Kompozitni materiali spreminjajo industrijo, vendar je njihova obdelava še vedno zelo zahtevna. Tudi z naprednimi stroji in nadzornimi procesi je obdelava vlaken in smole za inženirje in operaterje velika izziv. Liam Haglington, produktni vodja za trdne karbidne freze pri Sandvik Coromant, pojasnjuje, kako napreden dizajn orodij in sodobna materialna tehnologija podpirata proizvodna podjetja pri premagovanju meja obdelave abrazivnih kompozitnih materialov.
Lahki, visoko trdni kompozitni materiali, kot so ogljikova vlakna ojačani plastiki (CFK), omogočajo neprekosljivo zmogljivost in prepričajo z odličnim razmerjem med togostjo in težo ter z odpornostjo proti koroziji in oblikovno fleksibilnostjo. Vse to so ključni dejavniki za uspešno lahkotno gradnjo.
Kljub temu je letalska in vesoljska industrija še vedno najzahtevnejše področje uporabe za kompozitne materiale. Komponente, kot so trup, krila, stabilizatorji, nosilci, rebra in talni nosilci, so ključnega pomena za strukturno integriteto - pogosto se obdelujejo v velikih serijah z visoko natančnostjo. Kompozitni materiali so tukaj še posebej primerni, saj ponujajo visoko razmerje med togostjo in težo ter odlično odpornost proti utrujenosti materiala. S pravilno usmeritvijo vlaken jih je mogoče prilagoditi tako, da zagotavljajo moč natanko tam, kjer je potrebna. Vse to so lastnosti, ki so nujne za lahke, zmogljive letalske komponente.
Toda tudi druge panoge imajo koristi od tega. Proizvajalci avtomobilov uporabljajo CFK za zmanjšanje teže in povečanje učinkovitosti. Po podatkih JEC so kompozitni materiali 'ključni za aplikacije, kjer je zmanjšanje teže ključno za izboljšanje učinkovitosti goriva in omejevanje emisij toplogrednih plinov'. Danes predstavljajo približno 17 odstotkov materialov, uporabljenih v letalski in vesoljski industriji, ter 8 odstotkov materialov, uporabljenih v transportnem sektorju. Na vseh teh področjih stabilno upravljanje procesov in zanesljiva orodja neposredno vodita do prihrankov stroškov in večje proizvodne varnosti.
Zakaj je obdelava kompozitnih materialov tako zahtevna
Obdelava kompozitnih materialov se močno razlikuje od obdelave kovin, saj so v njih togih, abrazivnih vlaknih kombinirana z mehkejšo smolno matrico. Že majhna sprememba usmeritve vlaken lahko bistveno spremeni obnašanje materiala pri obdelavi. Kar se na površini zdi enotno, je za orodje nenehno spreminjajoče se okolje.
To spremenljivo obnašanje pri proizvodnih podjetjih, ki obdelujejo kompozitne materiale, vodi do znanih napak:
• Delaminacija: Plasti se ločijo pod pretiranimi silami.
• Lahko se pojavijo neobdelana ali iztrgana vlakna, če orodje ne more pravilno prerezati ojačitve.
• Kakovost površine je lahko neenakomerna, če se vlakna in smola različno odzivata na toploto in pritisk.
Vse te težave imajo isto osnovno vzrok. Material se ne obnaša dosledno, zato so njegove možnosti napak nepredvidljive.
Učinki na proizvodnjo so lahko pomembni. Napake vodijo do odpadkov, več nadzorov, ponovnega dela in ustavitev proizvodnje - zlasti v visoko natančnih okoljih letalske in vesoljske industrije, kjer odstopanja niso dovoljena.
Poleg tega se povečuje občutljivost na toploto, kar dodatno otežuje situacijo. Pri naraščajočih temperaturah se smola zmehča, medtem ko vlakna ostanejo toga. S tem se povečuje tveganje za delaminacijo ali raztrganje. Če je rez prehladen, ostane smola krhka in se povečuje obraba orodja. Parametri rezanja morajo zato biti zelo natančno nadzorovani, vendar imajo običajna orodja pogosto težave pri iskanju pravega ravnotežja. Posledica so hitrejša obraba, negotove življenjske dobe in zmanjšana kakovost komponent.
Zanesljiva obdelava je odvisna od orodij, ki stabilizirajo proces, nadzorujejo vibracije in obvladujejo razvoj toplote. Brez te kontrole ostaja obdelava kompozitnih materialov zahtevna in nepredvidljiva naloga.
Rešitev: CoroMill Plura Composite 2P350
Da bi izpolnili te zahteve, je potrebno orodje, ki ne le reže material, temveč tudi nadzoruje, kako se vlakna ločijo in kako se obraba razvija s časom. Na podlagi teh meril je bil razvit CoroMill Plura Composite 2P350.
