Materialele compozite schimbă industria, dar prelucrarea lor rămâne în continuare foarte provocatoare. Chiar și cu mașini avansate și procese de control, prelucrarea fibrelor și rășinilor reprezintă o mare provocare pentru ingineri și operatori. Liam Haglington, manager de produs pentru freze din carburi integrale la Sandvik Coromant, explică cum un design avansat al uneltelor și tehnologia materialelor moderne ajută companiile de producție să depășească limitele prelucrării materialelor compozite abrazive.
Materiale compozite ușoare și de înaltă rezistență, cum ar fi plasticele armate cu fibră de carbon (CFK), permit o performanță neegalată și se remarcă printr-un raport excelent între rigiditate și greutate, precum și prin rezistența la coroziune și flexibilitatea designului. Toate acestea sunt factori esențiali pentru o construcție de succes în domeniul ușor.
În continuare, aeronautica și spațiul reprezintă cel mai exigent domeniu de aplicare pentru materialele compozite. Componente precum structura fuselajului, aripile, stabilizatoarele, grinzi, nervuri și grinzi de bază sunt esențiale pentru integritatea structurală – acestea sunt adesea prelucrate în serii mari cu o precizie ridicată. Materialele compozite sunt deosebit de potrivite pentru acest lucru, deoarece oferă un raport ridicat între rigiditate și greutate, precum și o rezistență excelentă la oboseala materialului. Prin orientarea fibrelor, ele pot fi ajustate astfel încât să ofere exact acolo unde este necesară rezistența. Toate acestea sunt proprietăți esențiale pentru componentele de avion ușoare și puternice.
Dar și alte industrii beneficiază de acest lucru. Astfel, producătorii de automobile utilizează CFRP pentru a reduce greutatea și a crește eficiența. Potrivit JEC, materialele compozite sunt „esențiale pentru aplicații în care reducerea greutății este crucială pentru a îmbunătăți eficiența combustibilului și a limita emisiile de gaze cu efect de seră”. Acestea reprezintă acum aproximativ 17 procente din materialele utilizate în industria aerospațială, precum și 8 procente din materialele folosite în sectorul transporturilor. În toate aceste domenii, un control stabil al proceselor și unelte fiabile conduc direct la economii de costuri și la o mai mare siguranță în producție.
De ce prelucrarea compozitelor este atât de provocatoare
Prelucrarea materialelor compozite diferă semnificativ de cea a metalelor, deoarece acestea combină fibre rigide și abrazive cu o matrice de rășină mai moale. Chiar și o mică modificare a orientării fibrelor poate schimba în mod semnificativ comportamentul materialului în timpul prelucrării. Ceea ce pare uniform la suprafață este pentru uneltele de prelucrare un mediu în continuă schimbare.
Această comportare variabilă duce la defectele cunoscute în cadrul companiilor de producție care prelucrează materiale compozite:
• Delaminare: Straturile se separă unele de altele sub forțe excesive.
• Pot apărea fibre neîncălcate sau extrase, atunci când uneltele nu pot tăia curat întărirea.
• Calitatea suprafeței poate deveni inegală atunci când fibrele și rășina reacționează diferit la căldură și presiune.
Toate aceste probleme au aceeași cauză de bază. Materialul nu se comportă consistent, motiv pentru care posibilitățile sale de defectare sunt imprevizibile.
Impactul asupra producției poate fi semnificativ. Erorile duc la rebuturi, la mai multe controale, la refacerea lucrărilor și la opriri ale producției - în special în medii de înaltă precizie din domeniul aeronautic și spațial, unde abaterile nu sunt permise.
În plus, există o sensibilitate crescută la căldură, ceea ce complică și mai mult situația. La temperaturi în creștere, rășina devine moale, în timp ce fibrele rămân rigide. Acest lucru crește riscul de delaminare sau de desfășurare. Dacă tăierea este prea rece, rășina rămâne fragilă și uzura uneltelor se accelerează. Prin urmare, parametrii de tăiere trebuie controlați foarte precis, dar uneltele convenționale au adesea dificultăți în a găsi echilibrul corect. Consecințele sunt uzura rapidă, timpii de nefuncționare incerți și o calitate redusă a componentelor.
O prelucrare fiabilă depinde de unelte care stabilizează procesul, controlează vibrațiile și gestionează dezvoltarea căldurii. Fără acest control, prelucrarea materialelor compozite rămâne o sarcină provocatoare și imprevizibilă.
Soluție: CoroMill Plura Composite 2P350
Pentru a îndeplini aceste cerințe, este necesar un instrument care nu doar taie materialul, ci și controlează modul în care se separă fibrele și cum evoluează uzura în timp. Pe baza acestor criterii a fost dezvoltat CoroMill Plura Composite 2P350.
