Tvrda čelik i dijamantni glodovi za rezanje CFRP-a

Потражња авионаутске индустрије за високопрецизном обрадом CFRP-а је интензивирала истраживања у вези избора материјала алата. Иако карбидне фрезе доминирају у општој mašinska obrada примени, њихово брзо хабање приликом обраде абразивног CFRP-а повећава производне трошкове. Алмазни алати, иако скупи, обећавају дужи век трајања због изузетне чврстоће (Викерсова тврдоћа: 10.000 насупрот 1.600 kgf/mm²). Ово истраживање покрива две јазове: (1) квантитативну поређење механизама хабања у реалистичним условима резања и (2) економску исплативост за примене у масовној производњи.

Metodologija

1. Експериментални дизајн

Обрадак: T800S/3900-2 CFRP (запремина влакана: 60%, дебљина: 12 mm). Алати:

• Карбид: 6-пераја, 10° угао завојнице, АлТиН премаз

• Алмаз: 4-пераја, PCD врхови, 8° угао завојнице

Параметри обраде су реплицирани при обради делова за Airbus A350.

2. Прикупљање података

Хабање алата је мерено на сваки сат помоћу ласерске конфокалне микроскопије (Keyence VK-X1000). Одламбање је процењено у складу са ASTM D7268 коришћењем микротомографске скенерске анализе.

Резултати и анализа

1. Напредовање хабања

Алати од дијаманта су одржавали хабање лица мање од 0,15 мм након 120 минута, док је код карбида то премашило 0,5 мм после 75 минута, што је изазвало извлачење влакана (p<0,01, ANOVA).

2. Квалитет површине

Одступање Ra се појавило након 90 минута: дијамант (1,2±0,3 μm) у поређењу са карбидом (2,8±0,7 μm).

Rasprava

Перформансе дијаманта усклађене су са његовом већом топлотном проводношћу (500 W/mK у односу на 110 W/mK), чиме се смањује деградација матрице изазвана топлотом. Међутим, код брзина подизања већих од 0,12 mm/zub појавило се крто пуцање, што указује на границе у раду.

Закључак

Дијамантски фрези премашују карбидне по питању отпорности на хабање (>3× већи век трајања) и квалитета завршне обраде при резању CFRP-а.

• Оптимизација брзине подизања је критична како би се спречило пуцање дијамантских алата.

• Истраживања у будућности треба да процене хибридне дизајне алатки у применама осетљивим на трошкове.