I. Borrning
Borrning i kompositmaterial skiljer sig avsevärt från borrning i metallflygplan. Specialövningar, högre hastigheter och lägre matningshastigheter är viktiga för att uppnå precisionshål. Strukturer som består av kolfiber och epoxi är extremt styva och slipande, vilket kräver användning av speciell plattflöjt eller liknande fyra-flöjtborr. Aramidfiber (Kevlar®) och epoxikompositer, även om de inte är så hårda som kolfiber, är svåra att borra såvida inte specialverktyg används, eftersom fibrerna är benägna att bära eller riva såvida de inte rent skärs eftersom de är inbäddade i epoxin. Specialövningar med klädnypspunkter och fiskstjärnpunkter har utvecklats för att bryta fibrerna innan de dras ut ur det borrade hålet. Men när Kevlar®- och epoxisektioner är inklämda mellan två metallsektioner, kan standardvridningsövningar användas.
Ii. Utrustning
Pneumatiska verktyg används för borrning av kompositmaterial. Borrmotorns fria hastighet kan nå upp till 20, 000 varv per minut. Den allmänna regeln för borrkompositer är att använda höga hastigheter och låga foderhastigheter (tryck). Borrutrustning med driven foderkontroll ger överlägsen hålkvalitet jämfört med borrmotorer utan den. Användningen av borrguider rekommenderas, särskilt för tjockare laminat.
Använd inte standardvridborrbitar för att borra kompositstrukturer. Standard höghastighetsstål är oacceptabelt eftersom det kommer att bli tråkigt omedelbart, generera överdriven värme och orsaka delaminering, fiber rivning och oacceptabel hålkvalitet.
Borrbitar för kolfiber och glasfiber är tillverkade av diamantbelagda material eller fast karbid eftersom fibrerna är mycket hårda och standardhastighetsstål (HSS) borrbitar håller inte länge.
Twistövningar används ofta, men Brad Point -borrar kan också användas. Kevlar -fiber är inte lika svår som kolfiber och kan rymma standard HSS -borrar; Hålkvalitet kan dock äventyras. Den föredragna borrtypen är den sickleformade Klenk-borrningen, som först engagerar fibrerna och sedan shears dem, vilket resulterar i bättre hålkvalitet. Större hål kan skäras med diamantbelagda hålsågar eller flugskärare, men flygskärare bör endast användas på borrpressar och inte borrmotorer. (Som illustreras i figurerna 85, 86 och 87)
(Bild 85) Klenk -borr för borrning Kevlar®
(Figur 86) Borr- och skärverktyg för kompositer
(Bild 87) Automatisk borrning och skärning
Iii. Driftsförfaranden och försiktighetsåtgärder
Kompositborrmotorer fungerar inom ett intervall av 2 000 till 20 000 rpm och låga foderhastigheter. Borrmotorer utrustade med hydrauliska foderkamrar eller andra typer av foderkontroll föredras när de begränsar kraften på borrbiten ur det sammansatta materialet, vilket minskar sprängskador och delaminering. Delar tillverkade av bandprodukter är särskilt mottagliga för sprängskador, medan delar gjorda av tygmaterial är mindre benägna att det. Kompositstrukturer kräver metallplattor eller plattor som stöd för att undvika spräng. Hål i kompositstrukturer är vanligtvis förborrade med ett litet pilothål, förstoras sedan med en diamantbelagd eller karbidborrbit och reamade slutligen till den slutliga hålstorleken med en karbidreamer.
Backarrilling är en fråga som kan uppstå när kolfiber-epoxidelar är parade med metallunderstrukturdelar. Bakkanten på hålet i kolfiber-epoxi-sektionen kan eroderas eller slitas av metallchips som dras genom kompositen. Detta är vanligare när det finns luckor mellan delarna eller när metallchips är linjära snarare än fragmenterade. Backarrilling kan mildras genom att justera matningshastigheter och hastigheter, verktygsgeometri, delklämma, lägga till slutlig reaming, använda hackande övningar eller en kombination av dessa metoder.