Elementul central al 2P350 este mecanismul său unic de tăiere dublă. Spre deosebire de frezele convenționale, acesta taie fibrele curat, în loc să le rupă. Mecanismul funcționează pe principiul foarfecii: două margini de tăiere sunt aduse împreună pentru a ridica și tăia fibrele în mod controlat. În acest proces, o margine de tăiere ghidează fibrele, în timp ce cealaltă le taie. Acest lucru menține laminatul stabil și previne delaminarea. Prin această mișcare coordonată, se echilibrează și sarcina de tăiere, ceea ce reduce vibrațiile și permite un proces de prelucrare mai uniform și mai previzibil.
Geometria uneltei este concepută pentru o productivitate ridicată. Canalele mari de așchii asigură o aspirație eficientă a prafului și fibrelor libere care apar în timpul procesului de prelucrare. Prin eliminarea rapidă a acestora, riscul de tăiere suplimentară este redus, iar tăierea rămâne stabilă și curată. Indiferent dacă este vorba de frezare de caneluri, pătrundere în unghi sau frezare de margini – 2P350 realizează toate etapele de lucru, de la prelucrarea brută la finisare, într-o singură fixare. Vibrațiile reduse și tăierea uniformă contribuie, de asemenea, la un mediu de lucru mai liniștit și mai plăcut în producție.
CoroMill Plura Composite 2P350 își menține comportamentul de tăiere în diverse condiții. Astfel, companiile de producție pot asigura o calitate constantă, indiferent de abaterile de la piesele de prelucrat sau de la suporturile de unelte. Mecanismul de tăiere controlat îmbunătățește, de asemenea, performanța în prelucrările complexe. Acest lucru este deosebit de important în producția fără intervenție umană sau automatizată, deoarece în aceste cazuri nu sunt posibile intervenții manuale. Comportamentul previzibil al uneltei și vibrațiile reduse scad probabilitatea uzurii bruște a uneltei, permit o producție continuă și reduc dependența de experiența operatorului.
Capacitatea de performanță a O2AD
În aplicațiile cu materiale compozite abrazive, geometria singură nu este suficientă. Muchiile de tăiere trebuie, de asemenea, să reziste la influența constantă a fibrelor de întărire, pentru care sortimentul O2AD este ideal.
Sorta O2AD combină tehnologia avansată a materialelor cu un strat CVD gros și foarte aderent. Substratul personalizat asigură o legătură optimă între stratul de diamant și corpul uneltei, prevenind desprinderea prematură a stratului și, astfel, prelungind durata de viață a uneltei.
Teste au arătat deja că durata de viață în comparație cu sortimentul anterior O12M se dublează. Într-un caz concret de aplicare în industria aeronautică, unde un component al aripii unui avion a fost prelucrat uscat sub vid pe o mașină portal cu 5 axe, s-a obținut cu sortimentul O2AD o creștere a duratei de viață cu 100% în comparație cu O12M, menținând aceleași condiții de tăiere. Comportamentul de uzură este previzibil și se desfășoară treptat, astfel încât încrederea crește în a crește parametrii de tăiere, reducând în același timp rebuturile și numărul de schimbări de unelte. Acest lucru duce la economii semnificative de costuri prin feronerie mai lungă, un stoc de unelte redus și mai puțin timp de nefuncționare.
Sortimentul O2AD combină rezistența acoperirii cu diamant cu un substrat stabil. Aceasta abordează direct principalele provocări în frezarea materialelor compozite. O calitate constantă a muchiei de tăiere asigură forțe de tăiere constante, reduce vibrațiile și permite o mai bună previzibilitate a procesului de prelucrare. Companiile de fabricație pot astfel obține tăieturi mai curate, o durată de viață mai uniformă și rezultate mai fiabile în cazul materialelor compozite abrazive.
Concluzie
CoroMill Plura Composite 2P350 cu sortimentul O2AD face față uzurii abrazive, riscurilor de delaminare, sensibilității la căldură și vibrațiilor. Acesta permite astfel fabricarea de componente de înaltă calitate cu performanțe constante - indiferent de complexitatea sau variabilitatea acestora. Astfel, 2P350 ajută companiile din domeniul aeronautic, industria auto, precum și din domeniile apărării, aplicațiilor spațiale și maritime să își crească productivitatea, să protejeze integritatea componentelor și să își controleze costurile. Acesta deschide noi oportunități pentru toți cei care se confruntă cu provocarea prelucrabilității în domeniul frezării de înaltă performanță a materialelor compozite.
Privind în context mai larg, aceste progrese arată cum dezvoltările în geometrie și tehnologia materialelor redefiniesc posibilitățile prelucrării materialelor compozite. Delaminarea, variabilitatea fibrelor și sensibilitatea la căldură sunt factori care trebuie luați în considerare atunci când se lucrează cu aceste materiale, dar tehnologia potrivită poate depăși aceste provocări și poate asigura o funcționare stabilă și previzibilă.
Contact:
