2020年02月27日

CFRP Drilling artifact with Hantop Intelligence Tech. Ultrasonic Machining Module

CFRP 鑽孔困難點與漢鼎超音波加工優勢

上次重點介紹了超音波加工案例在CFRP的優勢與CFRP的各項運用,其中CFRP的鑽孔加工部分相信是許多先進關注的議題。在碳纖維複合材料(CFRP)鑽孔加工的過程中,因為材質特性,一般來說對鑽削的刀具磨損較嚴重,鑽孔部分容易出現分層、毛刺、撕裂等等缺陷。
 
以下簡單介紹三種常見缺陷:
 
分層:鑽孔過程中,碳纖維材料在鑽削力的作用下產生層間應力,如果在孔出口一側不施加足夠的支撐,在孔出口處容易出現層間應力,若該應力超過了樹脂基體的強度,就很容易使的碳纖維與樹脂基體分開,產生分層缺陷,一般來說,鑽削軸向力越大,層間應力越大,就越容易產生分層現象。
 
毛刺:碳纖維複合材料具有非均勻性,並且碳纖維鋪層方向對制孔有較大的影響,材料的各向異性,刀具在不同的位置切削碳纖維的不同角度,會使部分碳纖維受到拉伸作用而並非剪切作用,這些都是導致在孔出口和入口處產生毛刺的因素。碳纖維複合材料對鑽孔刀具的磨損比較嚴重,所以當刀具鈍化後,不能順利將碳纖維切斷,也容易產生毛刺。
 
撕裂:碳纖維複合材料的鑽出有兩個階段,一是橫刃作用階段,橫刃切削速度慢且不鋒利,不能將材料切斷。而是主切削作用階段,主切削刃一邊向外推擠,一邊自身扭轉,這些都容易產生撕裂。
(引用文獻自:http://www.tanxw.com/news/hydt/1735.html)
 
漢鼎的超音波加工技術應對這三種缺陷,能做到以下改善:超音波刀把在旋轉運動與超聲波加工中的附加振動相互疊加,將切削阻力降低了40%,減緩刀具因阻力磨耗的情形。由於刀具的磨耗降低,也可以延緩毛刺出現的時間,大幅改善加工表面品質。密集而細微的振動也避免刀具與材料本身直接的撞擊撕扯,減少纖維撕裂、鑽孔下方破孔現象;另外,對於鑽孔而言,切削堆積造成的切削熱和切削堆積往往影響孔洞的品質、加劇刀具的磨耗,增加加工材料損失。除每一次超音波振動可以增加切削移除和切削熱不易聚積,漢鼎智慧科技的使用非接觸式的電能傳輸系統,更減少切削熱影響且能維持高轉速,讓刀具的旋轉運動更為順利。
 
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