Metal Duro vs Fresa de Diamante para Aparação de CFRP

A demanda da indústria aeroespacial por aparar CFRP com alta precisão intensificou a pesquisa sobre a seleção de materiais para ferramentas. Embora fresas de carboneto sejam dominantes em aplicações gerais máquinas de mecanização , seu desgaste rápido em CFRP abrasivo eleva os custos de produção. Ferramentas de diamante, apesar de caras, prometem maior durabilidade devido à extrema dureza (Dureza Vickers: 10.000 vs. 1.600 kgf/mm²). Este estudo aborda duas lacunas: (1) comparação quantitativa dos mecanismos de desgaste sob condições realistas de corte e (2) avaliação da viabilidade econômica para aplicações de alto volume.

Metodologia

1. Projeto Experimental

Peça de trabalho: CFRP T800S/3900-2 (volume de fibra: 60%, espessura: 12 mm). Ferramentas:

• Carboneto: 6 canais, 10° de hélice, revestimento AlTiN

• Diamante: 4 canais, ponta PCD, 8° de hélice

Parâmetros de usinagem replicaram o processo de acabamento de componentes do Airbus A350.

2. Aquisição de Dados

Desgaste das ferramentas medido a cada hora por microscopia confocal a laser (Keyence VK-X1000). Descolamento avaliado segundo a norma ASTM D7268 utilizando varredura por micro-TC.

Resultados e Análise

1. Progresso do Desgaste

As ferramentas de diamante mantiveram desgaste na flanco inferior a 0,15 mm após 120 minutos, enquanto o carbeto excedeu 0,5 mm aos 75 minutos, provocando arrancamento de fibras (p<0,01, ANOVA).

2. Qualidade Superficial

Divergência de Ra surgiu após 90 minutos: diamante (1,2±0,3 μm) versus carbeto (2,8±0,7 μm).

Discussão

O desempenho do diamante está alinhado com sua maior condutividade térmica (500 W/mK contra 110 W/mK), reduzindo degradação da matriz induzida pelo calor. Contudo, fratura frágil observada em taxas de avanço superiores a 0,12 mm/dente sugere limites operacionais.

Conclusão

Fresas de diamante superam o carbeto em resistência ao desgaste (>3 vezes a vida útil) e acabamento superficial no acabamento de CFRP.

• A otimização da taxa de avanço é essencial para prevenir fratura da ferramenta de diamante.

• Trabalhos futuros devem avaliar designs híbridos de ferramentas para aplicações sensíveis ao custo.