I. Boren
Het boren in composietmaterialen verschilt aanzienlijk van boren in metalen vliegtuigstructuren. Speciale oefeningen, hogere snelheden en lagere voedingssnelheden zijn essentieel voor het bereiken van precisiegaten. Structuren bestaande uit koolstofvezel en epoxy zijn extreem rigide en schurend, waardoor het gebruik van speciale flat-flute of vergelijkbare boren van vier fluten nodig is. Aramid -vezel (Kevlar®) en epoxycomposieten, hoewel niet zo hard als koolstofvezel, zijn moeilijk te boren tenzij speciale gereedschap wordt gebruikt, omdat de vezels geneigd zijn te dragen of te scheuren tenzij ze netjes worden gesneden omdat ze in de epoxy zijn ingebed. Speciale oefeningen met waskoffespunten en fishtail -punten zijn ontwikkeld om de vezels te verbreken voordat ze uit het geboorde gat worden getrokken. Wanneer echter Kevlar®- en epoxy -secties worden ingeklemd tussen twee metalen secties, kunnen standaard twistoefeningen worden gebruikt.
II. Apparatuur
Pneumatische hulpmiddelen worden gebruikt voor het boren van composietmaterialen. De vrije snelheid van de boormotor kan tot 20, 000 revoluties per minuut bereiken. De algemene regel voor boorcomposieten is het gebruik van hoge snelheden en lage voedingssnelheden (druk). Boorapparatuur met aangedreven voedingscontrole produceert een superieure gatenkwaliteit in vergelijking met boormotoren zonder. Het gebruik van boorgidsen wordt aanbevolen, met name voor dikkere laminaten.
Gebruik geen standaard Twist -boorbits om composietstructuren te boren. Standaard high-speed staal is onaanvaardbaar omdat het onmiddellijk saai wordt, overmatige warmte genereert en delaminatie, vezelscheuren en onaanvaardbare gatkwaliteit veroorzaakt.
Boorbits voor koolstofvezel en glasvezel zijn gemaakt van diamantgecoate materialen of vaste carbide omdat de vezels zeer hard zijn en standaard high-speed staal (HSS) boren niet lang duren.
Twistoefeningen worden vaak gebruikt, maar Brad -puntoefeningen kunnen ook worden gebruikt. Kevlar Fiber is niet zo hard als koolstofvezel en biedt plaats aan standaard HSS -oefeningen; Gatkwaliteit kan echter worden aangetast. Het voorkeurstype van de voorkeur is de sikkelvormige Klenk-oefening, die eerst de vezels ingaat en ze vervolgens schuift, wat resulteert in een betere gatkwaliteit. Grotere gaten kunnen worden gesneden met behulp van diamant-gecoate gatzagen of vliegsnijders, maar vliegnijders mogen alleen worden gebruikt op boorpersen en geen boormotoren. (Zoals geïllustreerd in figuren 85, 86 en 87)
(Afbeelding 85) Klenk -oefening voor het boren van Kevlar®
(Afbeelding 86) Boor- en snijgereedschap voor composieten
(Afbeelding 87) Automatisch boren en snijden
Iii. Operationele procedures en voorzorgsmaatregelen
Composietboormotoren werken binnen een bereik van 2 000 tot 20.000 tpm en lage voedingssnelheden. Boormotoren uitgerust met hydraulische voedingskamers of andere soorten voederregeling hebben de voorkeur omdat ze de stijging van de boorbit beperken uit het composietmateriaal, waardoor burst -schade en delaminatie worden verminderd. Onderdelen gemaakt van tapeproducten zijn bijzonder gevoelig voor barstschade, terwijl onderdelen gemaakt van stofmaterialen er minder vatbaar voor zijn. Composietstructuren vereisen metalen platen of platen als steun om te voorkomen dat ze barsten. Gaten in samengestelde structuren zijn meestal vooraf geboord met een klein pilootgat, vervolgens vergroot met een diamantgecoate of carbide-boor, en eindigden uiteindelijk naar de uiteindelijke gatgrootte met een carbide-scherper.
Backboren is een probleem dat kan ontstaan wanneer koolstofvezel-epoxyonderdelen worden gekoppeld met metalen onderbouwonderdelen. De achterrand van het gat in het koolstofvezel-epoxy-gedeelte kan worden uitgehold of gerafeld door metalen chips die door het composiet worden getrokken. Dit komt vaker voor wanneer er hiaten zijn tussen de delen of wanneer de metalen chips lineair zijn in plaats van gefragmenteerd. Terugboren kan worden beperkt door de voedingssnelheden en snelheden, gereedschapsgeometrie, gedeeltelijke klemmen aan te passen, het definitieve bereik toe te voegen, pikoefeningen of een combinatie van deze methoden te gebruiken.
