Ideale Diamantbeschichtung für das Bohren von CFK

Mit CCDia AeroSpeed hohe Oberflächengüten bei der CFK-Bearbeitung erreichen

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Der Vergleich zeigt es: Dank CCDia AeroSpeed sind Bohrungswände und Senkungen faserüberstandsfrei und glänzen mit besten Rauheitswerten.

Im Flugzeugbau werden die einzelnen Bauteile oft mit Nieten verbunden. Damit diese Verbindungen auch den hohen Sicherheitsstandards standhalten, sind Präzisionsbohrungen mit engsten Toleranzen und hohen Oberflächengüten der Bohrungswände und -senkungen ein absolutes Muss. Das ist gerade bei Bauteilen aus Hochleistungsverbundwerkstoffen eine große Herausforderung an den Zerspaner. Delaminationen und Faserüberstände sind hier unverzeihlich – und eine Nacharbeit der Bohrung oftmals aufwendig und mit hohem Kostenaufwand verbunden. Mit CCDia AeroSpeed hat CemeCon die ideale Diamantbeschichtung für das Bohren von CFK geschaffen. Sie sorgt für hohe Prozesssicherheit und Präzision und das bei hervorragenden Oberflächengüten.

Dank der extremen Glätte von CCDia AeroSpeed arbeiten die Werkzeuge schwingungs- und ratterfrei. Die hohe Härte sorgt zudem für lange Standzeiten.

Composites wie etwa kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) bestehen aus mehreren Schichten. Dank dieser gezielten Kombination aus verschiedenen Faser- und Harz-Materialien unter Verwendung spezieller Verstärkungsstrukturen können auch komplexe Bauteile mit höchster Festigkeit für die unterschiedlichen Anforderungen maßgeschneidert konstruiert werden. Die spezielle inhomogene Struktur erschwert die Zerspanung von CFK jedoch. Trotzdem muss neben Prozesssicherheit auch eine hohe Bauteilqualität gewährleistet sein.

Die einzelnen Materialien bzw. Fasern der Matrix weisen unterschiedliche Eigenschaften auf und sind stark abrasiv. Bei der Bearbeitung werden diese Fasern nicht durchschnitten, sondern gebrochen. Dabei ist die Gefahr groß, dass sie sich aus der Harzmatrix lösen und die Struktur des Bauteils schwächen. Es können Faserrückstände entstehen, die sich später beim Vernieten mit eindrücken und im schlimmsten Fall zum Lockern der Nietverbindung führen. Zudem können Werkzeugschwingungen Rattermarken in der Senkung verursachen – mit dem Ausschuss der oftmals großen Bauteile als fatale Folge.

Die exakt auf die Anforderungen der CFK-Bearbeitung abgestimmte Multilayerbeschichtung CCDia AeroSpeed von CemeCon bringt hier die Lösung. Sie verfügt über eine extrem glatte und feinstkristalline Oberflächentopographie sowie eine exzellente Haftung. Dabei lässt sie die Mikrogeometrie des Werkzeugs unbeeinflusst und ermöglicht extrem scharfe Schneiden. Dadurch lassen sich die Fasern der Hochleistungsverbundstoffe besser trennen. Die Bohrungswände und Senkungen sowie die Bohrungsein- und -austritte sind faserüberstandsfrei und glänzen mit besten Rauheitswerten. Der entscheidende Vorteil für den Erfolg der Werkzeuge ist: Mit CCDia AeroSpeed arbeiten sie schwingungs- und ratterfrei!

Da die Bindematerialien der Verbundstoffe zudem sehr wärmeempfindlich sind, muss die Reibungswärme gering bleiben. Kühlschmierung ist jedoch nur bedingt möglich, da das KSS zum Aufquellen des Materials führen kann. Durch eine zu hohe thermische Beanspruchung der Harze können die einzelnen Schichten aufgelöst werden oder Delaminierungen an der Bohrung entstehen. CCDia AeroSpeed sorgt dank seiner extremen Glätte nicht nur für einen guten Spanfluss, sondern leitet auch die Wärme rasch aus der Kontaktzone heraus. Das ist ein Garant für prozesssicheres Zerspanen in Trockenbearbeitung und unter Minimalmengenschmierung.

Wegen der hohen Abrasivität der Kohlenstofffasern kommt es zudem zu extrem hohem Verschleiß. Mit einer Härte von etwa 10.000 HV0,05, die fast identisch mit der von Naturdiamant ist, widersteht CCDia AeroSpeed den hochfesten und stark abrasiven Fasern hervorragend und sorgt so für lange Standzeiten bei den Bohrwerkzeugen.

CCDia AeroSpeed kombiniert, wie alle anderen Beschichtungen der CCDia -Reihe, kristalline und feinstkristalline Schichten und damit die Vorteile beider Strukturen: sehr hohe Adhäsion und extreme Oberflächenglätte. Ein weiterer Vorteil der Multilayer sind ihre rissstoppenden Eigenschaften: Wenn während der Zerspanung ein Riss in der obersten Schicht entstehen sollte, wird er von der darunter liegenden Schicht abgefangen und kann sich somit gar nicht erst bis zum Substrat ausbreiten. Das führt bei Zerspanwerkzeugen, die mit einer Multilayer-Diamantbeschichtung veredelt sind, zu einer deutlich höheren Prozesssicherheit.

Kontakt:

www.cemecon.de