Твердий сплав проти алмазних фрез для обробки країв CFRP

Авіаційна промисловість має попит на високоточну обробку CFRP що призвела до посилення досліджень щодо вибору матеріалів для інструментів. Хоча карбідні фрези домінують в загальному обробка , їхнє швидке зношування під час абразивної обробки CFRP збільшує витрати на виробництво. Алмазні інструменти, попри високу вартість, забезпечують триваліший термін служби завдяки надзвичайній твердості (твердість за Віккерсом: 10 000 проти 1 600 кгс/мм²). Це дослідження заповнює два прогалини: (1) кількісне порівняння механізмів зношування в реальних умовах різання та (2) оцінка економічної доцільності для високоволюмних застосувань.

Методологія

1. Експериментальний дизайн

Заготовка: T800S/3900-2 CFRP (об'єм волокна: 60%, товщина: 12 мм). Інструменти:

• Карбід: 6-зуба, 10° кут гелікоїда, з покриттям AlTiN

• Алмаз: 4-зуба, з напічними пластинами PCD, 8° кут гелікоїда

Параметри обробки відтворюють обробку компонентів Airbus A350.

2. Збирання даних

Зношування інструменту вимірювалося щогодини за допомогою лазерної конфокальної мікроскопії (Keyence VK-X1000). Розшарування оцінювалося відповідно до ASTM D7268 з використанням мікро-КТ сканування.

Результати та аналіз

1. Прогресування зношування

Алмазні інструменти зберігали зношування спідниці <0,15 мм після 120 хв, тоді як карбід перевищив 0,5 мм на 75 хв, що викликало витягування волокон (p<0,01, ANOVA).

2. Якість поверхні

Різниця Ra виникла після 90 хв: алмаз (1,2±0,3 мкм) проти карбіду (2,8±0,7 мкм).

Обговорення

Продуктивність алмазу відповідає його вищій теплопровідності (500 Вт/мК проти 110 Вт/мК), що зменшує деградацію матриці, викликану теплом. Однак, крихке руйнування, виявлене при подачі >0,12 мм/зуб, свідчить про обмеження у роботі.

Висновок

Алмазні фрези перевершують карбідні за стійкістю до зношування (>3-х разів довше) і якістю обробки поверхні при обрізанні CFRP.

• Оптимізація подачі є критично важливою для запобігання руйнуванню алмазного інструменту.

• Майбутня робота має оцінити гібридні конструкції інструментів для застосувань, чутливих до вартості.