Kompozitni materijali mijenjaju industriju, no njihova obrada i dalje predstavlja veliki izazov. Čak i s naprednim strojevima i kontrolnim procesima, obrada vlakana i smole predstavlja veliki izazov za inženjere i operatere. Liam Haglington, menadžer proizvoda za punokarbonske freze u Sandvik Coromant, objašnjava kako napredni dizajn alata i moderna materijalna tehnologija pomažu proizvodnim tvrtkama da prevladaju granice obrade abrazivnih kompozitnih materijala.
Lagani, visokočvrsti kompozitni materijali poput plastike ojačane karbonskim vlaknima (CFK) omogućuju neusporedivu izvedbu i impresioniraju odličnim omjerom krutosti i težine, kao i otpornošću na koroziju i fleksibilnošću dizajna. Sve su to ključni faktori za uspješnu izradu laganih konstrukcija.
I dalje je zrakoplovstvo najzahtjevnija primjena za kompozitne materijale. Komponente poput trupova, krila, stabilizatora, nosača, rebra i podnih greda od presudne su važnosti za strukturnu cjelovitost - često se obrađuju u velikim serijama s visokom preciznošću. Kompozitni materijali su ovdje posebno prikladni jer nude visok omjer krutosti i težine te izvrsnu otpornost na umor materijala. Zahvaljujući orijentaciji vlakana, mogu se prilagoditi kako bi pružili čvrstoću točno tamo gdje je potrebna. Sve su to osobine koje su neophodne za lagane, visoko učinkovite komponente zrakoplova.
No, i druge industrije imaju koristi od toga. Proizvođači automobila koriste CFK kako bi smanjili težinu i povećali učinkovitost. Prema JEC-u, kompozitni materijali su 'ključni za primjene u kojima je smanjenje težine od suštinske važnosti za poboljšanje učinkovitosti goriva i smanjenje emisije stakleničkih plinova'. Oni sada čine oko 17 posto materijala korištenih u zrakoplovstvu, kao i 8 posto materijala korištenih u transportnom sektoru. U svim tim područjima stabilna kontrola procesa i pouzdani alati izravno vode do ušteda troškova i veće sigurnosti proizvodnje.
Zašto je obrada kompozitnih materijala tako zahtjevna
Obrada kompozitnih materijala značajno se razlikuje od obrade metala, jer se u njima kruta, abrazivna vlakna kombiniraju s mekšom matricom smole. Već mala promjena u orijentaciji vlakana može značajno promijeniti ponašanje materijala tijekom obrade. Ono što na površini izgleda ujednačeno, za alat predstavlja stalno promjenjivo okruženje.
Ovo promjenjivo ponašanje dovodi do poznatih nedostataka u proizvodnim tvrtkama koje obrađuju kompozitne materijale:
• Delaminacija: slojevi se odvajaju pod prekomjernim silama.
• Mogu se pojaviti neizrezana ili izvučena vlakna kada alat ne može čisto presjeći ojačanje.
• Kvaliteta površine može postati neujednačena kada vlakna i smola različito reagiraju na toplinu i pritisak.
Svi ovi problemi imaju istu temeljnu uzrok. Materijal se ne ponaša dosljedno, zbog čega su njegove mogućnosti grešaka nepredvidive.
Utjecaji na proizvodnju mogu biti značajni. Jer greške dovode do otpada, dodatnih kontrola, dorada i zastoja u proizvodnji - posebno u visoko preciznim okruženjima zrakoplovstva, gdje odstupanja nisu dopuštena.
Uz to, povećana osjetljivost na toplinu dodatno otežava situaciju. Kako temperatura raste, smola omekšava, dok vlakna ostaju kruta. To povećava rizik od delaminacije ili strganja. Ako je rez prehladan, smola ostaje krhka i ubrzava se trošenje alata. Parametri rezanja stoga moraju biti vrlo precizno kontrolirani, no konvencionalni alati često imaju poteškoća u pronalaženju pravog balansa. Posljedica su brže trošenje, neizvjesni radni vijek i smanjena kvaliteta komponenata.
Pouzdana obrada ovisi o alatima koji stabiliziraju proces, kontroliraju vibracije i upravljaju razvojem topline. Bez ove kontrole, obrada kompozitnih materijala ostaje izazovan i nepredvidiv zadatak.
Rješenje: CoroMill Plura Composite 2P350
Kako bi se ispunili ovi zahtjevi, potreban je alat koji ne samo da reže materijal, već i kontrolira kako se vlakna odvajaju i kako se trošenje razvija tijekom vremena. Na temelju ovih kriterija razvijen je CoroMill Plura Composite 2P350.
