Iscar - noi soluţii pentru prelucrarea materialelor composite

Scule

de Iscar Tools

Iscar - noi soluţii pentru prelucrarea materialelor composite

Mai uşoare şi mai rezistente ca oricând, noile soluţii de materiale plastice cu structura îmbogăţită în fibre de carbon sunt caracterizate de performanţe inegalabile în industrii precum cea producătoare de echipament sportiv (rachete de tenis, schiuri), industria militară, aeronautică sau cea producătoare de automobile. Practic, nu există nicio altă tehnologie care să permită producătorului de automobile atingerea rapidă a ţintelor sale de uşurare a vehiculului, apropiată de aceea a materialelor plastice cu structura îmbogăţită în fibre de carbon.

Sigur că, odată cu realizarea acestui tip de semifabricat, apar noi provocări legate de prelucrarea acestuia. Pe de o parte calităţile sale excepţionale îl fac utilizabil în structurile aeronavelor sau ale navelor maritime şi aici ne referim la câteva tipuri de materiale epoxidice, polyester sau vinil, prevăzute cu structure de fibră de carbon. Materialele sunt greu prelucrabile, extreme de pretenţioase, nefăcând practice nici o concesie sculei: aceasta trebuie să fie perfect adaptată prelucrării din toate punctele de vedere - geometrie, materialul plăcuţei aşchietoare, regim. În plus, având în vedere valoarea ridicată a acestor tipuri de materiale, adaosurile de prelucrare sunt relativ mici, iar toleranţele de realizat în urma prelucrării foarte strânse.

Din fericire, a fost creată deja noua generaţie de scule, adaptată acestor cerinţe, scule capabile să răspundă exigenţelor pe care le menţionam anterior. Spre exemplu, familia ISCAR de burghie PCD sau cele de freze care utilizează plăcuţe PCD oferă posibilitatea prelucrării unei game vaste de materiale compozite. Practic, adaptându-se, ISCAR oferă cea mai variată selecţie de scule pentru materiale compozite. Există, spre exemplu, burghie dedicate unor materiale composite cu grosimi mari, cu strat de bază de aluminiu, dar şi burghie specializate să găurească materiale subţiri, cu plastic ranforsat cu structură de fibre de carbon. Există, de asemenea, scule combinate tip burghiu-lamator sau burghiu-alezor, freze disc de canelat, sau chiar scule combinate tip „burghiu-freză”, iar lista poate continua.

Concluzia este că acum, pentru prima dată de când materialele compozite au apărut în multe ramuri importante industriale, putem spune că avem la dispoziţie scula perfect adaptată acestei situaţii, compromisurile fiind practic eliminate.

În prezent, soluţia clasică pentru prelucrarea materialelor compozite o reprezintă o bară suport din carbon acoperită cu straturi fine diamantate, plăcuţe din PCD brazate sau nervure de PCD brazate în zona muchiei aşchietoare. Practic, în mii de aplicaţii realizate în materiale compozite avansate, de diferite tipuri, această formulă ISCAR le-a surclasat pe toate celelalte existente, inclusiv soluţia unei scule monobloc din carbură, prevăzută cu acoperire diamantată de tip CVD.

Cu cât materialul de prelucrat este mai dur şi cu structura de fibră de carbon mai complexă, cu atât se exprimă mai mult diferenţa de calitate dintre scule. Şi explicaţia e clară: bara de carbură conferă rigiditate sporită şi precizie dimensională, necesare menţinerii toleranţelor strânse de dimensiune sau poziţionare, precum şi obţinerea unei suprafeţe foarte bune calitativ. De asemenea, sculele monobloc din carbură oferă posibilitatea începerii prelucrării cu geometria optimă, care generează cele mai reduse forţe de aşchiere, scad temperatura în prelucrare, reduc posibilitatea de obţinere a fibrelor nesecţionate, grad sau ,,moţ” nedorit pe piesă. Concomitent, se obţine un excelent control al aşchiei. Acoperirea PCD subţire (sau plăcuţa brazată) asigură muchiei aşchietoare o rezistenţă ridicată la uzură şi, în consecinţă, la păstrarea geometriei optime pe perioade lungi de prelucrare.

De remarcat acoperirea subţire PCD. Aceasta asigură durabilitatea diamantului pe geometria de aşchiere ideală, realizată pe bază monobloc din carbură. În contrast, acoperirea tip CVD (chemical vapor deposition) creează în mod inevitabil un strat mai gros de acoperire, care poate afecta geometria optimă de aşchiere. 

Oricare ar fi aplicaţia, sunt câteva principii care trebuiesc respectate neapărat când prelucrăm plastic ranforsat cu structura de fibre de carbon sau alte materiale combinate.

Prelucrarea găurilor

Această operaţie, întâlnită foarte des înaintea unei montări (exemplu: nituire), este foarte frecventă în cazul materialelor compozite şi foarte pretenţioasă.