Bij het boren van composietonderdelen in combinatie met metalen delen, kan het metalen deel de boorsnelheid dicteren. Hoewel titanium bijvoorbeeld compatibel is met koolstofvezel-epoxymaterialen vanuit een corrosiemiddel, moet de boorsnelheid worden verlaagd om metallurgische schade aan titanium te voorkomen. Titaniumlegeringen worden geboord met lage snelheden met hoge voedingssnelheden. Boren die geschikt zijn voor titanium zijn mogelijk niet geschikt voor koolstofvezel of glasvezel. Drills voor titanium zijn meestal gemaakt van kobalt-Vanadium, terwijl boren voor koolstofvezel zijn gemaakt van carbide of diamanten gecoat om het leven te verbeteren en precieze gaten te produceren. HSS -boren van kleine diameter, zoals een #40 -oefening, worden vaak gebruikt voor het handmatig boren van pilootgaten vanwege hun relatief lage kosten, waardoor hun beperkte levensduur wordt gecompenseerd. HSS -oefeningen zijn alleen geschikt voor een enkel gat.
Het meest voorkomende probleem met het gebruik van carbide -gereedschap in handbooractiviteiten is gereedschapsschade (met name randchippen). Een scherpe boor met langzaam en constante feed kan gaten bereiken met een tolerantie van {{{0}}. 1mm (0. 0 04 inch) door koolstofvezel-epoxy en dun aluminium, vooral bij het gebruik van een boordgids. Harde gereedschap kan strengere toleranties behouden. Wanneer de structuur onder de koolstofvezel-epoxy titanium is, kan de boor titaniumchips door de koolstofvezel-epoxy trekken, waardoor het gat wordt vergroot. In dergelijke gevallen kan een uiteindelijke afloopbewerking nodig zijn om de tolerantie van de gatdiameter te handhaven. Gaten in koolstofvezel-epoxycomposietstructuren vereisen carbide-ramers. Bovendien, wanneer de reamer meer dan 0,13 mm (0,005 inch) in diameter verwijdert, vereist het uitgangseinde van het gat voldoende ondersteuning om kraken en delaminatie te voorkomen. De ondersteuning kan worden geboden door de substructuur of een plaat die aan het achteroppervlak wordt bevestigd. Typische ruimensnelheden zijn ongeveer de helft van de boorsnelheden.
Snijdenvloeistoffen worden over het algemeen niet gebruikt of aanbevolen voor het boren van dunne (minder dan 6,3 mm of 0. 25 inch dik) koolstofvezel-epoxystructuren. Het gebruik van een vacuüm bij het boren van composieten is een goede gewoonte om koolstofstof te voorkomen dat vrijelijk in het werkgebied drijft.
IV. Boren
Wanneer spoelbevestigingsmiddelen in assemblages moeten worden geïnstalleerd, is tegenboringen vereist voor samengestelde structuren. Voor metaalstructuren zijn 100 graden afschuif- of spanningskopbevestigers typische methoden. In samengestelde structuren zijn er twee veelgebruikte soorten bevestigingsmiddelen: 100 graden spanningshoofdbevestigingen of 130 graden spanningshoofdbevestigingen. Het voordeel van de 130 graden kop is dat de diameter van de bevestigingskop hetzelfde kan zijn als die van een 100 graden spanningskopbevestiging, terwijl de hoofddiepte dezelfde is als die van een schuifhoofdbevestiging van 100 graden. Voor spoelbevestigingsmiddelen in samengestelde onderdelen wordt het aanbevolen om het werkgereedschap te ontwerpen met een gecontroleerde straal tussen het gat en de tegenboor om de straal van het hoofd-tot-schank op de bevestigingsder op te vangen. Bovendien kunnen afschermingswerkzaamheden of sluitringen nodig zijn om voldoende toestemming te geven voor het uitsteken van hoofdbevestigingen. Ongeacht het gebruikte koptype, moet een bijpassende tellersink of afschuining worden bereid in de samengestelde structuur.
Carbide-tools worden gebruikt om tellersinks te produceren in koolstofvezel-epoxystructuren. Deze tellersink -snijders hebben meestal rechte fluiten vergelijkbaar met die welke op metalen worden gebruikt. Voor Kevlar-vezel-epoxycomposieten wordt een S-vormige positieve hark snijfluit gebruikt. Als rechte fluit- of verzinkers worden gebruikt, kan een speciale dikke lijmband op het oppervlak worden aangebracht om de gesneden kevlar-vezels te reinigen, maar dit is minder effectief dan een S-vormige fluitsnijder. Een pilot -tellersink -tool wordt aanbevolen omdat het zorgt voor een betere concentriciteit tussen het gat en de tellersink en het potentieel voor hiaten onder de bevestigingsder vermindert vanwege asymmetrie of delaminatie van het onderdeel.
