Perforación de compuestos de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP).

Perforar en materiales compuestos es un verdadero desafío, ya que fácilmente puede resultar en deslaminación en la salida del agujero, o astillamiento que conduce a defectos en la pieza de trabajo. Este artículo ofrece algunos consejos para ayudar a resolver estos problemas.
Perforar en materiales compuestos es un verdadero desafío, ya que fácilmente puede resultar en deslaminación en la salida del agujero, o astillamiento que conduce a defectos en la pieza de trabajo. Este artículo ofrece algunos consejos para ayudar a resolver estos problemas.

Palabras clave: material compuesto de fibra de carbono, CFRP, procesamiento de materiales compuestos, delaminación, astillado, deshilachado, herramienta de perforación.

Fuente del artículo: Modern Machine Shop

Por Peter Zelinski

Publicado: 12 de agosto de 2008

Perforar materiales compuestos es un desafío real. Perforar una pieza de trabajo de metal simplemente elimina el material y vacía los agujeros perforados, mientras que perforar la pieza de trabajo laminada, las capas tejidas se empujan hacia adelante, lo que resulta en delaminación en la salida del agujero, o el astillado conduce a una pieza de trabajo defectuosa, como se muestra en la Figura 1.

Delaminación y astillado alrededor de la salida del agujero.

Delaminación y astillado alrededor de la salida del agujero.

Figura 1.

Earl Wilkerson es especialista en programas CNC y herramientas para General Machining. La empresa cuenta con 240 empleados, un número significativo de los cuales son especialistas en procesamiento de compuestos. Earl compara perforar el compuesto con perforar una pieza de contrachapado sin soporte en la parte inferior. No es como perforar un agujero en una pieza de metal. Algunas empresas especializadas, como Onsrud Cutter, han desarrollado una variedad de brocas compuestas específicamente para las características de varios compuestos. A continuación, se presentan varios diseños de brocas compuestas CFRP: ■ Como se muestra en la Figura 2, el punto de perforación central cumple una función similar a la perforación central, y los dos puntos de perforación a lo largo del borde son similares al cuchillo de ala, cortando el borde del agujero para evitar la fragmentación del borde del agujero.

Figura 2, Broca de Kevlar de Toolind

■ Taladro escariador con geometría especial para completar la perforación y el escariado en una sola operación

■ Broca de doble ángulo de 8 facetas para eliminar la delaminación y el astillado al realizar agujeros en CFRP

■ Broca escalonada con tolerancia ajustada

Siga estos consejos para que la herramienta de corte funcione de manera más eficiente:
■ La geometría positiva de la herramienta puede reducir la fuerza de corte y evitar la delaminación;
■ Cuanto mayores sean los ángulos, mayor será la calidad del agujero perforado: ángulo de hélice, ángulo de despeje, ángulo de ataque;
■ Cuanto menor sea el ángulo de perforación, mejor será la calidad de la salida del agujero. Sin embargo, el borde se debilitará si el ángulo de perforación es demasiado pequeño. Karthik Sampath de Kenner piensa que 90 grados es el mejor ángulo para materiales CFRP. Para la perforación de metales, el ángulo de perforación más típico es de 135 grados.
El recubrimiento de diamante puede prolongar la vida útil de la herramienta más de diez veces. El grosor del recubrimiento está entre 5u y 16u. En la práctica, el recubrimiento de diamante de 12u proporciona el mejor rendimiento en términos de coste.
Al mecanizar agujeros compuestos, el problema principal suele estar en la salida del agujero, sin embargo, esto no significa que la entrada del agujero no tenga problemas. Herramientas incorrectas o métodos de mecanizado a menudo enrollan y estratifican la superficie del material en la entrada del agujero o astillan y rayan. Esto se debe principalmente a que la velocidad de avance es demasiado baja. Aumentar la velocidad de avance puede resolver el problema de manera efectiva, pero también puede reducir la calidad del mecanizado de la salida del agujero, por lo que es necesario encontrar una velocidad de avance óptima, teniendo en cuenta la calidad de la entrada y salida del agujero.
El Sr. Wilkerson de General Machining recomendó una broca compuesta que su empresa compró a International Tungsten Cutting Tools. La broca tiene un “gancho” con un ángulo de borde positivo que tira de la fibra hacia la punta, creando un agujero suave y limpio. Aun así, GE no confía en la broca para lograr el tamaño final porque todavía existe un riesgo de descalificación. Por lo general, se deja un margen de 0.5-1.0 mm en el diámetro de perforación, y luego se utiliza el fresa de corte (ver Figura 6) como interpolación circular para mecanizar el tamaño final con precisión.

Dejar un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *