Usinagem CNC de compósito
A usinagem CNC está se tornando cada vez mais popular na indústria de manufatura, pois permite o processamento de uma ampla gama de materiais. A usinagem CNC possibilita a criação de peças precisas em diferentes materiais, de acordo com o modelo 3D.
Alguns materiais típicos em projetos de usinagem CNC incluem metais e ligas, plásticos e compostos. Se você analisar a tendência de materiais, depois de metal e plástico, os compósitos são os materiais mais comuns em projetos de usinagem CNC. Este artigo é sobre a usinagem CNC de compósitos. Nós cobriremos o propriedades de compósitos, circunstâncias para usinagem de compósitos, aplicações e muito mais.
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O que são os compostos?
Compósitos são materiais feitos de uma combinação de dois ou mais materiais de diferentes propriedades. A combinação de materiais com propriedades físicas e mecânicas distintas cria um novo material com propriedades únicas (Ngo, 2020).
Composto= Material de base (Matriz) + fibra (material de reforço)
No entanto, também pode conter outros aditivos e cargas para personalizar as propriedades necessárias e obter uma melhor acabamento de superfície.
Fibra de carbono composta
O objetivo fundamental de combinar diferentes tipos de metal está relacionado ao aumento da resistência, rigidez, resistência ao calor e outras propriedades.
Por exemplo, combinando cerâmica com ferro fundido aumenta a resistência ao calor e força, e o novo material formado pela combinação será superior ao material original em muitos aspectos.
Existem quatro tipos de compósitos que são freqüentemente utilizados na usinagem CNC.
- Compostos de madeira: Contraplacado
- Plásticos reforçados: fibra de carbono, fibra de vidro, fibra têxtil e muito mais
- Compósitos de matriz metálica: Fibras contínuas, carboneto de silício, grafite, etc.
- Compósitos de matriz cerâmica: Alumina, mulita ou alumina Sílica, cálcio-alumina e muito mais.
Quais são as propriedades dos compostos?
Os compósitos oferecem resistência à corrosão, alta relação resistência/peso, transparência de radar, não magnético, manutenção simples, durabilidade, consolidação de peças, consistência dimensional, superfície personalizada e muitas outras propriedades. Vamos discutir as propriedades significativas em mais detalhes.
- Alta resistência mecânica
Se você considerar o peso dos compósitos, eles são materiais muito fortes. Você pode entender isso pelo exemplo da fibra de carbono, que oferece quatro vezes mais resistência do que o aço macio. No entanto, a resistência de determinados compósitos depende fortemente de seus materiais constituintes.
- Resistência ao fogo e retardante
A cerâmica e outros materiais compostos intimamente relacionados são altamente resistentes ao fogo. Os aditivos em compósitos, como o trióxido de antimônio, criam dióxido de carbono quando um incêndio começa e o impede de queimar. Além disso, são úteis para a cura pós-ignição.
- Resistência ao impacto
Uma mistura de diferentes materiais torna os compósitos extremamente resistentes a choques e forças de alto impacto. Ele pode suportar os impactos rápidos no material sem sacrificar as propriedades mecânicas e quebrar.
- Resistência química
Os compósitos resistem à invasão de uma gama diversificada de ácidos, álcalis e outros produtos químicos, juntamente com fortes capacidades de resistência às intempéries. Baseia-se principalmente na resina utilizada no processo de produção. Como resultado, os materiais compostos são utilizados para fabricar instalações de armazenamento de produtos químicos, tubulações, funis, dutos, vasos de pressão e carrocerias de automóveis.
- Isolamento elétrico
Os compósitos são excelentes isolantes elétricos que resistem à energia elétrica de alta tensão sem queimar ou causar pequenos danos. Se você examinar os lados da aplicação, verá que a maioria dos isolamentos elétricos usados em sistemas de aquecimento, incluindo fornos, equipamentos de endurecimento industrial e muitos outros, emprega compósitos.
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Processo de Usinagem CNC com Compósitos
Processar os compósitos com operações de usinagem CNC difere de metal, ligas e plásticos. Os elementos reforçados o tornam altamente abrasivo. Além disso, a estrutura anisotrópica e não homogênea é responsável pelas dificuldades de usinagem.