Vid borrning av kompositdelar i samband med metalldelar kan metalldelen diktera borrhastigheten. Till exempel, även om titan är kompatibelt med kolfiber-epoxiprodukter från korrosionssynpunkt, för att förhindra metallurgisk skada på titan, måste borrhastigheten minskas. Titanlegeringar borras med låga hastigheter med höga foderhastigheter. Borrar som är lämpliga för titan kanske inte är lämpliga för kolfiber eller glasfiber. Borrar för titan är vanligtvis tillverkade av kobolt-vanadium, medan borrar för kolfiber är gjorda av karbid eller diamantbelagd för att förbättra borrbitens livslängd och producera exakta hål. Liten diameter HSS -borrar, såsom en #40 -borr, används vanligtvis för manuellt borrning av pilothål på grund av deras relativt låga kostnad, vilket kompenserar deras begränsade livslängd. HSS -borrar är endast lämpliga för ett enda hål.
Det vanligaste problemet med att använda karbidverktyg i handborrningsoperationer är verktygsskada, (specifikt kantflisning). En skarp borrbit med långsamt och konstant foder kan uppnå hål med en tolerans av {{0}}. 1mm (0. 0 04 tum) genom kolfiber-epoxi och tunn aluminium, särskilt när du använder en borrhandbok. Hårt verktyg kan upprätthålla stramare toleranser. När strukturen under kolfiber-epoxin är titan, kan borrbiten dra titanchips genom kolfiber-epoxin och förstora hålet. I sådana fall kan en slutlig reaming -operation vara nödvändig för att upprätthålla tolerans av håldiameter. Hål i kolfiber-epoxikompositstrukturer kräver karbidreamers. Dessutom, när Reamer tar bort mer än 0,13 mm (0,005 tum) i diameter, kräver utgångsänden av hålet tillräckligt stöd för att förhindra sprickor och delaminering. Stödet kan tillhandahållas av understrukturen eller en platta fixerad på bakytan. Typiska reaminghastigheter är ungefär hälften av borrhastigheterna.
Skärvätskor används i allmänhet inte eller rekommenderas för borrning av tunna (mindre än 6,3 mm eller 0. 25 tum tjocka) kolfiber-epoxystrukturer. Att använda ett vakuum vid borrningskompositer är en bra praxis för att undvika koldamm fritt flyta i arbetsområdet.
Iv. Borrning
När spolningsfästelement ska installeras i enheter krävs motsatsen för sammansatta strukturer. För metallstrukturer är 100 graders skjuv- eller spänningshuvudfästelement typiska metoder. I sammansatta strukturer finns det två vanligt använda typer av fästelement: 100 graders spänningshuvudfästelement eller 130 graders spänningshuvudfästelement. Fördelen med 130 graders huvud är att diametern på fästelementhuvudet kan vara densamma som för ett 100 graders spänningshuvudfästelement, medan huvuddjupet är detsamma som för ett 100 graders skjuvhuvudfästelement. För spolfästelement i sammansatta delar rekommenderas det att designa motverkningsverktyget med en kontrollerad radie mellan hålet och motbyrån för att rymma huvud-till-shank-filéradie på fästelementet. Dessutom kan avfasningsoperationer eller brickor krävas för att tillhandahålla tillräcklig avstånd för utskjutande huvudfästelement. Oavsett den använda huvudtypen måste en matchande räkning eller avfasning framställas i kompositstrukturen.
Karbidverktyg används för att producera försänkningar i kolfiber-epoxstrukturer. Dessa räknare har vanligtvis raka flöjter som liknar de som används på metaller. För Kevlar-fiber-epoxikompositer används en S-formad positiv rake-skärningsflöjt. Om rak flöjt eller räknare används kan en speciell tjock limband appliceras på ytan för att rengöra de klippta kevlarfibrerna, men detta är mindre effektivt än en S-formad flöjtskärare. Ett pilot -försänkningsverktyg rekommenderas eftersom det säkerställer bättre koncentricitet mellan hålet och räknaren och minskar potentialen för luckor under fästelementet på grund av asymmetri eller delaminering av delen.
