Tipos de materiales compuestos para centros de mecanizado
Los materiales compuestos se pueden dividir en materiales compuestos de metal con metal, materiales compuestos de no metal con metal y materiales compuestos de no metal con no metal según su composición. Según sus características estructurales, se puede dividir en:
1. Compuestos de fibra. Todo tipo de refuerzos de fibra se combinan en el material de la matriz. Como plástico reforzado con fibra, metal reforzado con fibra, etc.
2. Compuestos sándwich. Se compone de materiales de superficie y materiales de núcleo con diferentes propiedades. Generalmente, el material de la superficie es delgado y de alta resistencia; El material del núcleo es ligero y de baja resistencia, pero tiene cierta rigidez y grosor. Se divide en capa intermedia sólida y capa intermedia de panal.
3. Compuestos de grano fino. Las partículas duras se distribuyen uniformemente en la matriz, como aleación reforzada por dispersión, cermet, etc.
4. Compuestos híbridos. Se compone de dos o más materiales de refuerzo mezclados en un material de matriz. La resistencia al impacto, la resistencia a la fatiga y la tenacidad a la fractura del compuesto mejoran significativamente en comparación con los compuestos ordinarios de una sola fase reforzada, y tiene propiedades especiales de expansión térmica. Se divide en compuestos híbridos intracapa, híbridos intercapa, híbridos sándwich, híbridos intracapa/intercapa y superhíbridos.
Algunos problemas a los que se debe prestar atención en el mecanizado de precisión de materiales compuestos
1. La resistencia interlaminar del compuesto de fibra de carbono es baja y es fácil de delaminar bajo la acción de la fuerza de corte. Por lo tanto, la fuerza axial debe reducirse al taladrar o recortar. El taladrado requiere alta velocidad de rotación y pequeño avance. La velocidad de rotación del centro de mecanizado es generalmente 3000-6000r/min, y la velocidad de avance alcanza 0.01-0.04mm/r. La broca debe ser tres afiladas de dos filos o dos afiladas de dos filos. La cuchilla afilada puede cortar primero la capa de fibra de carbono, y los dos bordes juegan un papel en la reparación de la pared del orificio. La broca con incrustaciones de diamante tiene buen filo y resistencia al desgaste. La perforación del material compuesto y la capa intermedia de aleación de titanio es un problema difícil. En general, se utiliza una broca de carburo cementado integral para perforar de acuerdo con los parámetros de corte de la aleación de titanio. Perfore desde el lado de la aleación de titanio hasta completar la perforación. Se agrega lubricante durante la perforación para aliviar la quemadura del material compuesto. Boeing Company ha desarrollado especialmente brocas combinadas de PCD para perforar capas intermedias.
2. El efecto de corte de los tres nuevos tipos de fresas especiales para mecanizar compuestos integrales de carburo cementado es mejor. Todos tienen algunas características comunes: alta rigidez, ángulo de hélice pequeño, incluso 0 grado. La hoja de espiga especialmente diseñada puede reducir efectivamente la fuerza de corte axial del centro de mecanizado y reducir la delaminación. Su eficiencia y efecto de mecanizado son muy buenos.
3. Los chips compuestos son polvorientos, lo que es dañino para la salud humana. Se deben usar aspiradoras de alta potencia para la recolección de polvo. La refrigeración por agua también puede reducir eficazmente la contaminación por polvo.
4. Los componentes de mecanizado de compuestos de fibra de carbono son generalmente de gran tamaño, de forma y estructura complejas, de alta dureza y resistencia, y son materiales difíciles de mecanizar. En el proceso de corte, la fuerza de corte es grande, el calor de corte no es fácil de disipar, la resina se quemará o ablandará cuando sea grave y el desgaste de la herramienta será grave. Por lo tanto, la herramienta es la clave para el procesamiento de fibra de carbono, y su mecanismo de corte está más cerca de moler que de fresar. Por lo tanto, la velocidad de la línea de corte del centro de mecanizado suele ser superior a 500 m/min, y se adopta la estrategia de avance pequeño de alta velocidad. Las herramientas de corte son generalmente una fresa moleteada de carburo sólido, una muela abrasiva de grano de diamante galvanizado, una fresa con incrustaciones de diamante y una hoja de sierra de grano de diamante a base de cobre.