Portanto, é crucial considerar várias circunstâncias de usinagem para converter o modelo 3D em peças compostas funcionais sem danificar a peça de trabalho e as ferramentas de corte.
- Composição de materiais
As propriedades de um determinado compósito, incluindo a usinabilidade, giram em torno de seus materiais constituintes, e você precisa conhecer esses constituintes antes de processar a peça composta. Que metal, plástico, cerâmica ou aditivos estão incluídos nos compósitos e quais são as propriedades originais desses constituintes?
- Material da ferramenta
O material de ferramentas de corte influencia sua vida útil. A escolha do material de ferramenta adequado é essencial para evitar danos físicos à peça de trabalho e desgaste da ferramenta. Ferramentas regulares de aço carbono ou carboneto podem usinar os compósitos. Porém, eles precisam ser trocados com frequência, pois sofrerão uma grande quantidade de desgaste e afetam a precisão da usinagem.
A melhor técnica para evitar tais problemas e garantir a precisão da produção é usar ferramentas de diamante com veios. As pontas de diamante policristalino (PCD) podem oferecer resultados de qualidade ao fresar e tornear materiais compostos.
- Considere a geometria da ferramenta
O acúmulo de cavacos na peça de trabalho é outro problema ao trabalhar com materiais compostos, o que pode ser evitado com a aplicação de ferramentas pontiagudas. Além disso, as ferramentas com ângulos de saída positivos altos podem fazer cortes nítidos e limpos com eficiência, gerando menos calor.
- Cortadores de hélice para aparar.
- Fresas de topo para ranhurar e bolsões.
- Brocas diamantadas (com ponta brad modificada) para furação e chanfro.
- Garanta a perfeita fixação da ferramenta
O porta-ferramentas é outro fator primordial para a usinagem CNC composta para evitar o risco de arrancamento da ferramenta. Recomenda-se o uso de um mandril hidráulico com botão de retenção, que equilibra o conjunto de usinagem.
- Use refrigerantes apropriados
A fixação de cavacos com a peça de trabalho é bastante comum durante o processamento de compósitos com tecnologia CNC. Os cavacos podem acumular calor e danificar as ferramentas, e é necessário usar o refrigerante apropriado para resolver esse problema.
Refrigerantes comuns, como água e óleo, podem dissipar o calor, mas o problema é que eles podem absorver esses refrigerantes e resultar no inchaço da peça de trabalho. Portanto, é melhor aplicar o lubrificante ou a pistola de ar como refrigerante. Outra solução é a instalação de sistemas de resfriamento criogênico junto com a máquina CNC.
- Prefira moagem convencional
Para obter um melhor acabamento e aumentar a vida útil da ferramenta, alimente a peça composta na direção da rotação da ferramenta. fresagem convencional. Isso facilitará a profundidade máxima de corte, usará o comprimento total do canal e manterá a estabilidade.
Além disso, certifique-se de que a ferramenta esteja totalmente encaixada na peça de trabalho e que não haja deflexão.
- Velocidade de corte e taxa de avanço
A usinagem de compósitos pode ser desafiadora sem velocidade de corte e taxa de avanço adequadas. Recomenda-se o uso de alta velocidade de corte e taxa de avanço para tornar o processo mais fácil e eficaz.
- Velocidade de corte: 550 a 760 metros/minuto ou 0.076 a 4.57 mm/dente
- Velocidade do eixo: acima de 15000 RPM
Fonte: (Usinagem composta: 10 dicas para melhorar a vida útil da ferramenta e a qualidade da peça, 2019)
Além disso, esses parâmetros devem ser alterados seguindo o processo de usinagem CNC específico e o tipo composto. Por exemplo, se o compósito for muito sólido, reduza a velocidade do fuso em um terço, ainda menos do que isso para furação.
Vantagens e Desvantagens da Usinagem CNC de Compósitos
Processar compósitos para criar peças funcionais tem vários benefícios. Pode ser personalizado de acordo com as propriedades necessárias para uso final. Partes com geometria complexa pode ser criada a preços competitivos com alta precisão dimensional.
No entanto, trabalhar com compósitos pode ser desafiador, pois exige ferramentas especializadas e várias circunstâncias de usinagem.
