Lavorazione di materiali plastici rinforzati con fibre CFRP e GFRP con utensili rivestiti in diamante CVD
1. Principali difetti di lavorazione dei materiali compositi
I polimeri rinforzati con fibra di carbonio (CFRP) e le plastiche rinforzate con fibra di vetro (GFRP) sono materiali leggeri fondamentali per i settori aerospaziale, eolico e automobilistico. La struttura bifase fibra-resina presenta notevoli difficoltà di lavorazione:
- Le affilate fibre dure di vetro/carbonio arrotondano rapidamente i bordi taglienti in carburo, causando delaminazione, sfilacciamento delle fibre, bave e spaccature degli strati;
- La matrice di resina fonde al di sopra dei 200 °C, il danno termico riduce la resistenza alla fatica strutturale dei componenti in materiale composito;
- La foratura e la rifilatura dei bordi possono facilmente innescare scheggiature in entrata e delaminazione in uscita, con conseguente elevato tasso di scarti in presenza di rigorosi standard di ispezione aerospaziale.
2. Soluzioni essenziali fornite da Diamond Coating
- L'eccezionale resistenza all'abrasione preserva i taglienti affilati: resiste alla continua rettifica da parte di fibre di vetro/carbonio, la durata dell'utensile è prolungata di 12-30 volte rispetto al carburo, riduce drasticamente la delaminazione e l'estrazione delle fibre;
- L'elevata conduttività termica mantiene basse temperature di taglio: previene la carbonizzazione della resina e i danni strutturali tra gli strati;
- Il taglio netto a basso attrito separa le fibre in modo netto senza strappi, leviga le superfici di taglio e i fori, eliminando le fasi di lucidatura secondarie;
- Un rivestimento uniforme diamantato ricopre le complesse frese combinate trapano-fresa, adatte per fresatura, foratura, rifilatura dei bordi e scanalatura.
3. Selezione degli utensili in base al materiale
- Composito in fibra di carbonio CFRP: frese rivestite in diamante nanocristallino con bordi sottili e affilati per ridurre al minimo lo strappo delle fibre;
- Pannelli in fibra di vetro GFRP: rivestimento diamantato a micron spessi per una maggiore resistenza all'abrasione contro le fibre di vetro;
- Foratura composita: punte a gradini rivestite di diamante con doppio angolo di punta per sopprimere la delaminazione in entrata e in uscita.
4. Parametri di taglio consigliati
Velocità di taglio Vc: 300~700 m/min; Avanzamento per dente fz: 0,05~0,2 mm/z; Taglio a secco o lubrificazione a quantità minima (MQL). È necessario un dispositivo di bloccaggio rigido per evitare la delaminazione indotta dalle vibrazioni.
5. Settori di applicazione principali
Fusoliere aerospaziali, pale di turbine eoliche, involucri in fibra di carbonio per veicoli a nuova energia, componenti compositi per applicazioni marine, involucri per droni.
6. Restrizioni di sicurezza
Non lavorare mai metalli ferrosi. La polvere prodotta dalla lavorazione dei materiali compositi è irritante; è necessario utilizzare un sistema di aspirazione della polvere e dispositivi di protezione individuale durante tutta la lavorazione.
