I. Vŕtanie
Vŕtanie v kompozitných materiáloch sa výrazne líši od vŕtania v kovových lietadlách. Na dosiahnutie presných otvorov sú nevyhnutné špeciálne cvičenia, vyššie rýchlosti a nižšie rýchlosti posuvu. Štruktúry zložené z uhlíkových vlákien a epoxidu sú mimoriadne tuhé a drsné, čo si vyžaduje použitie špeciálnych plochých flutlu alebo podobných štvorplotových cvičení. Aramid Fiber (Kevlar®) a epoxidové kompozity, hoci nie sú také tvrdé ako uhlíkové vlákna, je ťažké vŕtať, pokiaľ sa nepoužije špeciálne nástroje, pretože vlákna sú náchylné na opotrebenie alebo trhanie, pokiaľ nie sú vložené do epoxidu. Boli vyvinuté špeciálne vŕtačky s bodmi odevov a bodov rybieho stavu, aby sa vlákna prerušili skôr, ako sa vytiahnú z vŕtaného otvoru. Ak sú však sekcie Kevlar® a Epoxy vložené medzi dve kovové úseky, je možné použiť štandardné zákruty.
II. Vybavenie
Pneumatické nástroje sa používajú na vŕtanie kompozitných materiálov. Bezplatná rýchlosť vŕtacieho motora môže dosiahnuť až 20, 000 otáčky za minútu. Všeobecným pravidlom pre vŕtanie kompozitov je využívať vysoké rýchlosti a nízke rýchlosti posuvu (tlak). Vŕtacie zariadenie s napájaným riadením krmiva vytvára vynikajúcu kvalitu otvorov v porovnaní s vŕtacími motormi bez neho. Odporúča sa použitie vŕtacích vodičov, najmä pre hrubšie lamináty.
Na vŕtanie kompozitných štruktúr nepoužívajte štandardné vrtáky. Štandardná vysokorýchlostná oceľ je neprijateľná, pretože sa okamžite stane matným, vytvára nadmerné teplo a spôsobí delamináciu, trhanie vlákien a neprijateľnú kvalitu otvorov.
Vŕtacie kúsky pre uhlíkové vlákniny a sklenené vlákniny sú vyrobené z materiálov potiahnutých diamantom alebo tuhého karbidu, pretože vlákna sú veľmi tvrdé a štandardné vysokorýchlostné oceľové vŕtacie bity netrvajú dlho.
Bežne sa používajú vŕtačky, ale vŕtačky Brad Point sa môžu tiež použiť. Vlákno Kevlar nie je také tvrdé ako uhlíkové vlákna a môže sa umiestniť štandardné vŕtačky HSS; Kvalita otvorov však môže byť ohrozená. Preferovaným typom vŕtačky je kosáčikovitá vŕtačka v tvare kosáčika, ktorá najprv zapája vlákna a potom ich strihá, čo vedie k lepšej kvalite otvorov. Väčšie otvory sa môžu rezať pomocou diamantových otvorových píl alebo nožníc, ale rezačky mušiek by sa mali používať iba na vŕtacie lisy a nie na vŕtacie motory. (Ako je znázornené na obrázkoch 85, 86 a 87)
(Obrázok 85) Klenk vŕtačka na vŕtanie Kevlar®
(Obrázok 86) Vŕtanie a rezanie nástrojov pre kompozity
(Obrázok 87) Automatické vŕtanie a rezanie
III. Prevádzkové postupy a preventívne opatrenia
Composite vŕtacie motory fungujú v rozsahu 2 000 až 20 000 ot./min. A nízkym rýchlostiam posuvu. Uprednostňujú sa vŕtacie motory vybavené hydraulickými kŕmnymi komorami alebo inými typmi regulácie kŕmenia, pretože obmedzujú nárast vrtáka z kompozitného materiálu, čím sa znižuje poškodenie prasknutia a delaminácia. Časti vyrobené z páskových výrobkov sú obzvlášť citlivé na poškodenie prasknutia, zatiaľ čo diely vyrobené z materiálov z textilu sú k nemu menej náchylné. Kompozitné štruktúry vyžadujú ako podložku kovové listy alebo dosky, aby sa zabránilo prasknutiu. Otvory v kompozitných štruktúrach sú zvyčajne vopred vyvŕtané s malým pilotným otvorom, potom sa zväčšujú pomocou diamantového alebo karbidového vŕtacieho vŕtania a nakoniec sa vystrknuli do konečnej veľkosti otvoru pomocou karbidového stresu.
