Walter oferă soluţii specializate pentru materiale compozite

Scule

de Walter Tools

Walter oferă soluţii specializate pentru materiale compozite

Ușoare și având rezistență mare la rupere prin tracțiune, însă greu de prelucrat – acestea sunt caracteristicile materialelor din fibre compozite. Prelucrarea acestor compozite compuse din mai multe materiale (stive), utili­zate în principal la construcția de aeronave, este extrem de solicitantă: o aplicație tipică este perforarea pentru nituire. În acest domeniu, Walter se axează în principal pe găurirea cu percuție, folosind unelte special proiectate în acest sens.

În prezent, există o cerere mare de materiale compozite, datorită proprietăților lor speciale: sunt ușoare ca un fulg, însă oferă rezistență incredibilă la rupere prin tracțiune. Aceste materiale sunt utilizate din ce în ce mai mult pentru autovehicule, echi­pamente sportive, produse medicale și altele. Însă industria aeronautică este locul cu cele mai multe utilizări, cea mai mare varietate de materiale și cele mai mari componente.

În această industrie, numeroase componente ale fuzelajelor și aripilor sunt realizate din polimer ranforsat cu fibră de carbon (CFRP). O sarcină tipică este găurirea pentru nituire – niturile continuă să fie o metodă importantă de îmbinare pentru aeronave datorită fiabilității pe care o oferă. Însă, tăierea deli­catelor fibre de carbon cu o mașină de găurit nu este simplă, din cauza tendinței acestor fibre de a se rupe în majoritatea cazurilor. De asemenea, aceste fibre sunt foarte abrazive, ceea ce înseamnă că tăișurile convenționale se tocesc repede.

Găurirea devine o provocare chiar mai mare în cazul materialelor compozite, denumite stive, realizate din CFRP și straturi metalice. Combinațiile de CFRP/Ti, CFRP/Al și CFRP/Ti/Al sunt obișnuite. Exemple de utilizări includ tocuri de uși, șabloane și profile de ranforsare. În timpul găuririi, unealta ajunge în contact cu materiale având o gamă largă de proprietăți diferite. Respectarea abaterilor stricte de diametru, în general de circa 40 μm, pentru toate straturile materialului nu este o sarcină ușoară. Acest lucru este chiar mai dificil atunci când raportul dintre adâncimea găurii și diametrul necesar este mare.

Găurirea cu vibrații s-a dovedit de ceva timp o metoda eficientă. Aceasta implică com­pletarea mișcării standard a picioarelor cu o acțiune de oscilație (oscilație sinusoi­dală) în direcția de alimentare a uneltei de găurit. În acest sens, Producătorul  componentelor a montat o unitate de percuție pe tija centrului de prelucrare. Această unitate include de obicei o șaibă ondulată și un lagăr. O parte rămâne fixă în timp ce cealaltă se rotește. Frecvența vibrațiilor și amplitudinea depind de design. Dacă fuzelajele sau componentele aripilor sunt prea mari pentru a mai încăpea în sistemul de prelucrare sau greu de accesat, asamblatorii aeronavei lucrează cu mașini de găurit mobile semiautomate: acestea sunt disponibile acum și cu unități de percuție.

 “Găurirea cu percuție este o alegere bună în spe­cial dacă primul strat de găurit este din CFRP, urmat de stratul metalic. „ Stefan Benkóczy, Director Componente Aerospațiale la Walter AG

Scopul acestei metode este de a utiliza oscilațiile longitudinale ale uneltei pentru a produce așchii metalice scurte fără a crește timpul de prelucrare, așa cum se întâmplă, de exemplu, în cazul ciocănitului (lovituri pentru îndepărtarea așchiilor). Oscilațiile înseamnă că unealta nu taie constant, ducând la reducerea lungimii așchiilor. Așchiile lungi se freacă de peretele găurii date în CFRP în timpul trecerii înapoi prin burghiele mașinii de găurit și poate duce la uzarea acestui perete peste limita de toleranță a găurii în cazul cel mai nefavorabil.

Pe de altă parte, așchiile scurte provoacă mai puține pagube atunci când se rup. Există de asemenea un alt aspect de luat în considerare: Stefan Benkóczy afirmă că „energia de deformare este transferată în principal la așchii, ducând la creșterea temperaturii acestora. Așchiile scurte sunt îndepărtate într-un mod optim, astfel că temperatura de prelucrare este înjumătățită la găurirea cu percuție spre deosebire de prelucrarea convențională cu MQL. Acest lucru protejează matricea materialului compozit, în special, și minimizează uzura prin difuziunea uneltei. Aceasta  duce la o calitate crescută a componentei ca urmare a găuririi cu percuție. De asemenea, durata de viață a uneltei crește, iar timpul de prelucrare rămâne același.”

Pentru a avea cele mai bune rezultate, toți parametrii de proces trebuie potriviți cu grijă la utilizare și la echipamentele disponibile. Există un număr relativ mare de factori de influență: valorile de tăiere, frecvența vibrațiilor, amplitudinea, răcirea uneltei, geometria etc.

La unitățile mecanice de percuție convenționale, frecvența oscilațiilor burghiului depinde încă de vite­za de rotație a acestuia. 500 la 3000 rot./min. este un interval fezabil pentru un diametru de găurire de circa 5 mm. {aibele ondulate care produc 1,5 sau 2,5 oscilații longitudinale per rotație duc la un interval de frecvență obișnuit de aproximativ 12 - 125 Hz.

O amplitudine mare crește uzura uneltelor și poate duce chiar la ruperea acestora. Stefan Benkóczy explică: „Pentru a evita tensionarea uneltei, amplitudinea trebuie selectată în așa fel încât așchiile să se desprindă drept dar curat. Însă în cazul aranja­mentelor de prindere instabile, amplitudinea trebuie crescută în mod semnificativ pentru desprinderea și ruperea așchiilor.”

Metodele speciale de prelucrare necesită unelte speciale. Burghiele cu vârf PCD sau cu vârf diaman­tat, cum sunt cele utilizate în mod normal pentru prelucrarea materialelor compozite, sunt utilizate pentru găurirea cu percuție doar în anumite condiții specifice.

Materialele de tăiere cu diamant extrem de dure sunt în general prea casante pentru această utilizare. Soluția oferită de Walter pentru găurirea cu percuție este Burghiul Walter Titex VFT1A. Caracteristicile principale ale acestui burghiu includ patru suprafețe de contact care asigură rămânerea burghi­ului pe direcție în special atunci când se găuresc straturi diferite de material. Un înveliș din aluminiu - crom - nitrură protejează burghiul de uzura pre­matură.

Canelele de răcire interne sunt proiectate să asigure cantitatea minimă de lubrifiant. „Găurirea cu percuție a materialelor compozite crește fiabilitatea procesului. Așchiile scurte sunt evacuate într-un mod optim, iar variația diametrelor este redusă. În conjuncție cu un sistem automat, găurirea cu percuție reprezintă o alternativă economică la găurirea convențională. Există încă loc și pentru alte îmbunătă- țiri”, declară Stefan Benkóczy, „de aceea, Walter lucrează la alte proiecte.”


 English summary

Lightweight, and boasting high tensile strength, but not easy to machine – these are the features which characterise fibre composite materials. Machining such compounds formed from multiple materials (stacks), which are mainly used in aircraft construction, is particularly demanding: a typical application is drilling rivet holes. One of Walter main focuses in this field is vibration drilling using tools custom-designed for this purpose.



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