Composietdelaminatie vermijden met compressiemessen?

Composieten zijn een groep materialen die bestaat uit ten minste twee unieke bestanddelen die, wanneer ze worden gecombineerd, mechanische en fysische eigenschappen produceren die gunstig zijn voor een breed scala aan toepassingen. Deze materialen bevatten meestal een bindend ingrediënt, een matrix genaamd, gevuld met deeltjes of vezels die versterkingen worden genoemd. Composieten zijn steeds populairder geworden in de luchtvaart-, automobiel- en sportartikelenindustrie omdat ze de sterkte van metaal, het lichte gewicht van plastic en de stijfheid van keramiek kunnen combineren.

Helaas vormen composietmaterialen een aantal unieke uitdagingen voor machinisten. Veel composieten zijn zeer abrasief en kunnen de standtijd van het gereedschap aanzienlijk verkorten, terwijl andere kunnen smelten en verbranden als de warmteontwikkeling niet goed wordt gecontroleerd. Zelfs als deze potentiële problemen worden vermeden, kan het verkeerde gereedschap het onderdeel verlaten met andere kwaliteitsproblemen, waaronder delaminatie.

Terwijl composieten zoals G10 en FR4 als "vezelig" worden beschouwd, kunnen composieten ook "gelaagd" zijn, zoals gelamineerde platen van PEEK en aluminium. Gelaagde composieten zijn kwetsbaar voor delaminatie, wanneer de lagen van het materiaal worden gescheiden door de snijkrachten van een gereedschap. Dit levert minder structureel gezonde onderdelen op, wat in de eerste plaats het doel van de gecombineerde materiaaleigenschappen tenietdoet. In veel gevallen kan een enkel gedelamineerd gat resulteren in een gesloopt onderdeel.

Gebruik van compressiefreesfrezen in composietmaterialen

Composietmaterialen worden over het algemeen bewerkt met standaard frezen voor het snijden van metaal, die uitsluitend opwaartse of neerwaartse snijkrachten genereren, afhankelijk van of ze een rechtse of linkse groefgeometrie hebben. Deze unidirectionele krachten veroorzaken delaminatie (Figuur 1).

Omgekeerd zijn compressiefrezen ontworpen met zowel opwaartse als neerwaartse groeven. Het bovenste gedeelte van de snede, het dichtst bij de schacht, heeft een linker spiraal, waardoor de spanen naar beneden worden gedrukt. Het onderste deel van de snijlengte, het dichtst bij het einde, heeft een rechtse spiraal, waardoor de spanen omhoog worden gedrukt. Bij het snijden genereren de tegengestelde groefrichtingen tegenwerkende krachten opwaarts en neerwaarts. De tegengestelde snijkrachten stabiliseren de materiaalverwijdering, die de composietlagen samendrukt en delaminatie aan de boven- en onderkant van een werkstuk tegengaat (Figuur 2).

Omdat compressiefrezen een werkstuk niet omhoog trekken of naar beneden drukken, laten ze een uitstekende afwerking achter op gelaagde composieten en lichtgewicht materialen zoals multiplex. Het is echter belangrijk op te merken dat persfrezen specifiek geschikt zijn voor profilering, aangezien de voordelen van de opwaartse en neerwaartse geometrie niet worden benut bij sleuf- of insteekbewerkingen.

Iets eenvoudigs als het kiezen van een gereedschap dat geschikt is voor een specifiek composietmateriaal, kan aanzienlijke effecten hebben op de kwaliteit van het uiteindelijke onderdeel. Overweeg het gebruik van gereedschappen die zijn geoptimaliseerd voor verschillende composieten en bewerkingen of leer hoe u de juiste boor selecteert voor het maken van composietgaten.