Använd en micro-stop countersinfor för att producera konsekventa motstånd. Räknar inte djupare än 70% av ytskiktets djup, eftersom djupare räknare kan minska materialets styrka. När du använder ett pilot -försänkningsverktyg är det viktigt att regelbundet kontrollera piloten för slitage, eftersom slitage kan leda till minskad koncentricitet mellan hålet och räknaren. Detta är särskilt tillämpligt på försänkningsverktyg med endast en banbrytande. För piloträknare som klipper tänderna, placera piloten i hålet och justera skärtänderna till maximalt varvtal innan du initierar utfodring av skärtänderna i hålet och förbereder dig för nedskärning. Om skärtänderna kommer i kontakt med kompositmaterialet innan borrmotorn utlöser kan skräp genereras.
V. Skärprocesser och försiktighetsåtgärder
Skärverktyg designade för metaller är antingen med kort livslängd eller producerar dåliga skärkanter när de används på kompositer. Verktygen som används för kompositer varierar beroende på att kompositmaterialet skärs. Den allmänna regeln för skärande kompositer är hög hastighet med långsam foder.
Kolfiberarmerad plast (CFRP): Kolfibrer är extremt hårda, och höghastighetsstålverktyg sliter snabbt. För de flesta trimning och skärningsuppgifter är diamantkornblad det bästa valet. Slipning kan göras med aluminiumoxid eller kiselkarbid sandpapper eller slip trasa. Kiselkarbid har en längre livslängd än aluminiumoxid. Routerbitar kan också vara tillverkade av fast karbid eller diamantbelagd.
Glasfiberförstärkt plast (GFRP): Glasfibrer är lika hårda som kolfibrer, och höghastighetsstålverktyg sliter snabbt när de används på dem. Borrhål i glasfibrer bör göras med samma typ och material av borrbitar som de som används för kolfibrer.
Aramid (Kevlar®) fiberförstärkt plast: Aramidfibrer är inte lika hårda som kol- och glasfibrer, och verktyg gjorda av höghastighetsstål kan användas. För att förhindra att fiber som lossnar vid kanterna av aramidkompositer, håll delen fast innan du klipper. Aramidkompositer måste stödjas med en plaststödplatta. Aramiden och stödplattan ska skäras samtidigt. Den bästa skärmetoden för aramidfibrer är att spänna dem först och sedan skjuva dem. Det finns en speciellt formad skärare som kan greppa fibrerna och sedan klippa dem. När du använder sax för att klippa Kevlar -tyg eller prepregs, måste det finnas en sida med skärblad och en annan sida med räfflade eller räfflade ytor. Dessa serrationer förhindrar att materialet glider. Använd alltid skarpa blad eftersom de kan minska fiberskador. Efter användning, se till att rengöra saxen av saxen omedelbart för att förhindra skador från okulerat harts.
När du använder verktyg och utrustning, bär alltid säkerhetsglasögon och andra skyddsutrustning.
Vi. Skärutrustning
Bandsågen är den vanligaste utrustningen i underhållsverkstäder för att klippa kompositer. Det rekommenderas att använda karbid-tippade eller diamantbelagda blad utan tänder. Typiska tandade blad kommer inte att hålla länge om de används för att skära kolfiber eller glasfiber. Såsom visas i [figur 88] kan pneumatiska och manuella verktyg som routrar, jabsågar, malare och skärhjul användas för att trimma kompositdelar. Karbid-tippade eller diamantbelagda verktyg ger bättre finish och längre livslängd. Professionella alternativ inkluderar ultraljuds-, vatten- och laserskärningsmaskiner. Dessa typer av utrustning styrs numeriskt (NC) och ger överlägsen kant och hålkvalitet. WaterJet -skärmaskiner kan inte användas på honungskakstrukturer när de introducerar vatten i delarna. Skär aldrig något på utrustning som är avsedd för kompositer, eftersom andra material kan förorena kompositerna.
(Bild 88) Bandsåg
Prepregs kan skäras med ett (CNC) Gerber -skärbord. Användningen av denna utrustning påskyndar skärningsprocessen och optimerar materialanvändning. Designprogramvara kan beräkna hur man klipper lager av komplexa former. Som visas i figur 89:
:
(Bild 89) Gerber skärbord
Att fortsätta
Källa "Composites Frontier" offentlig webbplats