Din cauza durităţii ridicate şi a stabilităţii dimensionale, problemele de necoaxialitate apărute pe parcursul procesului nu pot fi rezolvate ulterior. 

De aceea, o soluţie este să obţinem gaura printr-o operaţie de găurire improprie, de fapt o operaţie de frezare prin interpolare cu o freză cu diametru mai mic decât cel al găurii de realizat. Procesul se desfăşoară cu un regim termic scăzut, iar forţele generate în aşchiere sunt mai scăzute decât în cazul operaţiei de găurire.

De asemenea, un alt avantaj este acela că o singură sculă poate realiza găuri de diferite diametre sau cavităţi de diferite forme, fapt care reduce stocul de scule şi implicit reduce costurile.

Uzura muchiei aşchietoare rămâne în continuare o problemă, ducând la soluţia de compromis a compensării din programul maşinii. Dacă această strategie menţine dimensiunile în limitele toleranţelor impuse, ea nu poate avea nicio influenţă asupra calităţii suprafeţei obţinute sau a regimului termic.

Scule dincarbură, diamantate

Burghiele monobloc din carbură, descrise anterior, s-au dovedit a fi foarte eficiente, datorită menţinerii geometriei muchiei pe o perioadă îndelungată, net superioară celor clasice din carbură, în materiale compozite.

Avem acum la dispoziţie 4 tipuri de scule diamantate, pentru prelucrarea materialelor compozite:

  • Carbura diamantată CVD - combină durabilitatea diamantului cu precizia dimensională a carburii monobloc. Dezavantajul este grosimea relative mare a stratului diamantat, care poate adduce abateri de geometrie, şi ne referim aici la faptul că muchia pierde din agresivitate (i se măreşte raza la intersecţia dintre suprafeţele de aşezare şi degajare) sau chiar este afectat profilul acesteia, în multe cazuri special şi necesar a fi extreme de precis.

  • Carbura monobloc, acoperită PCD – oferă aceleaşi avantaje descrise anterior şi, în plus, asigură realizarea muchiei mai ascuţite şi un control mai bun al profilului acesteia.

  • Plăcuţele PCD brazate pe suport monobloc din carbură - soluţie potrivită situaţiei în care durabilitatea superioară e necesară numai în zona muchiei frontale.

  • Nervuri de PCD lipite în fante (canale) practicate în scula suport din carbură.

Una dintre recentele inovaţii ISCAR pentru prelucrarea materialelor compozite o reprezintă corpul ISCAR de tip MULTI-MASTER, pregătit în mod special pentru acest tip de operaţie:

  • Noul vârf este prevăzut cu muchii aşchietoare din PCD şi geometrii de aşchiere optimizate specific materialelor compozite.

  • Capetele pot realiza operaţii de ebos, semifiniţie şi finiţie, în mod succesiv.

  • Geometriile permit prelucrarea de cavităţi şi canale, precum şi prelucrarea umerilor.

  • Coada suport are diametrul mai mic decât plăcuţa - vârf amovibil şi, în consecinţă, contactul, deci şi frecarea cu peretele sunt evitate.

Astfel, operaţia este realizată la o temperatură joasă.

Un alt proaspăt membru al aceloraşi familii, extrem de promiţător, este scula monobloc ISCAR tip burghiu – alezor, o suprinzătoare şi eficientă combinaţie pentru realizarea de găuri precise, într-o singură operaţie. Diferite plăcuţe PCD, brazate pe aceeaşi coadă – suport, realizează atât găurirea cât şi alezarea.

Progrese în prelucrarea găurilor

Acestea fiind spuse, ne propunem acum să oferim câteva ,,secrete” pentru a îmbunătăţi operaţiile problematice în materiale compozite:

 

  • Menţineţi forţele aşchietoare la un nivel scăzut, pentru diminuarea pe cât posibil a delaminării şi a tensiunilor în material. În cazul semifabricatelor realizate sub forma de fagure de aluminiu sau a celor cu miez de spumă, sculele indicate sunt burghiele monobloc din carbură.

  • Cu cât este mai dur materialul de bază şi conţinutul fibrelor de carbon din structură mai ridicat, cu atât mai mult trebuie să vă îndreptaţi alegerea spre plăcuţe sau acoperiri tip PCD (diamantate).

  • Acolo unde dimensional este posibil, găurirea realizată prin interpolare cu scule tip freză monobloc din carbură sau scule de tip MULTIMASTER, cu plăcuţe PCD trebuie să fie soluţia preferată celei de găurire clasică.

  • În cazul găurilor scurte, utilizaţi burghiele clasice cu canale drepte de evacuare a şpanului.

  • Pentru găuri mai adânci, gândiţi procesul de aşchiere în aşa fel încât eliminarea aşchiilor, oricare ar fi configuraţia lor, să se realizeze uşor şi constant în timp. Luaţi în considerare şi soluţia unui ciclu întrerupt sau utilizarea lichidului de răcire, dacă este posibil.

