。为了解决栽培问题，就可以被允许用这部分土地 种植可再生材料。这些努力促进了可出售的可再生材料的生产。尽管工业原先被迫引入必需的纤维如进口的亚麻，但现在大部分的纤维由国内的农业部门提供。

BMW 公司也是那非盈利组织“C.A.R.M.E.N”的成员之一。这德语首字母的缩写代表“土生可再生材料营销和发展中心”。这个组织把促进研 发部门使用本地可再生材料作为自身的使命。专家估计其间每年德国汽车工业对天然纤维的需求量将高达45000吨。在2004年，宝马公司在制造其汽车中消 耗了10000吨天然纤维。

从作物到部件

天然纤维加固部件是如何制造的呢？基本上和制造包含人造纤维的零部件方法一样。最初供应者 供应天然纤维，通常是亚麻，用来制造非纺织制品或者甚至是纤维网格物。为了这样，成捆的纤维材料被分开，单独的制成网格物。几层材料可以根据所需的厚度叠加或切削。

如 果热塑性纤维还没被处理或者熔入非纺织制品中，下一步包括将织物浸入含有基体材料或粘合剂的材料中。后者由很多原料组成，从丙烯酸盐到苯酚，直 到聚氨脂，而且将来有可能是生物高聚物。所有这些“甲基塑料”材料有一个共同的特性：通过热反应或者以两种反应物形式，它们能够形成以网状形式存在的长链 分子，网状物与增强纤维结合。引入额外的粘合剂供应商的措施增强了纤维和粘合剂（基体材料）之间的结合力。

成型

这由热 塑性纤维或者渗入树脂混合的聚合物被置入成型工具中，材料在中间190℃的高压下被挤压制成期望的部件形态。当部件冷却后，就变硬了。压模打开后，部件从 其中取出,然后就冲孔或其它需要的附件被压制上去。运用现代产品技术,现在制造这类的基本零件花不了一分钟。

天然材料的优势

为了保持企业的持续发展广泛途径，BMW公司一贯采纳将生态、经济和社会统筹考虑的全面的观点。可再生材料在汽车产品中的使用具有很多的优点：

■ 技术贡献 天然增强纤维部件已经在实践中被证明的技术优势：材料轻却具有良好的机械和声学特性，显示出突出的阻尼能力，不易破碎，在碰撞中效果佳。另外，对模具的磨损小，以多种形式处理加工。

■ 经济贡献 在系列产品的使用过程中，已经被证实的不可反驳的优势。可再生材料价廉物美，尤其是高技术收割和处理方法被采用时。这也增加了农业的收入。

■ 社会贡献 最重要的特征就是社会贡献：可再生材料是对二氧化碳排放和能源消耗有积极影响的可再生资源。在作物生长周期中，它凝聚空气中分离出的以二氧化碳形式出现的 碳。在第一例中，作物对减少温室效应有益。当汽车在其使用期末报废时，废物不超过作物吸收的原始量。这是一个闭环过程。

当然处理作物 和 制造部件时需要额外能量。总之，可再生材料的能量和二氧化碳平衡远远优于对应的人工纤维，尤其是这些复合材料的减重能力开拓后。一 个明显的益处，从播种到形成天然纤维织物所需的能量总计仅为制造玻璃纤维织物所需能量的五分之一。同时如车门内部的装饰面板这些部件的重量可以减轻。这样 一来在汽车的生命周期内省油，进一步减少了能量消耗和二氧化碳排放。

天然纤维增强复合材料制成的部件在汽车报废之后仍然可以被使用：例如作为发电厂或其它工业植物的能量来源。以上的程序与玻璃纤维类复合材料的燃烧相比,很大程度上二氧化碳含量平衡的，并且产生极少的废渣。

