Freses de carbure vs de diamant per al recobriment de CFRP

La demanda de la indústria aeroespacial per tall de CFRP d'alta precisió ha intensificat la recerca sobre la selecció del material de les eines. Tot i que les freses de carbure dominen el mecanitzat general maquinària , el seu desgast ràpid en CFRP abrasiu augmenta els costos de producció. Les eines de diamant, tot i ser més cares, ofereixen una durabilitat més llarga a causa de la seva extrema duresa (Duresa Vickers: 10.000 vs. 1.600 kgf/mm²). Aquest estudi aborda dues mancances: (1) comparació quantitativa dels mecanismes de desgast sota condicions realistes de tall, i (2) avaluació de la viabilitat econòmica per aplicacions d'alta producció.

Metodologia

1. Disseny experimental

Peça de treball: T800S/3900-2 CFRP (volum de fibra: 60%, gruix: 12 mm). Eines:

• Carburi: 6 talls, hèlix 10°, recobert d'AlTiN

• Diamant: 4 talls, punta PCD, hèlix 8°

Paràmetres de mecanitzat replicats del tall per components Airbus A350.

2. Adquisició de dades

El desgast de les eines es mesurava cada hora mitjançant microscòpia confocal làser (Keyence VK-X1000). L'exfoliació es va avaluar segons ASTM D7268 utilitzant escaneig micro-CT.

Resultats i Anàlisi

1. Progrés del desgast

Les eines de diamant van mantenir un desgast lateral inferior a 0,15 mm després de 120 minuts, mentre que el carburi va superar els 0,5 mm als 75 minuts, provocant l'arrencada de fibres (p<0,01, ANOVA).

2. Qualitat de superfície

La divergència Ra va emergir després de 90 min: diamant (1,2±0,3 μm) vs. carburi (2,8±0,7 μm).

Discussió

El rendiment del diamant s'ajusta a la seva major conductivitat tèrmica (500 W/mK vs. 110 W/mK), reduint la degradació de la matriu induïda per la calor. Tanmateix, es va observar fractura fràgil a velocitats d'avance >0,12 mm/diament, cosa que suggereix límits operatius.

Conclusió

Les fresa de diamant superen el carburi en resistència a l'abrasió (>3× vida útil) i acabat superficial per al tall de CFRP.

• L'optimització de la velocitat d'avance és fonamental per evitar la fractura de l'eina de diamant.

• El treball futur hauria d'avaluar dissenys d'eines híbrides per a aplicacions amb sensibilitat de cost.