Dao phay hợp kim cứng so với dao phay kim cương trong việc cắt tỉa CFRP

Ngành công nghiệp hàng không ngày càng đòi hỏi cao về độ chính xác trong cắt CFRP đã làm tăng cường nghiên cứu về lựa chọn vật liệu dụng cụ. Mặc dù dao phay hợp kim vẫn là lựa chọn phổ biến trong gia công thông thường, gia công , nhưng sự mài mòn nhanh chóng của chúng khi cắt CFRP có độ mài mòn cao đã làm tăng chi phí sản xuất. Các dụng cụ bằng kim cương, mặc dù đắt tiền, lại hứa hẹn độ bền cao hơn nhờ độ cứng cực lớn (độ cứng Vickers: 10.000 so với 1.600 kgf/mm²). Nghiên cứu này tập trung giải quyết hai vấn đề còn tồn tại: (1) so sánh định lượng cơ chế mài mòn trong điều kiện cắt thực tế, và (2) đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế cho các ứng dụng sản lượng lớn.

Phương pháp

1.Thiết kế thí nghiệm

Phôi: T800S/3900-2 CFRP (thể tích sợi: 60%, độ dày: 12 mm). Dụng cụ:

• Cacbua: 6 răng, góc xoắn 10°, phủ lớp AlTiN

• Kim cương: 4 răng, đầu PCD, góc xoắn 8°

Các thông số gia công mô phỏng theo quy trình cắt tỉa linh kiện Airbus A350.

2. Thu thập dữ liệu

Mài mòn dụng cụ được đo hàng giờ bằng kính hiển vi đồng tiêu laser (Keyence VK-X1000). Đánh giá bong tróc theo tiêu chuẩn ASTM D7268 thông qua quét vi tính cắt lớp (micro-CT).

Kết quả và Phân tích

1. Tiến triển mài mòn

Dụng cụ kim cương duy trì mài mòn mặt sau <0,15 mm sau 120 phút, trong khi dụng cụ cacbua vượt quá 0,5 mm tại 75 phút, gây ra hiện tượng kéo sợi (p<0,01, ANOVA).

2. Chất lượng bề mặt

Sự phân kỳ xảy ra sau 90 phút: đá kim cương (1,2±0,3 μm) so với cacbua (2,8±0,7 μm).

Thảo luận

Hiệu suất của kim cương phù hợp với độ dẫn nhiệt cao hơn của nó (500 W/mK so với 110 W/mK), làm giảm sự suy giảm ma trận do nhiệt. Tuy nhiên, sự gãy vỡ giòn quan sát thấy ở tốc độ chạy dao >0,12 mm/răng cho thấy có giới hạn trong vận hành.

Kết Luận

Dao phay đầu kim cương vượt trội hơn cacbua về khả năng chống mài mòn (>3 lần tuổi thọ) và độ hoàn thiện bề mặt khi cắt tỉa CFRP.

• Tối ưu hóa tốc độ chạy dao là yếu tố then chốt để ngăn ngừa gãy vỡ dao kim cương.

• Công việc trong tương lai nên đánh giá các thiết kế dao lai để ứng dụng trong các lĩnh vực nhạy cảm với chi phí.