كربيد التنغستن مقابل مثقاب الماس لأدوات قص CFRP

طلب صناعة الطيران والفضاء على تقليم CFRP بدقة عالية أدى إلى تكثيف الأبحاث حول اختيار مواد أدوات القطع. على الرغم من هيمنة أدوات كربيد المعدن على الاستخدامات العامة التشغيل بالماكينات , فإن ارتفاع معدل تآكلها في CFRP المسبب للتآكل يزيد من تكاليف الإنتاج. الأدوات الماسية، رغم ارتفاع تكلفتها، توفر متانة أطول بفضل الصلابة الشديدة (صلابة فيكرز: 10,000 مقابل 1,600 كجم/ملم²). تتناول هذه الدراسة فجوتين: (1) مقارنة كمية بين آليات التآكل تحت ظروف قطع واقعية، و(2) تقييم الجدوى الاقتصادية للتطبيقات ذات الحجم الكبير.

المنهجية

١. تصميم التجربة

القطعة المراد تشغيلها: CFRP T800S/3900-2 (نسبة الألياف الحجمية: 60%، السمك: 12 مم). الأدوات:

• كربيد معدني: 6 شفرات، زاوية الملعب 10°، طلاء AlTiN

• ماس: 4 شفرات، طرف PCD، زاوية الملعب 8°

تم تكرار معايير التشغيل المستخدمة في تقليم مكونات طائرة إيرباص A350.

2. جمع البيانات

تم قياس اهتراء الأدوات بالساعة باستخدام المجهر الليزري البؤري (Keyence VK-X1000). تم تقييم التمفصل وفقًا لمعيار ASTM D7268 باستخدام مسح الأشعة المقطعية.

النتائج والتحليل

1. تقدم الاهتراء

حافظت أدوات الألماس على اهتراء جانبي أقل من 0.15 مم بعد 120 دقيقة، بينما تجاوز اهتراء الكاربيد 0.5 مم عند 75 دقيقة، مما أدى إلى سحب الألياف (p<0.01، ANOVA).

2. جودة السطح

ظهرت فجوة في قيمة Ra بعد 90 دقيقة: الألماس (1.2±0.3 ميكرومتر) مقابل الكاربيد (2.8±0.7 ميكرومتر).

النقاش

أداء الألماس يتماشى مع توصيله الحراري الأعلى (500 واط/متر·كلفن مقابل 110 واط/متر·كلفن)، مما يقلل من تدهور المصفوفة الناتج عن الحرارة. ومع ذلك، تم ملاحظة كسر هش عند معدلات تغذية >0.12 مم/سنّة، مما يشير إلى حدود التشغيل.

الاستنتاج

تتفوق مطاحن الألماس على الكاربيد من حيث مقاومة الاهتراء (> 3 أضعاف العمر الافتراضي) وجودة التشطيب السطحي عند تقليم مادة CFRP.

• تحسين معدل التغذية أمر بالغ الأهمية لتجنب كسر أدوات الألماس.

• يجب أن تُقيِّم الأعمال المستقبلية تصميم أدوات هجينة لتطبيقات حساسة من حيث التكلفة.