Vŕtanie zadného vŕtania je problém, ktorý môže vzniknúť, keď sú časti uhlíkových vlákien a epoxidu spárované s kovovými časťami subštruktúry. Zadný okraj otvoru v sekcii uhlíkových vlákien a epoxidu môže byť erodovaný alebo rozpadnutý kovovými čipmi ťahanými cez kompozit. Toto je rozšírenejšie, keď existujú medzery medzi časťami alebo keď sú kovové čipy lineárne skôr ako fragmentované. Vŕtanie zadného vŕtania je možné zmierniť úpravou rýchlosti a rýchlosti posuvu, geometrie nástroja, upínania dielu, pridaním konečného vystrojenia, použitím klovania alebo kombináciou týchto metód.
Pri vŕtaní kompozitných častí v spojení s kovovými časťami môže kovová časť diktovať rýchlosť vŕtania. Napríklad, hoci titán je kompatibilný s materiálmi z uhlíkových vlákien z hľadiska korózie, aby sa zabránilo metalurgickému poškodeniu titánu, je potrebné znížiť rýchlosť vŕtania. Zliatiny titánu sa vŕtajú pri nízkych rýchlostiach s vysokými rýchlosťami posuvu. Vrtáky vhodné pre titán nemusia byť vhodné pre uhlíkové vlákno alebo sklenené vlákno. Vrtáky pre titán sú typicky vyrobené z kobalt-vanadium, zatiaľ čo cvičenia na uhlíkové vlákna sú vyrobené z karbidu alebo diamantového potiahnutého, aby sa zvýšila bitová životnosť vŕtania a vytvorila presné otvory. Vŕtačky HSS HSS, napríklad vŕtačka #40, sa bežne používajú na ručné vŕtanie pilotných otvorov kvôli ich relatívne nízkym nákladom, čím sa kompenzuje ich obmedzená životnosť. Vŕtačky HSS sú vhodné iba pre jeden otvor.
Najbežnejším problémom s používaním karbidových nástrojov v ruke vŕtacích operácií je poškodenie nástroja (konkrétne štiepanie okrajov). Ostrý vŕtanie s pomalým a konštantným krmivom môže dosiahnuť diery s toleranciou {{0}}. 1mm ({{{}}. Tvrdé náradie si môže udržiavať prísnejšie tolerancie. Keď je štruktúra pod uhlíkovými vláknami-epoxy titán, vŕtací bit môže ťahať titánové čipy cez uhlíkové vlákno-epoxy, čím zväčšuje otvor. V takýchto prípadoch môže byť na udržanie tolerancie priemeru otvoru potrebná konečná prevádzka výstrte. Otvory v kompozitných štruktúrach uhlíkových vlákien-epoxy vyžadujú karbidové stroje. Okrem toho, keď výstrh odstráni viac ako 0,13 mm (0,005 palca), výstupný koniec otvoru vyžaduje primeranú podporu, aby sa zabránilo praskaniu a delaminácii. Podporu môže byť poskytnutá podštruktúrou alebo doskou pripevnenou na zadný povrch. Typické rýchlosti vystrojenia sú približne polovica rýchlosti vŕtania.
