Tvrda metala vs. dijamantni glodaljci za obradbu CFRP-a

Potražnja zračne industrije za visokotočnim rezanjem CFRP-a pojačala je istraživanja o izboru materijala alata. Iako carbidni alati dominiraju općenito obrada ,njihovo brzo trošenje u abrazivnom CFRP-u povećava proizvodne troškove. Dijamantni alati, iako skupi, obećavaju dulji vijek trajanja zbog ekstremne tvrdoće (Vickersova tvrdoća: 10.000 naspram 1.600 kgf/mm²). Ova studija pokriva dva jaza: (1) kvantitativnu usporedbu mehanizama trošenja pri realnim uvjetima rezanja i (2) ekonomsku izvodljivost za primjene u velikim serijama.

Metodologija

1. Eksperimentalni dizajn

Komad za obradu: T800S/3900-2 CFRP (volumen vlakana: 60%, debljina: 12 mm). Alati:

• Carbid: 6-kraki, 10° korodni, prevučeni AlTiN slojem

• Dijamant: 4-kraki, s vršnim PCD-om, 8° korodni

Parametri obrade replicirani su iz Airbus A350 komponenti za rezanje.

2.Prikupljanje podataka

Habanje alata mjereno svakih sat vremena pomoću laserske konfokalne mikroskopije (Keyence VK-X1000). Odvajanje slojeva procijenjeno prema ASTM D7268 koristeći mikro-CT skeniranje.

Rezultati i analiza

1.Progresija habanja

Almazni alati održavali su habanje stražnje strane <0,15 mm nakon 120 minuta, dok karbidni alati prelaze 0,5 mm nakon 75 minuta, što izaziva izvlačenje vlakana (p<0,01, ANOVA).

2.Kvaliteta površine

Razlika u Ra pojavi nakon 90 minuta: dijamant (1,2±0,3 μm) naspram karbida (2,8±0,7 μm).

Rasprava

Dijamantovo ponašanje usklađeno je s njegovom višom toplinskom vodljivošću (500 W/mK naspram 110 W/mK), smanjujući toplinsku degradaciju matrice. Međutim, krhko pucanje uočeno pri hranjenju >0,12 mm/zub sugerira operativne granice.

Zaključak

Dijamantni glodala nadmašuju karbidna glede otpornosti na trošenje (>3× dulji vijek trajanja) i kvalitete površine pri rezanju CFRP-a.

• Optimizacija posmaka ključna je za prevenciju loma dijamantnih alata.

• Budući rad bi trebao procijeniti hibridne dizajne alata za primjene osjetljive na troškove.