尽 管有这些有利条件，但仍存在与欧盟关于汽车报废回收标准（2000/53/EC）的目标冲突。这个标准使很少一部分材料能作为能量源使用。到目 前为止，报废件必须回收，也就是说废料必须被再利用。但是再利用废料制成新产品需要大量的能量，承担相当大的成本，所以在经济和生态方面可行性都不好。备 选方案就是回收废料制成新材料：例如通过处理，有可能从中萃取甲醇。

在这样的情况下，这些回收要求可能迫使汽车设计者转向其它材料，具有更轻的工程材料特性，能量转化方面更具平衡性。

未来的前景

和任何有机的产品一样，天然纤维根据其栽培地域、气候条件和季节变化而显示出十分多样的特性。所以要确保成分的质量仍需要一贯高度精湛的加工技术，以之来保证把误差降到最低程度。宝马公司一直致力于开发可行的发展潜能。

为了促进回收过程，在制造部件过程的任何时候尽可能地使用一种材料是很有用的。这就避免了分解过程中昂贵的分离程序。在天然纤维增强不见上，还有相当多的改进工作要做。

天 然纤维更恰当的剪裁以适应它的使用，处理就更方便一点，它们的优点就会更大程度地体现出来。天然纤维制成的原料仍由纺织工业制造；只有很少一部 分使用在汽车产品上。如果那些汽车工业需要的纤维可以被更精心地培育，更好地生长，特殊要求的处理，这些可再生材料的特性差异可以被进一步优化。尤其会使 作为增强材料的天然纤维的潜能优势被充分的开发：更薄的壁，更轻的部件，强度上无懈可击。

到现在，天然纤维通常和塑料基体材料一起被使用。随着发展，基体材料可能由天然基础材料制成。迄今为止，这仅在实验室程度上实现，所以系列产品的成本还太高。为了减少成本，宝马公司正致力于优化最初的研发结果。

尽管压制技术是现在可再生原材料最普遍使用的技术，备选方案的使用，如注射成型，在将来也可行。另外，结合不同的纤维将有利于达到复合材料的更佳的综合性能。

汽车制造商，零件供应商和科研机构正紧密配合，更好地利用可再生材料的潜能，扩大它的潜在运用领域。典型公司之一是“天然纤维增强高分子材料”工作团队，他们的目标是扩大，加速这类高分子材料的应用。

一 个完整无损的环境对于下一代的经济和社会繁荣是个前提条件。所以可持续也成为宝马公司信守的一个指导性原则。可再生材料有利于保护和保持自然资 源：它们的二氧化碳平衡是彻底的，处理这些材料的费用与对应的人工纤维相比更低。所以汽车产品中可再生原料的使用必须尽可能的扩大到 持续发展经济所需求的最大程度。(end)

引用出處： 

 http://www.newmaker.com/art_18962.html

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一、奥地利伊索斯波特联合机械构件有限公司

该公司研究的玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板 的制造方法中，玻璃纤维毡用一种热塑性塑料熔体浸渍，并接着压制此玻璃纤维毡的复合体，其中，至少一个玻璃纤维毡通过浸渍喷嘴的喷嘴缝隙移动，从挤压机向 它们可调节地供应热塑性塑料熔体，所以各构成两股熔体流，它们在喷嘴缝隙出口处涂覆在玻璃纤维毡的上面和下面，进行玻璃纤维毡的预浸渍，随后，将已用热塑 性塑料预浸渍过的玻璃纤维毡移入双带压力机的入口辊距中并预校准，紧接着借助于冷却板在压力下将其压制成玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板 （CN1123014（申请日：1995.01.27、公开日：1996.05.22））。

二、Matsushita Electric Works, Ltd.

该 公司研究了一种具有良好防热变色的玻纤热塑性树脂板，是将玻璃纤维用热塑性树脂浸渍，热塑性树脂包括(a)聚合物10-75,(b)热塑性树脂 2-30，(c)可聚合单体20-60，（d）聚合物微粒子0.1-15，和(e)抗氧化剂（JP2006045266(AD: 2004.07.30、PD: 2006.02.16)）。

三、Symalit AG

该公司研究的玻璃纤维毡增强的热塑性薄板材料包括：热塑性树脂和至少两个针刺连续和/或切断玻璃纤维毡。每个玻璃纤维毡是从两边以不对称方式针刺。玻璃毡用热塑性树脂浸渍得到（US5753062（AD：1996.05.13、PD: 1998.05.19））。

四、Isosport Verbundbauteile Gesellschaft m.b.H.