Rezacie kvapaliny sa zvyčajne nepoužívajú alebo sa odporúča na vŕtanie tenkých (menej ako 6,3 mm alebo 0. Používanie vákua pri vŕtacích kompozitoch je dobrou praxou, aby ste zabránili voľne plávaniu uhlíkového prachu v pracovnej oblasti.
Iv. Vŕtanie
Ak sa majú splachovacie spojovacie prvky nainštalovať do zostavy, pre kompozitné štruktúry sa vyžaduje protiútok. Pre kovové štruktúry sú 100 -stupňové strihy alebo upevňovače hlavy napínania typické metódy. V kompozitných štruktúrach existujú dva bežne používané typy upevňovacích prvkov: spojovacie prvky s napínkou hlavy 100 stupňov alebo 130 stupňov napínacích prvkov. Výhodou hlavy 130 stupňov je to, že priemer hlavy upevňovača môže byť rovnaký ako pri upevňovači napínacej hlavy s hmotnosťou 100 stupňov, zatiaľ čo hĺbka hlavy je rovnaká ako hĺbka 100 stupňov šmykovej hlavy. V prípade splachovacích upevňovacích prvkov v kompozitných častiach sa odporúča navrhnúť kontrapracujúci nástroj s riadeným polomerom medzi otvorom a protiútokom, aby sa prispôsobil polomeru filé z hlavy a stopky na upevňovači. Okrem toho sa môžu vyžadovať primárne operácie alebo podložky na zabezpečenie primeranej vôle pre vyčnievajúce upevňovacie prvky hlavy. Bez ohľadu na použitý typ hlavy sa musí v kompozitnej štruktúre pripraviť zodpovedajúci countersink alebo skosenie.
Nástroje karbidu sa používajú na výrobu protiviniek v štruktúrach uhlíkových vlákien. Tieto rezačky protivinenia majú zvyčajne rovné flauty podobné tým, ktoré sa používajú na kovoch. Pre kompozity Kevlar Fiber-Epoxy sa používa kladná flauta na rezanie v tvare S. Ak sa použijú rezačky s rovnou flautou alebo countersink, na povrch sa môže na povrch vyčistiť kevlarové vlákna, ale je menej účinná ako rezačka flauty v tvare S. Odporúča sa nástroj na počítanie s pilotným počítačom, pretože zaisťuje lepšiu sústrednosť medzi otvorom a protivíaním a znižuje potenciál medzery pod upevňovačom v dôsledku asymetrie alebo delaminácie časti.
Na výrobu konzistentných protiútokov použite rozchod countersink micro-zastavenia. Nezvládajte hlbšie ako 70% hĺbky povrchovej vrstvy, pretože hlbšie protiklady môžu znížiť pevnosť materiálu. Pri použití nástroja na počítať Pilot je nevyhnutné pravidelne kontrolovať opotrebenie pilota, pretože opotrebenie môže viesť k zníženiu sústrednosti medzi otvorom a nástrojom Countersink. Toto je obzvlášť použiteľné pre nástroje Countersink s iba jednou špičkou. V prípade rezania zubov na rezanie pilotov umiestnite pilota do otvoru a nastavte rezanie zubov na maximálne otáčky pred začatím kŕmenia rezných zubov do otvoru a prípravu na rezanie protivinenia. Ak sa rezné zuby dostanú do kontaktu s kompozitným materiálom pred spustením vŕtacieho motora, môžu sa generovať zvyšky.
V. Procesy a bezpečnostné procesy
Rezacie nástroje určené pre kovy sú buď krátkeho životnosti alebo produkujú zlé rezné hrany, keď sa používajú na kompozitoch. Nástroje používané na kompozity sa líšia v závislosti od rezaného kompozitného materiálu. Všeobecné pravidlo pre rezanie kompozitov je vysoká rýchlosť s pomalým krmivom.