Aplicações da Usinagem CNC de Compósitos
Peça composta usinada em CNC
Você está ciente das vantagens de converter materiais compostos em peças e produtos funcionais, pois já cobrimos uma variedade de propriedades compostas neste artigo.
Vamos nos aprofundar mais nas aplicações da usinagem CNC composta.
| Expertise | Aplicações |
| Indústria aeroespacial | Asas, fuselagens, anteparos, refletores solares, portas do compartimento do motor, pás de turbinas, pás de ventiladores, eixos de rotores, etc. |
| Automotiva | Painéis, molduras, coletores de admissão de ar, carcaças de baterias, para-choques, interior, proteção térmica, eixo de transmissão, chassi, painel deslizante, para-choque e outras peças. |
| Energia | Sistema de armazenamento de hidrogênio, peças de turbinas eólicas, Construção: portas, painéis de parede, coberturas, caixilhos de janelas e muito mais. |
| Gás de petróleo | Refinarias de petróleo e gás, instalações de tratamento de água, grades, dutos, exaustores, gabinetes de bombas, etc. |
| Defesa | Balística e peças de armas, drones aéreos, veículos de lançamento, carrocerias de veículos militares, peças de submarinos, etc. |
| Elétrica e eletrônica | Comutadores, controles de motores, isoladores de afastamento, peças do sistema de controle, disjuntores, blindagens de arco, blocos de terminais, placas de terminais, componentes de iluminação e muito mais. |
| Marítimo | Cascos de barcos, anteparas, acessórios para tubos, forros, purificadores e muito mais. |
| Esportes | Pranchas de surf, pranchas de tênis de mesa, raquetes de tênis, ripas, varas de pesca, tacos de beisebol, tacos de hóquei, varas de vara, etc. |
Resumindo
Os compósitos são materiais de engenharia versáteis que oferecem flexibilidade de projeto e economia de fabricação para diversas aplicações. Usinagem de precisão CNC projetos. Diferentes tipos de compósitos são usináveis e podem converter modelos 3D complexos em peças funcionais usando tecnologia CNC. Possui propriedades excepcionais e permite a customização de propriedades físicas, mecânicas e químicas de acordo com a aplicação final.
A usinagem precisa de compósitos envolve várias considerações, como material da ferramenta, geometria da ferramenta, fixação de uma peça de trabalho e muito mais. Pode ser confuso selecionar os critérios de usinagem perfeitos para o seu projeto. Mas não se preocupe; Boda pode esclarecer todas as suas incertezas e entregar o melhor resultado. Temos engenheiros especializados para ajudá-lo a encontrar a melhor geometria e variáveis para o seu projeto.
Leia mais: Usinagem de zinco: ligas, processos e aplicações
Perguntas Frequentes
Quais são os compósitos comuns usados na usinagem CNC?
Os compósitos mais populares usados na usinagem CNC incluem compósitos de matriz metálica, fibra de carbono, cerâmica, plásticos reforçados, polímeros reforçados com fibra e fibra de vidro.
Quais propriedades tornam os compósitos materiais de engenharia populares?
Os compósitos são um material de engenharia popular que oferece excelente resistência mecânica, resistência ao impacto, isolamento térmico, resistência elétrica, resistência química e às intempéries, retardante de fogo e muitas outras propriedades.
É fácil processar compósitos com uma máquina CNC?
Pode ser um desafio processar compósitos com ferramentas comuns e circunstâncias de usinagem, mas isso pode ser feito considerando vários critérios. Escolher uma ferramenta específica, geometria, velocidade de corte, taxa de avanço e refrigerantes perfeitos seria o melhor.
Quais são as aplicações da usinagem CNC de compósitos?
As peças compostas usinadas em CNC são aplicáveis nas indústrias automotiva, aeroespacial, de construção, marítima, energética, de petróleo e gás, elétrica, eletrônica, esportiva, energética e muitas outras.
Bibliografia
- (2019). Usinagem composta: 10 dicas para melhorar a vida útil da ferramenta e a qualidade da peça. SANDVIK Coromart, em https://www.sandvik.coromant.com/.
- Ngo, T. (2020). Introdução aos Materiais Compósitos. ResearchGate.