该 公司研究的玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板的制造方法，是将玻璃纤维毡用一种热塑性塑料熔体浸渍，并接着压制此玻璃纤维毡的复合体。其中，至少一 个玻璃纤维毡通过浸渍喷嘴的喷嘴缝隙移动，从挤压机向它们可调节地供应热塑性塑料熔体，所以各构成两股熔体流，它们在喷嘴缝隙出口处涂覆在玻璃纤维毡的上 面和下面，进行玻璃纤维毡的预浸渍，随后，将已用热塑性塑料预浸渍过的玻璃纤维毡移入双带压力机的入口辊距中并预校准，紧接着借助于冷却板在压力下将其压 制成玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板（US5716479（申请日：1995.09.20、公开日：1998.02.10））。

五、BASF Aktiengesellschaft

该公司研究的玻纤毡增强热塑性板，是由热塑性聚合物浸渍对称针刺的玻纤毡制得。玻纤毡是利用双针刺机将连续丝网从上、下同时针刺得到（US RE36756（申请日：1995.12.29、2000.06.27））。

六、UBE-Nitto Kasei Co., Ltd.

该 公司研究的由纤维增强的热塑性树脂制得的可冲压板，其增强组分为玻纤毡，是由非导向纤维层和单向纤维层相互机械缠绕得到。在玻纤增强热塑性可冲 压板中，玻纤毡中形成单向纤维层的玻璃长纤维束的含量为20wt%-80wt%，热塑性树脂可冲压板中，玻纤毡含量为20wt%-55wt% US5540986（申请日：1993.07.09、公开日：1996.07.30）。

国内外相关产品性能

美国Azdel公司、Symalit公司、Arjomari公司、新日铁集团等均为玻璃纤维增强热塑性片材生产商，现将产品性能指标介绍如下：

参考文献
1．沈春银等，玻纤增强PP热塑性片材的制备及力学性能研究，塑料工业 2006，34 (2) 30-32
2．华东理工大学，纤维增强热塑性片材的关键技术与成型工艺，科技成果0400230355
3．上海材料研究所，玻璃纤维毡增强热塑性复合材料的研制及应用，科技成果0100020047，
4．吴妙生，玻璃纤维毡增强热塑性复合片材的研制和应用，纤维复合材料 2002，19（4）24-26
5．杨岭、何华珍等，玻璃纤维增强热塑性复合材料及其应用，汽车工艺与材料2002(6) 28-31
6．南京玻璃纤维研究设计院，科技成果0201061604，热塑性片材用玻璃纤维连续原丝针刺毡
7．伊索斯波特联合机械构件有限公司，制造玻璃纤维毡增强的热塑性塑料板的方法和实施此方法的设备，CN1123014（申请日：1995.01.27、公开日：1996.05.22）
8．Matsushita Electric Works, Ltd.，White glass fiber-reinforced thermosetting resin laminates with good thermal discoloration prevention for electric devices，JP2006045266(AD: 2004.07.30、PD: 2006.02.16)
9．Symalit AG，Fibre reinforced thermoplastic sheet，US5753062（AD：1996.05.13、PD: 1998.05.19）
10．Isosport Verbundbauteile Gesellschaft m.b.H.，Process and apparatus for producing fiberglass reinforced thermoplastic panels，US5716479
11．BASF Aktiengesellschaft，Glass-mat-reinforced thermoplastic panels，US RE36756
12．UBE- Nitto Kasei Co., Ltd.，Stampable sheet made of fiber-reinforced thermoplastic resin and molded article therefor，US5540986 (end)

引用出處：  

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