Fresas de carburo vs de diamante para el recorte de CFRP

La demanda de la industria aeroespacial por un recorte de CFRP de alta precisión ha intensificado la investigación sobre la selección del material de las herramientas. Aunque las fresas de carburo dominan el mecanizado general mecanizado , su desgaste rápido en CFRP abrasivo eleva los costos de producción. Las herramientas de diamante, aunque costosas, prometen mayor durabilidad debido a su extrema dureza (dureza Vickers: 10,000 vs. 1,600 kgf/mm²). Este estudio aborda dos lagunas: (1) una comparación cuantitativa de los mecanismos de desgaste bajo condiciones realistas de corte y (2) la evaluación de viabilidad económica para aplicaciones de alto volumen.

Metodología

1. Diseño experimental

Pieza de trabajo: T800S/3900-2 CFRP (volumen de fibra: 60%, espesor: 12 mm). Herramientas:

• Carburo: 6 estrías, 10° de hélice, recubierta con AlTiN

• Diamante: 4 estrías, punta de PCD, 8° de hélice

Parámetros de mecanizado replicados del recorte de componentes Airbus A350.

2. Adquisición de datos

El desgaste de la herramienta se midió cada hora mediante microscopía confocal láser (Keyence VK-X1000). La delaminación se evaluó según ASTM D7268 utilizando escaneo micro-CT.

Resultados y Análisis

1. Progresión del desgaste

Las herramientas de diamante mantuvieron un desgaste de flanco <0,15 mm después de 120 min, mientras que el carburo superó los 0,5 mm a los 75 min, provocando la extracción de fibras (p<0,01, ANOVA).

2. Calidad superficial

La divergencia Ra surgió después de 90 min: diamante (1,2±0,3 μm) vs. carburo (2,8±0,7 μm).

Discusión

El rendimiento del diamante se alinea con su mayor conductividad térmica (500 W/mK vs. 110 W/mK), reduciendo la degradación de la matriz inducida por el calor. Sin embargo, la fractura frágil observada en tasas de avance >0,12 mm/diente sugiere límites operativos.

Conclusión

Las fresas de diamante superan al carburo en resistencia al desgaste (>3× vida útil) y acabado superficial para el recorte de CFRP.

• La optimización de la tasa de avance es fundamental para prevenir la fractura de la herramienta de diamante.

• Trabajos futuros deben evaluar diseños híbridos de herramientas para aplicaciones sensibles al costo.