Osrednji del 2P350 je njegov edinstven mehanizem z dvema reziloma. V nasprotju s konvencionalnimi svedri čisto prereže vlakna, namesto da bi jih trgalo. Mehanizem deluje po načelu škarij: Dve rezilni robovi se združita, da kontrolirano dvignejo in prerežejo vlakna. Pri tem eno rezilo vodi vlakna, medtem ko drugo reže. To ohranja laminat stabilen in preprečuje delaminacijo. S to usklajeno gibanje se tudi obremenitev pri rezanju izenači, kar zmanjšuje vibracije in omogoča bolj enoten ter bolje predvidljiv postopek obdelave.
Geometrija orodja je zasnovana za visoko produktivnost. Veliki kanali za odvod chipov zagotavljajo učinkovito odstranjevanje prahu in prostih vlaken, ki nastanejo med postopkom obdelave. Z njihovo hitro odstranitvijo se zmanjša tveganje za ponovno rezanje in rez ostane stabilen in čist. Ne glede na to, ali gre za frezanje utorov, poševno potapljanje ali robno frezanje - 2P350 opravi vse korake od grobe do končne obdelave v enem samem nastavitvi. Manjše vibracije in enoten rez prav tako zagotavljajo mirnejše in prijetnejše delovno okolje v proizvodnji.
CoroMill Plura Composite 2P350 ohranja svoje rezalne lastnosti v širokem spektru pogojev. S tem lahko proizvodna podjetja ne glede na odstopanja pri delih ali nosilcih orodij zagotavljajo dosledno visoko kakovost. Nadzorovani rezalni mehanizem prav tako izboljšuje zmogljivost pri kompleksnih obdelavah. To je še posebej pomembno v neobdelani ali avtomatizirani proizvodnji, kjer v teh primerih ni mogoče izvajati ročnih posegov. Predvidljivo obnašanje orodja in manjše vibracije zmanjšujejo verjetnost nenadne obrabe orodja, omogočajo neprekinjeno proizvodnjo in zmanjšujejo odvisnost od izkušenj operaterja.
Zmogljivost O2AD
Pri aplikacijah z abrazivnimi kompozitnimi materiali pa sama geometrija ni dovolj. Rezilni robovi morajo prav tako prenesti stalno delovanje ojačitvenih vlaken, za kar je sorta O2AD idealna.
Sorta O2AD združuje napredno materialno tehnologijo z debelo, močno lepljivo CVD prevleko. Po meri izdelano substrat zagotavlja optimalno povezavo med diamantno plastjo in telesom orodja, preprečuje prezgodnje luščenje prevleke in s tem podaljšuje življenjsko dobo orodja.
Testi so že pokazali, da se življenjska doba v primerjavi s prejšnjo vrsto O12M približno podvoji. V konkretnem primeru uporabe v letalski industriji, kjer je bil del komponenta krila letala obdelan na suho pod vakuumom na 5-osi portalni stroju, je bila z vrsto O2AD pri istih rezalnih pogojih dosežena 100-odstotna povečava življenjske dobe v primerjavi z O12M. Obrabno vedenje je predvidljivo in poteka postopoma, kar povečuje zaupanje v povečanje rezalnih parametrov ter hkrati zmanjšanje odpadkov in števila menjav orodij. To vodi do občutnih prihrankov stroškov zaradi daljših obdelovalnih okvirov, zmanjšanega števila orodij in manj zastojev.
Vrsta O2AD združuje trdnost diamantne prevleke s stabilnim substratom. S tem se neposredno naslovi glavne izzive pri frezanju kompozitnih materialov. Enakomerna kakovost rezalnih robov zagotavlja konstantne rezalne sile, zmanjšuje vibracije in omogoča boljšo predvidljivost obdelovalnega procesa. Proizvajalska podjetja lahko tako pri abrazivnih kompozitnih materialih dosežejo čistejše reze, enakomerno življenjsko dobo in zanesljivejše rezultate.
Zaključek
CoroMill Plura Composite 2P350 z vrsto O2AD obvladuje abrazivno obrabo, tveganje delaminacije, občutljivost na toploto ter vibracije. Omogoča proizvodnjo visokokakovostnih komponent z dosledno zmogljivostjo - ne glede na njihovo kompleksnost ali spremenljivost. Tako 2P350 pomaga podjetjem v letalstvu, avtomobilski industriji ter na področju obrambe, vesoljske in pomorske aplikacije povečati produktivnost, zaščititi celovitost komponent in nadzorovati stroške. Odpira nove možnosti v zanesljivem visokozmogljivem frezanju kompozitnih materialov za vse, ki se soočajo z izzivom obdelave.
V širšem kontekstu ti napredki kažejo, kako razvoj geometrije in materialne tehnologije ponovno opredeljuje možnosti obdelave kompozitnih materialov. Delaminacija, variabilnost vlaken in občutljivost na toploto so dejavniki, ki jih je treba vedno upoštevati pri delu s temi materiali, vendar lahko prava tehnologija obvlada te izzive in zagotovi stabilno ter predvidljivo delovanje.
Kontakt:
