การขึ้นรูปพลาสติกเสริมใยแก้ว CFRP และ GFRP ด้วยเครื่องมือเคลือบเพชร CVD
1. ข้อบกพร่องหลักในการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิต
พอลิเมอร์เสริมใยคาร์บอน (CFRP) และพลาสติกเสริมใยแก้ว (GFRP) เป็นวัสดุน้ำหนักเบาที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พลังงานลม และยานยนต์ โครงสร้างไฟเบอร์-เรซินแบบสองเฟสทำให้เกิดความท้าทายอย่างมากในการขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร:
- เส้นใยแก้ว/คาร์บอนแข็งและคมจะทำให้คมตัดคาร์ไบด์สึกหรออย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดการแยกชั้น การฉีกขาดของเส้นใย การเกิดเสี้ยน และการแตกแยกของชั้นวัสดุ
- เมทริกซ์เรซินจะหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่า 200°C ความเสียหายจากความร้อนจะลดความแข็งแรงต่อความล้าของโครงสร้างชิ้นส่วนคอมโพสิต
- การเจาะและการตัดขอบทำให้เกิดการแตกร้าวบริเวณทางเข้าและการแยกชั้นบริเวณทางออกได้ง่าย ส่งผลให้มีอัตราของเสียสูงภายใต้มาตรฐานการตรวจสอบที่เข้มงวดของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ
2. โซลูชันหลักที่นำเสนอโดยการเคลือบเพชร
- ความทนทานต่อการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมช่วยรักษาความคมของคมตัด: ทนทานต่อการเจียรอย่างต่อเนื่องจากเส้นใยแก้ว/คาร์บอน อายุการใช้งานของเครื่องมือยาวนานขึ้น 12–30 เท่าเมื่อเทียบกับคาร์ไบด์ ลดการแยกชั้นและการหลุดลอกของเส้นใยได้อย่างมาก
- ค่าการนำความร้อนสูงช่วยรักษาอุณหภูมิการตัดให้ต่ำ: ป้องกันการเกิดคาร์บอนในเรซินและความเสียหายของโครงสร้างระหว่างชั้น
- การตัดที่สะอาดด้วยแรงเสียดทานต่ำช่วยตัดเส้นใยได้อย่างหมดจดโดยไม่ดึงรั้ง ทำให้พื้นผิวและรูที่ตัดเรียบเนียน และขจัดขั้นตอนการขัดเงาเพิ่มเติม
- การเคลือบเพชรอย่างสม่ำเสมอครอบคลุมหัวตัดแบบผสมที่ซับซ้อน เหมาะสำหรับการเซาะร่อง การเจาะ การตัดแต่งขอบ และการเซาะร่อง
3. การเลือกเครื่องมือตามวัสดุ
- วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ CFRP: ใบมีดเคลือบเพชรนาโนคริสตัลที่มีขอบคมบางเพื่อลดการฉีกขาดของเส้นใยให้น้อยที่สุด
- แผ่นไฟเบอร์กลาส GFRP: เคลือบด้วยเพชรไมครอนหนาเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการเสียดสีกับเส้นใยแก้ว
- การเจาะแบบผสม: ดอกสว่านแบบขั้นบันไดเคลือบเพชรปลายคู่ เพื่อลดการแยกชั้นที่ทางเข้าและทางออก
4. พารามิเตอร์การตัดที่แนะนำ
ความเร็วในการตัด Vc: 300~700 เมตร/นาที; อัตราป้อนต่อฟัน fz: 0.05~0.2 มม./z; การตัดแบบแห้งหรือการหล่อลื่นปริมาณน้อยที่สุด (MQL) จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์จับยึดที่แข็งแรงเพื่อหลีกเลี่ยงการแยกชั้นเนื่องจากการสั่นสะเทือน
5. อุตสาหกรรมหลักที่นำไปใช้งาน
ลำตัวเครื่องบิน, ใบพัดกังหันลม, ตัวเรือนคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า, ชิ้นส่วนคอมโพสิตสำหรับเรือ, ตัวเรือนโดรน
6. ข้อจำกัดด้านความปลอดภัย
ห้ามทำการกลึงโลหะเหล็กโดยเด็ดขาด ฝุ่นจากการกลึงวัสดุผสมเป็นสารระคายเคือง ต้องใช้เครื่องดูดฝุ่นและอุปกรณ์ป้องกันตลอดการทำงาน