Središnji dio 2P350 je njegov jedinstveni dvostruki rezni mehanizam. Za razliku od konvencionalnih freza, on čisto reže vlakna, umjesto da ih razderuje. Mehanizam radi na principu šišanja: dva rezača se dovode zajedno kako bi kontrolirano podigli i rezali vlakna. Pri tome jedan rezač vodi vlakna, dok ih drugi reže. To održava laminat stabilnim i sprječava delaminaciju. Ovim koordiniranim pokretom također se izjednačava opterećenje rezanja, što smanjuje vibracije i omogućuje ravnomjerniji i predvidljiviji proces obrade.
Geometrija alata dizajnirana je za visoku produktivnost. Veliki kanali za strugotine osiguravaju učinkovito usisavanje prašine i labavih vlakana koja nastaju tijekom procesa obrade. Brzim uklanjanjem smanjuje se rizik od ponovnog rezanja i rez ostaje stabilan i čist. Bez obzira na to radi li se o frezanju utora, nagibu ili rubnom frezanju - 2P350 obavlja sve radne korake od grubog do finišnog rezanja u samo jednom stezniku. Manje vibracije i ravnomjerniji rez također osiguravaju mirnije i ugodnije radno okruženje u proizvodnji.
CoroMill Plura Composite 2P350 zadržava svoje rezne karakteristike pod različitim uvjetima. Time proizvodne tvrtke mogu osigurati dosljedno visoku kvalitetu neovisno o odstupanjima u radnim komadima ili držačima alata. Kontrolirani rezni mehanizam također poboljšava performanse pri složenim obradama. To je posebno važno u automatiziranoj ili bezposadnoj proizvodnji, jer u tim slučajevima nisu mogući ručni zahvati. Predvidljivo ponašanje alata i manje vibracije smanjuju vjerojatnost iznenadnog trošenja alata, omogućuju kontinuiranu proizvodnju i smanjuju ovisnost o iskustvu operatera.
Sposobnosti O2AD
Međutim, u primjenama s abrazivnim kompozitnim materijalima sama geometrija nije dovoljna. Rezni rubovi također moraju izdržati stalno djelovanje ojačavajućih vlakana, za što je O2AD sorta idealna.
O2AD sorta kombinira naprednu materijalnu tehnologiju s debelom, snažno prianjajućom CVD prevlakom. Prilagođeni supstrat osigurava optimalnu povezanost između dijamantnog sloja i tijela alata, sprječava prerano odvajanje premaza i time produžuje radni vijek alata.
Testovi su već pokazali da se trajnost u usporedbi s prethodnom sortom O12M otprilike udvostručuje. U konkretnom slučaju primjene u zrakoplovnoj industriji, gdje je komponenta krila zrakoplova obrađivana suho pod vakuumom na 5-osnom portalnom stroju, postignuta je povećana trajnost od 100 posto u usporedbi s O12M koristeći sortu O2AD pod istim uvjetima rezanja. Ponašanje trošenja je predvidljivo i odvija se postupno, što povećava povjerenje u povećanje parametara rezanja, dok se istovremeno smanjuje otpad i broj promjena alata. To dovodi do osjetnih ušteda troškova kroz duža vremena obrade, smanjeni inventar alata i manje zastoja.
Sorta O2AD kombinira čvrstoću dijamantnog premaza s stabilnim supstratom. Time se izravno rješavaju glavni izazovi pri frezanju kompozitnih materijala. Stalna kvaliteta reznih rubova osigurava konstantne sile rezanja, smanjuje vibracije i omogućuje bolju predvidljivost procesa obrade. Proizvođačke tvrtke mogu tako postići čišće rezove, ravnomjerniju trajnost i pouzdanije rezultate pri obradi abrazivnih kompozitnih materijala.
Zaključak
CoroMill Plura Composite 2P350 sa sortom O2AD nosi se s abrazivnim trošenjem, rizikom od delaminacije, osjetljivošću na toplinu i vibracijama. Omogućuje proizvodnju visokokvalitetnih komponenti s dosljednim performansama - neovisno o njihovoj složenosti ili varijabilnosti. Tako 2P350 pomaže tvrtkama iz zrakoplovstva, automobilske industrije, kao i u područjima obrane, svemira i pomorskih aplikacija da povećaju svoju produktivnost, zaštite integritet komponenti i kontroliraju svoje troškove. Otvara nove mogućnosti svima koji se suočavaju s izazovom obrade kompozitnih materijala.
U širem kontekstu, ovi napreci pokazuju kako razvoj u geometriji i materijalnoj tehnologiji redefinira mogućnosti obrade kompozitnih materijala. Delaminacija, varijabilnost vlakana i osjetljivost na toplinu su faktori koje uvijek treba uzeti u obzir pri radu s ovim materijalima, no prava tehnologija može savladati te izazove i osigurati stabilan i predvidljiv rad.
Kontakt:
