Lavorazione CNC di composito
La lavorazione CNC sta diventando sempre più diffusa nell'industria manifatturiera grazie alla sua capacità di lavorare un'ampia gamma di materiali. La lavorazione CNC consente di creare componenti precisi in diversi materiali a partire da un modello 3D.
Alcuni materiali tipici nei progetti di lavorazione CNC includono metallo e leghe, plastica e compositi. Se si analizza l'andamento dei materiali, dopo metallo e plastica, i compositi sono i materiali più comuni nei progetti di lavorazione CNC. Questo articolo riguarda la lavorazione CNC dei compositi. Copriremo il proprietà dei compositi, circostanze per la lavorazione dei compositi, applicazioni e molto altro.
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Cosa sono i compositi?
I compositi sono materiali realizzati dalla combinazione di due o più materiali con proprietà diverse. La combinazione di materiali con proprietà fisiche e meccaniche distinte crea un nuovo materiale con proprietà uniche (Ngo, 2020).
Composito= Materiale di base (Matrix) + fibra (materiale di rinforzo)
Tuttavia, potrebbe anche contenere altri additivi e riempitivi per personalizzare le proprietà richieste e ottenere un risultato migliore finitura superficiale.
Fibra di carbonio composito
Lo scopo del fondamento di combinare diversi tipi di metallo è legato al miglioramento della forza, della rigidità, della resistenza al calore e di altre proprietà.
Ad esempio, combinando la ceramica con ghisa aumenta la resistenza al calore e la forza, e il nuovo materiale formato dalla combinazione sarà superiore al materiale di base sotto molti aspetti.
Esistono quattro tipi di compositi che vengono frequentemente utilizzati nella lavorazione CNC.
- Composti di legno: Compensato
- Materie plastiche rinforzate: fibra di carbonio, fibra di vetro, fibra tessile e altro ancora
- Compositi a matrice metallica: fibre continue, carburo di silicio, grafite, ecc.
- Compositi a matrice ceramica: allumina, mullite o allumina silice, calcio-allumina e altro.
Quali sono le proprietà dei compositi?
I compositi offrono resistenza alla corrosione, un elevato rapporto forza-peso, trasparenza radar, amagneticità, semplicità di manutenzione, durabilità, consolidamento delle parti, consistenza dimensionale, superficie personalizzata e molte altre proprietà. Discutiamo le proprietà significative in modo più dettagliato.
- Elevata resistenza meccanica
Se si considera il peso dei compositi, sono materiali troppo resistenti. Puoi capirlo con l'esempio della fibra di carbonio, che offre quattro volte più resistenza dell'acciaio dolce. Tuttavia, la forza di particolari compositi dipende fortemente dai loro materiali costituenti.
- Resistenza al fuoco e ritardante
La ceramica e altri materiali compositi strettamente correlati sono altamente resistenti al fuoco. Gli additivi nei compositi, come il triossido di antimonio, creano anidride carbonica quando inizia un incendio e ne impedisce la combustione. Inoltre, sono utili per la cura post-accensione.
- Resistenza agli urti
Una miscela di diversi materiali rende i compositi estremamente resistenti agli urti e alle forze ad alto impatto. Può sopportare i rapidi impatti sul materiale senza sacrificare le proprietà meccaniche e la rottura.
- Resistenza chimica
Il composito resiste all'invasione di una vasta gamma di acidi, alcali e altri prodotti chimici insieme a forti capacità di resistenza agli agenti atmosferici. Si basa principalmente sulla resina utilizzata nel processo di produzione. Di conseguenza, i materiali compositi vengono utilizzati per realizzare impianti di stoccaggio di prodotti chimici, condutture, imbuti, condotti, recipienti a pressione e carrozzerie di automobili.
- Isolamento elettrico
I compositi sono eccellenti isolanti elettrici che resistono all'energia elettrica ad alta tensione senza bruciature o danni minori. Se si esaminano i lati dell'applicazione, si vedrà che la maggior parte degli isolamenti elettrici utilizzati nei sistemi di riscaldamento, inclusi forni, attrezzature per la tempra industriale e molti altri, utilizzano compositi.
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Processo di lavorazione CNC con compositi
La lavorazione dei compositi con operazioni di lavorazione CNC differisce da metallo, leghe e plastica. Gli elementi rinforzati lo rendono altamente abrasivo. Inoltre, la struttura anisotropa e non omogenea è responsabile delle difficoltà di lavorazione.
Pertanto, è fondamentale considerare varie circostanze di lavorazione per convertire il modello 3D in parti composite funzionali senza danneggiare il pezzo e gli utensili da taglio.
- Composizione dei materiali
Le proprietà di un particolare composito, inclusa la lavorabilità, ruotano attorno ai suoi materiali costitutivi, ed è necessario conoscere questi componenti prima di lavorare il pezzo composito. Quali metalli, plastica, ceramica o additivi sono inclusi nei compositi e quali sono le proprietà originali di questi componenti?
- Materiale per utensili
Il materiale di utensili da taglio influenza la loro durata di vita. La scelta del materiale dell'utensile adatto è essenziale per evitare danni fisici al pezzo in lavorazione e l'usura dell'utensile. I normali utensili in acciaio al carbonio o in metallo duro possono lavorare i compositi. Ma devono essere cambiati frequentemente in quanto ne soffriranno una quantità elevata usura e influenzare la precisione di lavorazione.
La tecnica migliore per prevenire tali problemi e garantire la precisione della produzione è l'utilizzo di utensili diamantati venati. Le punte in diamante policristallino (PCD) possono offrire risultati di qualità durante la fresatura e la tornitura di materiali compositi.
- Considera la geometria dello strumento
L'attaccamento dei trucioli al pezzo è un altro problema quando si lavora con materiali compositi, che può essere evitato applicando strumenti affilati. Inoltre, gli utensili con angoli di taglio positivi elevati possono eseguire in modo efficiente tagli nitidi e puliti generando il minimo calore.
- Frese elicoidali per rifilatura.
- Frese per cave e tasche.
- Punte diamantate (con punta rinforzata modificata) per foratura e smussatura.
- Garantire la perfetta tenuta dell'utensile
Il portautensili è un altro elemento fondamentale per la lavorazione CNC composita per prevenire il rischio di estrazione dell'utensile. Si consiglia di utilizzare un mandrino idraulico con una manopola di ritenzione, che bilancia il gruppo di lavorazione.
- Utilizzare refrigeranti appropriati
L'attacco dei trucioli al pezzo è abbastanza comune durante la lavorazione dei compositi con la tecnologia CNC. I trucioli possono accumulare calore e danneggiare gli utensili e per affrontare questo problema è necessario utilizzare il refrigerante appropriato.
I normali refrigeranti come acqua e olio possono dissipare il calore, ma il problema è che possono assorbire questi refrigeranti e provocare il rigonfiamento del pezzo. Pertanto, è meglio applicare il lubrificante o la pistola ad aria compressa come refrigerante. Un'altra soluzione è l'installazione di sistemi di raffreddamento criogenico insieme alla macchina CNC.
- Preferisci la fresatura convenzionale
Per una migliore finitura e per aumentare la durata dell'utensile, alimentare il pezzo composito nella direzione di rotazione dell'utensile- fresatura convenzionale. Faciliterà la massima profondità di taglio, utilizzerà l'intera lunghezza della scanalatura e manterrà la stabilità.
Inoltre, assicurarsi che l'utensile sia completamente impegnato nel pezzo e che non vi siano flessioni.
- Velocità di taglio e velocità di avanzamento
La lavorazione di compositi potrebbe essere impegnativa senza una velocità di taglio e una velocità di avanzamento adeguate. Si consiglia di utilizzare velocità di taglio e velocità di avanzamento elevate per rendere il processo più semplice ed efficace.
- Velocità di taglio: da 550 a 760 metri/minuto o da 0.076 a 4.57 mm/dente
- Velocità del mandrino: superiore a 15000 giri/min
Inoltre, questi parametri devono essere modificati in base al particolare processo di lavorazione CNC e al tipo di composito. Ad esempio, se il composito è troppo solido, ridurre la velocità del mandrino di un terzo, anche meno di quella per la foratura.
Vantaggi e svantaggi della lavorazione CNC dei compositi
L'elaborazione di compositi per creare parti funzionanti presenta vari vantaggi. Può essere personalizzato in base alle proprietà richieste per l'uso finale. Parti con è possibile creare geometrie complesse a prezzi competitivi con elevata precisione dimensionale.
Tuttavia, lavorare con i compositi potrebbe essere impegnativo poiché richiede strumenti specializzati e varie circostanze di lavorazione.
Applicazioni della lavorazione CNC dei compositi
Parte composita lavorata a CNC
Sei consapevole dei vantaggi della conversione dei materiali compositi in parti e prodotti funzionali poiché in questo articolo abbiamo già trattato una varietà di proprietà dei compositi.
Approfondiamo ulteriormente le applicazioni della lavorazione CNC dei compositi.
| Industria | Applicazioni |
| Aeronautico | Ali, fusoliere, paratie, riflettori solari, sportelli del vano motore, pale delle turbine, pale dei ventilatori, alberi dei rotori, ecc. |
| Automotive | Pannelli, telai, collettori di aspirazione dell'aria, involucri batteria, paraurti, interni, scudo termico, albero di trasmissione, telaio, pannello scorrevole, parafango e altre parti. |
| Energy | Sistema di stoccaggio dell'idrogeno, parti di turbine eoliche, Edilizia: porte, pannelli per pareti, coperture, infissi e altro ancora. |
| Gasolio | Raffinerie di petrolio e gas, impianti di trattamento acque, grigliati, condotti, cappe, armadi pompa, ecc. |
| Difesa | Balistica e parti di armi, droni aerei, veicoli di lancio, carrozzeria di veicoli militari, parti di sottomarini, ecc. |
| Elettrico ed elettronico | Interruttori, controlli motore, isolatori distanziatori, parti del sistema di controllo, interruttori automatici, schermi antiarco, morsettiere, morsettiere, componenti di illuminazione e altro ancora. |
| Marino | Scafi, paratie, raccordi per tubi, rivestimenti, scrubber e molto altro. |
| Sport | Tavole da surf, tavole da ping pong, racchette da tennis, stecche, canne da pesca, mazze da baseball, mazze da hockey, aste per pali, ecc. |
Riassumendo
I compositi sono materiali tecnici versatili che offrono flessibilità di progettazione ed economia di produzione per vari scopi Lavorazioni meccaniche di precisione a controllo numerico progetti. Diversi tipi di compositi sono lavorabili e possono convertire modelli 3D complessi in parti funzionali utilizzando la tecnologia CNC. Ha proprietà eccezionali e fornisce la leva per la personalizzazione delle proprietà fisiche, meccaniche e chimiche in base all'applicazione finale.
La lavorazione accurata dei compositi implica varie considerazioni, come il materiale dell'utensile, la geometria dell'utensile, la tenuta di un pezzo e molto altro. Potrebbe creare confusione selezionare i criteri di lavorazione perfetti per il tuo progetto. Ma non preoccuparti; Boda Tech può chiarire tutte le tue incertezze e fornire il miglior risultato. Abbiamo ingegneri esperti per aiutarti a trovare la geometria e le variabili migliori per il tuo progetto.
Leggi di più: Lavorazione dello zinco: leghe, processi e applicazioni
FAQ
Quali sono i compositi comuni utilizzati nella lavorazione CNC?
I compositi più popolari utilizzati nella lavorazione CNC includono compositi a matrice metallica, fibra di carbonio, ceramica, plastica rinforzata, polimeri rinforzati con fibre e fibra di vetro.
Quali proprietà rendono i materiali compositi popolari per l'ingegneria?
I compositi sono un popolare materiale ingegneristico che offre un'eccellente resistenza meccanica, resistenza agli urti, isolamento termico, resistenza elettrica, resistenza chimica e agli agenti atmosferici, proprietà ignifughe e molte altre.
È facile lavorare i compositi con una macchina CNC?
Potrebbe essere difficile lavorare i compositi con strumenti e circostanze di lavorazione ordinari, ma può essere fatto considerando i vari criteri. Sarebbe meglio scegliere uno specifico utensile, geometria, velocità di taglio, velocità di avanzamento e refrigeranti perfetti.
Quali sono le applicazioni della lavorazione CNC dei compositi?
Le parti composite lavorate a CNC sono applicabili nei settori automobilistico, aerospaziale, edile, marittimo, energetico, petrolifero, elettrico, elettronico, sportivo, energetico e molti altri.
Bibliografia
- (2019). Lavorazione di compositi: 10 consigli per migliorare la durata dell'utensile e la qualità dei pezzi. SANDVIK Coromant, da https://www.sandvik.coromant.com/.
- Ong, T. (2020). Introduzione ai materiali compositi. ResearchGate.