Gebruik een micro-stop-tellersink-meter om consistente tegenbores te produceren. Kink niet dieper dan 70% van de diepte van de oppervlaktelaag, omdat diepere tellersinks de sterkte van het materiaal kunnen verminderen. Bij het gebruik van een pilot -tellersink -tool is het essentieel om de piloot regelmatig te controleren op slijtage, omdat slijtage kan leiden tot verminderde concentriciteit tussen het gat en het tellersink -gereedschap. Dit is met name van toepassing op tellersink -tools met slechts één snijkant. Voor het snijden van tanden van het piloot, plaats de piloot in het gat en stel de snijtanden aan op maximaal toerental voordat u het voeden van de snijtanden in het gat in het gat start en zich voorbereidt op het snijden van de tellersink. Als de snijtanden in contact komen met het composietmateriaal voordat de boormotor wordt geactiveerd, kan puin worden gegenereerd.
V. Snijdprocessen en voorzorgsmaatregelen
Snijdgereedschap ontworpen voor metalen zijn van een korte levensduur of produceren slechte snijranden bij gebruik op composieten. De tools die worden gebruikt voor composieten variëren afhankelijk van het samengestelde composietmateriaal. De algemene regel voor het snijden van composieten is hoge snelheid met langzame voeding.
Koolstofvezelversterkte kunststoffen (CFRP): koolstofvezels zijn extreem moeilijk en snelle stalen gereedschappen verslijten snel. Voor de meeste snij- en snijstaken zijn diamanten gritbladen de beste keuze. Slijpen kan worden gedaan met schuurpapier van aluminiumoxide of siliciumcarbide of schurende doek. Siliciumcarbide heeft een langere levensduur dan aluminiumoxide. Routerbits kunnen ook worden gemaakt van massief carbide of diamant gecoat.
Glasvezelversterkte kunststoffen (GFRP): glasvezels zijn net zo hard als koolstofvezels en high-speed stalen gereedschappen verslijten snel wanneer ze erop worden gebruikt. Het boren van gaten in glasvezels moet worden gedaan met hetzelfde type en materiaal van boorbits als die welke worden gebruikt voor koolstofvezels.
Aramid (Kevlar®) Vezelversterkte kunststoffen: aramidevezels zijn niet zo hard als koolstof- en glasvezels en gereedschap gemaakt van high-speed staal kan worden gebruikt. Houd het deel vast om te voorkomen dat vezels aan de randen van aramide -composieten worden losgemaakt voordat u het schuif. Aramidecomposieten moeten worden ondersteund met een plastic rugplaat. De aramide en de rugplaat moeten tegelijkertijd worden gesneden. De beste snijmethode voor aramidevezels is om ze eerst te spannen en ze vervolgens te scheren. Er is een speciaal gevormde snijder die de vezels kan grijpen en ze vervolgens kan knippen. Bij het gebruik van een schaar om Kevlar -stof of prepregs te snijden, moet er een kant zijn met snijbladen en een andere kant met gekartelde of gegroefde oppervlakken. Deze serraties voorkomen dat het materiaal uitglijdt. Gebruik altijd scherpe messen omdat ze vezelschade kunnen verminderen. Zorg na gebruik na het gebruik van de serraties van de schaar onmiddellijk om te voorkomen dat schade door niet -verbroken hars wordt.
Draag bij het gebruik van gereedschappen en apparatuur altijd een veiligheidsbril en andere beschermende uitrusting.
Vi. Snijapparatuur
De bandzaag is de meest gebruikte apparatuur in onderhoudsworkshops voor het snijden van composieten. Het wordt aanbevolen om zonder tanden carbide-tip of diamanten gecoate messen te gebruiken. Typische getande messen duren niet lang als ze worden gebruikt om koolstofvezel of glasvezel te snijden. Zoals getoond in [Figuur 88], kunnen pneumatische en handmatige hulpmiddelen zoals routers, JAB -zagen, die slijpmachines en snijwielen worden gebruikt voor het bijsnijden van composietonderdelen. Carbide-tip of diamant gecoate tools bieden een betere afwerking en een langere levensduur. Professionele opties omvatten ultrasone, waterjet- en lasersnijmachines. Dit soort apparatuur wordt numeriek gecontroleerd (NC) en produceren superieure rand- en gatkwaliteit. Waterjet snijmachines kunnen niet worden gebruikt op honingraatstructuren terwijl ze water in de delen introduceren. Snijd nooit iets op apparatuur die is bedoeld voor composieten, omdat andere materialen de composieten kunnen verontreinigen.
(Afbeelding 88) Bandenzaag
Prepregs kunnen worden gesneden met behulp van een (CNC) gerber snijtafel. Het gebruik van deze apparatuur versnelt het snijproces en optimaliseert het gebruik van materiaal. Ontwerpsoftware kan berekenen hoe lagen complexe vormen kunnen snijden. Zoals getoond in figuur 89:
:
(Afbeelding 89) Gerber snijtafel
Om door te gaan
Bron "Composites Frontier" openbare website