PRFC et PRFV

Usinage de plastiques renforcés de fibres CFRP et GFRP avec des outils revêtus de diamant CVD

1. Principaux défauts d'usinage des matériaux composites

Les polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) et les plastiques renforcés de fibres de verre (PRFV) sont des matériaux légers essentiels pour les industries aérospatiale, éolienne et automobile. Leur structure biphasée fibre-résine pose des défis d'usinage importants.

1. Les fibres de verre/carbone dures et pointues arrondissent rapidement les arêtes de coupe en carbure, provoquant un délaminage, un effilochage des fibres, des bavures et un dédoublement des plis ;
2. La matrice de résine fond au-dessus de 200 °C, les dommages thermiques réduisent la résistance à la fatigue structurelle des pièces composites ;
3. Le perçage et le détourage des bords peuvent facilement provoquer des écaillages à l'entrée et un délaminage à la sortie, ce qui entraîne un taux de rebut élevé selon les normes d'inspection aérospatiales strictes.

2. Solutions clés apportées par le revêtement diamant

1. Une résistance exceptionnelle à l'abrasion préserve le tranchant des lames : résiste au meulage continu des fibres de verre/carbone, la durée de vie de l'outil est prolongée de 12 à 30 fois par rapport au carbure, réduit considérablement le délaminage et l'arrachement des fibres ;
2. Une conductivité thermique élevée maintient une température de coupe basse : prévient la carbonisation de la résine et les dommages structurels intercouches ;
3. La coupe nette à faible friction sectionne les fibres proprement sans les tirer, lisse les surfaces de coupe et les trous, élimine les étapes de polissage secondaires ;
4. Un revêtement diamant uniforme recouvre les fraises combinées complexes, adaptées au fraisage, au perçage, au détourage et au rainurage.

3. Sélection d'outils basée sur les matériaux

• Composite de fibres de carbone CFRP : outils de coupe revêtus de diamant nanocristallin avec des bords fins et tranchants pour minimiser le déchirement des fibres ;
• Panneaux en fibre de verre GFRP : revêtement diamant épais en microns pour une meilleure résistance à l’abrasion des fibres de verre ;
• Perçage composite : forets étagés à double angle de pointe revêtus de diamant pour supprimer le délaminage à l’entrée et à la sortie.

4. Paramètres de coupe recommandés

Vitesse de coupe Vc : 300 à 700 m/min ; avance par dent fz : 0,05 à 0,2 mm/z ; coupe à sec ou lubrification minimale (MQL). Un dispositif de serrage rigide est nécessaire pour éviter le délaminage dû aux vibrations.

5. Principaux secteurs d'application

Fuselage aérospatial, pales d'éoliennes, boîtiers en fibre de carbone pour véhicules électriques, composants composites marins, enveloppes de drones.

6. Restrictions de sécurité

Ne jamais usiner les métaux ferreux. Les poussières d'usinage des composites sont irritantes ; l'aspiration des poussières et le port d'équipements de protection individuelle sont obligatoires pendant toute la durée de l'opération.