Verbundwerkstoff-Delamination verhindern mit Kompressionsfräsern: Experten-Techniken

Verbundwerkstoffe sind eine Gruppe von Materialien, die aus mindestens zwei einzigartigen Bestandteilen bestehen, die, wenn sie kombiniert werden, mechanische und physikalische Eigenschaften erzeugen, die für eine breite Palette von Anwendungen günstig sind. Diese Materialien enthalten normalerweise einen bindenden Inhaltsstoff, bekannt als Matrix, gefüllt mit Partikeln oder Fasern, die als Verstärkungen bezeichnet werden. Verbundwerkstoffe sind in der Luft- und Raumfahrt, Automobil- und Sportartikelindustrie immer beliebter geworden, weil sie die Festigkeit von Metall, das geringe Gewicht von Kunststoff und die Steifigkeit von Keramik kombinieren können.

Leider stellen Verbundwerkstoffmaterialien einige einzigartige Herausforderungen für Zerspaner dar. Viele Verbundwerkstoffe sind sehr abrasiv und können die Werkzeugstandzeit stark reduzieren, während andere schmelzen und brennen können, wenn die Wärmeerzeugung nicht ordnungsgemäß kontrolliert wird. Selbst wenn diese potenziellen Probleme vermieden werden, kann das falsche Werkzeug das Teil mit anderen Qualitätsproblemen hinterlassen, einschließlich Delamination.

Während Verbundwerkstoffe wie G10 und FR4 als „faserig“ gelten, können Verbundwerkstoffe auch „geschichtet“ sein, wie laminierte Blätter aus PEEK und Aluminium. Geschichtete Verbundwerkstoffe sind anfällig für Delamination, wenn die Schichten des Materials durch die Schnittkräfte eines Werkzeugs getrennt werden. Dies ergibt weniger strukturell gesunde Teile und vereitelt den Zweck der kombinierten Materialeigenschaften. In vielen Fällen kann ein einzelnes delaminiertes Loch zu einem verschrotteten Teil führen.

Verwendung von Kompressionsfräsern in Verbundwerkstoffmaterialien

Verbundwerkstoffmaterialien werden allgemein mit Standard-Metallschneid-Schaftfräsern bearbeitet, die ausschließlich Aufwärts- oder Abwärts-Schnittkräfte erzeugen, je nachdem, ob sie Rechts- oder Linksspindelgeometrie haben. Diese unidirektionalen Kräfte verursachen Delamination (Abbildung 1).

Im Gegensatz dazu sind Kompressionsfräser mit sowohl Aufwärts- als auch Abwärts-Schneiden ausgelegt. Der obere Teil der Schneidenlänge, am nächsten zum Schaft, hat eine Linksspindel, die Späne nach unten drückt. Der untere Teil der Schneidenlänge, am nächsten zum Ende, hat eine Rechtsspindel, die Späne nach oben drückt. Beim Schneiden erzeugen die entgegen gesetzten Spindelrichtungen gegenläufige Aufwärts- und Abwärts-Schnittkräfte. Die entgegen gesetzten Schnittkräfte stabilisieren die Materialabtragung, was die Verbundwerkstoffschichten komprimiert und Delamination an der Ober- und Unterseite eines Werkstücks bekämpft (Abbildung 2).

Da Kompressionsfräser nicht an einem Werkstück ziehen oder drücken, hinterlassen sie eine ausgezeichnete Oberfläche an geschichteten Verbundwerkstoffen und leichten Materialien wie Sperrholz. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Kompressionsfräser speziell für das Profilieren geeignet sind, da die Vorteile der Aufwärts- und Abwärts-Geometrie bei Nuten- oder Eintauchoperationen nicht genutzt werden.

Etwas so Einfaches wie die Wahl eines Werkzeugs, das auf ein bestimmtes Verbundwerkstoffmaterial abgestimmt ist, kann erhebliche Auswirkungen auf die Qualität des endgültigen Teils haben. Ziehen Sie in Betracht, Werkzeuge zu nutzen, die für verschiedene Verbundwerkstoffe und Operationen optimiert sind, oder lernen Sie, wie Sie den richtigen Bohrer für die Lochbearbeitung in Verbundwerkstoffen auswählen.