CFRP Kesme İçin Karbür ve Elmas Frezeler Karşılaştırması

Havacılık endüstrisinin yüksek hassasiyetli cFRP kesim ihtiyacının artması, kesici takım malzemesi seçimi üzerine araştırmaları yoğunlaştırmıştır. Genel imalatta karbür frezeler yaygın olarak kullanılmaktadır; makineleme ancak aşındırıcı CFRP'de hızlı aşınmaları üretim maliyetlerini yükseltmektedir. Elmas uçlar pahalı olmalarına rağmen, aştırıcı sertlikleri (Vickers sertliği: 10.000'e karşı 1.600 kgf/mm²) uzun ömür vaat etmektedir. Bu çalışma iki boşluğu ele almaktadır: (1) Gerçekistik kesme koşulları altında aşınma mekanizmalarının nicel karşılaştırılması ve (2) Yüksek hacimli uygulamalar için ekonomik uygunluk değerlendirmesi.

Yöntem

1.Deneysel Tasarım

İş parçası: T800S/3900-2 CFRP (lif hacmi: %60, kalınlık: 12 mm). Takımlar:

• Karbür: 6 kanallı, 10° helis, AlTiN kaplı

• Elmas: 4 kanallı, PCD uçlu, 8° helis

Havacilik A350 komponent kenar temizleme işleminde uygulanan işlemsel parametreler kopyalandı.

2. Veri Toplama

Takım aşınması saatlik lazer konfokal mikroskopi ile (Keyence VK-X1000) ölçüldü. Delaminasyon, mikro-CT taraması kullanılarak ASTM D7268'e göre değerlendirildi.

Sonuçlar ve Analiz

1. Aşınma İlerlemesi

Elmas uçlar 120 dakikanın ardından yaklaşık 0,15 mm'den daha az yan yüz aşınması gösterirken, karbür uçlar 75 dakikada 0,5 mm'yi geçti ve lif kopmalarını (p<0,01, ANOVA) tetikledi.

2. Yüzey Kalitesi

90 dakika sonra Ra sapması ortaya çıktı: elmas (1,2±0,3 μm) vs. sert metal (2,8±0,7 μm).

Tartışma

Elmasın performansı, daha yüksek termal iletkenliği (500 W/mK vs. 110 W/mK) ile ısı kaynaklı matris bozulmasını azaltmasıyla uyumludur. Ancak, >0,12 mm/diş ilerleme hızlarında kırılgan kırılma gözlemlenmiştir; bu da operasyonel sınırları göstermektedir.

Sonuç

Elmas frezeler, CFRP kenar temizliği için sert metale göre aşınma direncinde (>3 kat ömür) ve yüzey kalitesinde üstün performans göstermektedir.

• Kırılgan kesici uçların kırılmasını önlemek için ilerleme hızının optimize edilmesi kritiktir.

• Gelecek çalışmalar, maliyet duyarlı uygulamalar için hibrit kesici uç tasarımlarını değerlendirmelidir.