Plasty vystužené uhlíkom (CFRP): Uhlíkové vlákna sú mimoriadne tvrdé a vysokorýchlostné oceľové nástroje sa rýchlo opotrebujú. Pre väčšinu úloh orezávania a rezania sú najlepšou voľbou čepele Diamond Grit. Brúsenie je možné vykonať s brúsnym papierom z hlinitého alebo kremíkového karbidu alebo brúsnej látky. Karbid kremíka má dlhšiu životnosť ako alumina. Bity smerovača môžu byť tiež vyrobené z pevného karbidu alebo diamantu.
Plasty zosilnené sklenenými vláknami (GFRP): Sklenené vlákna sú také tvrdé ako uhlíkové vlákna a vysokorýchlostné oceľové nástroje sa pri používaní rýchlo opotrebujú. Vŕtanie otvorov v sklenených vláknach by sa malo vykonávať pomocou rovnakého typu a materiálu vŕtacích bitov ako tie, ktoré sa používajú pre uhlíkové vlákna.
Aramid (Kevlar®) vlákniny zosilnené plasty: Aramidové vlákna nie sú také tvrdé ako uhlíkové a sklenené vlákna a môžu sa použiť náradie vyrobené z vysokorýchlostnej ocele. Aby ste zabránili uvoľneniu vlákien na okrajoch aramidových kompozitov, pred strmom držte časť pevne. Aramidové kompozity musia byť podopreté plastovou podkladovou doskou. Aramid a podkladová doska by sa mali rezať súčasne. Najlepšia metóda rezania pre aramidové vlákna je ich najprv napätie a potom ich strihať. Existuje špeciálne tvarovaná rezačka, ktorá dokáže uchopiť vlákna a potom ich odrezať. Pri použití nožníc na rezanie kevlarovej tkaniny alebo predpregov musí byť jedna strana s rezajúcimi čepeľami a druhou stranou s vrúbkovanými alebo drážkovanými povrchmi. Tieto vrstvenia bránia pošmyknutiu materiálu. Vždy používajte ostré čepele, pretože môžu znížiť poškodenie vlákien. Po použití nezabudnite okamžite vyčistiť zúbkovanie nožníc, aby ste zabránili poškodeniu pri nevyvrátenej živici.
Pri používaní náradia a vybavenia vždy noste bezpečnostné okuliare a iné ochranné vybavenie.
Vi. Vybavenka
Bandsaw je najbežnejšie používané vybavenie v údržbárskych workshopoch na rezanie kompozitov. Odporúča sa používať čepele potiahnuté karbidom alebo diamantom bez zubov. Typické zubné čepele nebudú trvať dlho, ak sa používajú na rezanie uhlíkových vlákien alebo sklenených vlákien. Ako je znázornené na [Obrázok 88], na orezávanie kompozitných častí je možné použiť pneumatické a manuálne nástroje, ako sú smerovače, píly, píly, prierezy a rezné kolesá. Nástroje potiahnuté karbidom alebo diamantmi poskytujú lepšiu povrchovú úpravu a dlhšiu životnosť. Medzi profesionálne možnosti patria ultrazvukové, vodné a laserové strihové stroje. Tieto typy zariadení sú číselne kontrolované (NC) a vytvárajú vynikajúcu kvalitu okrajov a otvorov. Stroje na rezanie vodných látok sa nemôžu používať na plástových štruktúrach, keď zavádzajú vodu do častí. Na zariadeniach určených pre kompozity nikdy nič nerečte, pretože iné materiály môžu kontaminovať kompozity.
(Obrázok 88)
Prepregs je možné rezať pomocou (CNC) Gerberovej tabuľky. Použitie tohto zariadenia urýchľuje proces rezania a optimalizuje využitie materiálu. Návrh softvéru dokáže vypočítať, ako rezať vrstvy zložitých tvarov. Ako je znázornené na obrázku 89:
:
(Obrázok 89) Gerber Cutting Tabuľka
Pokračovať
Zdroj „Composites Frontier“ verejná webová stránka