  • Adaptaţi regimul de aşchiere (viteză şi avans) fiecărui strat component al materialului laminat. Fiţi pregătiţi să schimbaţi parametrii la prelucrarea fiecărui strat, odată cu înaintarea sculei, în funcţie de caracteristicile acestuia.

  • Alegeţi geometria sculei în funcţie de ultimul material din stratul realizat. Dacă acesta este plastic, utilizaţi un burghiu conic cu un vârf lung şi unghi mic. Dacă ultimul strat e din aluminiu sau titan, un burghiu cu vârf foarte ascuţit va ieşi din material mai uşor, va lasa zona mai curată, fără grad. Un burghiu conic va tasa aluminiul, în loc să îl taie.

  • În cazul materialelor compozite groase, fiţi pregătiţi să vă confruntaţi cu temperaturi ridicate dezvoltate în proces, precum şi cu retăieri ale şpanului blocat în gaură. Alegeţi burghie cu muchii aşchietoare înguste, cu zone de degajare mari, unghiuri mari de înclinare a elicei, pentru ca scula să realizeze repede aşchierea, înainte ca zona să se încălzească prea tare. De asemenea, luaţi în considerare utilizarea lichidului de răcire.

 

Ce putem spune despre TITAN?

 

Când îl regăsim în straturile semifabricatului, soluţia aleasă este una dintre cele mai neplăcute. Pentru a preveni creşterea temperaturii şi a durităţii zonei în timpul prelucrării şi pentru a controla formarea şi fragmentarea şpanului, alegeţi scule cu unghiuri de aşezare şi degajare mici şi viteze de aşchiere reduse. Chiar dacă în general, la aceste tipuri de prelucrări, lichidele de răcire nu sunt utilizate, aţi putea fi puşi în situaţia de a nu putea lucra fără ele. Cauza: temperatura ridicată şi evacuarea defectuoasă a şpanului. Pe scurt, luaţi în considerare fiecare detaliu, când alegeţi scula, inclusiv grosimea semifabricatului şi plasarea (poziţionarea) straturilor de  metal sau plastic în structură. Este o ,,cântărire” a situaţiei deloc uşoară. Un semifabricat bogat în straturi de metal ne face să ne îndreptăm atenţia în direcţia sculelor monobloc din carbură, cu răcire internă. 

Dacă plasticul ranforsat cu fibre de carbon este preponderent, sculele PCD sunt cele pe care ar trebui să le preferăm. Asiguraţi-vă că obţineţi un process în care şpanul de titan se fragmentează bine, constant, obţinându-se segmente mici, uşor eliminabile. În mod special trebuie să evitaţi blocarea şpanului în gaura prelucrată în materialul compozit.

Repetăm, cele mai eficiente remedii când aveţi problem sunt vitezele reduse şi ciclurile întrerupte.

 

Frezarea în materiale composite

Similar găuririi, frezarea în materialele compozite este provocatoare. Dacă scula întâlneşte în traseul ei diferite straturi simultan, trebuie să analizaţi bine procesul, luând în considerare toate restricţiile impuse. Dacă hotărâţi să prelucraţi succesiv straturile, veţi putea fi nevoiţi să modificaţi parametrii, pentru a-i adapta fiecărui strat în parte.

De aceea, ISCAR a proiectat multe din familiile sale populare de frezare astfel încât acestea să includă şi versiuni optimizate prelucrării materialelor plastice cu structură de fibre de carbon şi a semifabricatelor laminate complexe.

Frezele ISCAR monobloc din carbură, pentru ebos şi finisare, pentru prelucrarea canalelor sau a umerilor, sunt prevăzute acum cu cele mai performante acoperiri diamantate. Frezele de canelat, tip TANGSLIT, sau debitat, TANGSLOT, pot fi echipate acum şi cu plăcuţe PCD.

Plăcuţele indexabile din familia HELI2000 sunt acum şi ele brazate cu elemente PCD.

Toate s-au dovedit extrem de eficiente în prelucrări ale structurilor de aripi, structurilor aeronavelor, piese din industria aeronautică civilă şi militară. La cerere, ISCAR pune la dispoziţie soluţii speciale cu plăcuţe brazate, pentru prelucrarea materialelor compozite.

 

A fi informat

Dacă nu v-aţi pus la curent cu ultimele realizări din domeniul sculelor pentru prelucrarea materialelor compozite, mai ales pe parcursul ultimilor doi ani, cu siguranţă aţi omis utilizarea unor soluţii care v-ar fi adus măriri de productivitate, calităţi de suprafeţe superioare, durabilităţi crescute - pe scurt, competitivitate în acest domeniu.

S-au schimbat multe recent şi trebuie să profitaţi. În această zonă a prelucrărilor solicitante, apelaţi la experienţa bogată a unui furnizor de gamă completă de scule, precum ISCAR. Veţi beneficia de soluţii imediat şi veţi constata creşteri instantanee de productivitate.



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord