I. Puurimine
Komposiitmaterjalide puurimine erineb oluliselt lennuki metallkonstruktsioonide puurimisest. Spetsiaalsed puurid, suuremad kiirused ja madalamad etteandekiirused on aukude täpsuse saavutamiseks hädavajalikud. Süsinikkiust ja epoksiidist koosnevad konstruktsioonid on äärmiselt jäigad ja abrasiivsed, mistõttu on vaja kasutada spetsiaalseid lamedat-flööti või sarnaseid nelja-flöödiga puure. Aramiidkiudu (Kevlar®) ja epoksükomposiite, kuigi need pole nii kõvad kui süsinikkiud, on raske puurida, kui ei kasutata spetsiaalseid tööriistu, kuna kiud võivad kuluda või rebeneda, kui need pole epoksiidi sisseehitamisel puhtalt lõigatud. Välja on töötatud spetsiaalsed pesulõksu ja kalasabaotsaga puurid, et lõigata kiud enne puuritud august välja tõmbamist. Kui aga Kevlar® ja epoksiidsektsioonid asetatakse kahe metallsektsiooni vahele, võib kasutada tavalisi keerdtrelle.
II. Varustus
Komposiitmaterjalide puurimiseks kasutatakse pneumaatilisi tööriistu. Puurimootori vaba kiirus võib ulatuda kuni 20 000 pööret minutis. Komposiitide puurimise üldreegel on suurte kiiruste ja madala ettenihke (surve) kasutamine. Mootori etteande reguleerimisega puurimisseadmed tagavad parema aukude kvaliteedi võrreldes ilma selleta puurmootoritega. Soovitatav on kasutada puurijuhikuid, eriti paksemate laminaatide puhul.
Ärge kasutage komposiitkonstruktsioonide puurimiseks standardseid keerdpuure. Tavaline kiirteras- on vastuvõetamatu, kuna see muutub kohe tuhmiks, tekitab liigset kuumust ja põhjustab kihistumist, kiudude rebenemist ja vastuvõetamatut aukude kvaliteeti.
Süsinikkiu ja klaaskiu puurid on valmistatud teemant{0}}kaetud materjalidest või kõvakarbiidist, kuna kiud on väga kõvad ja standardsed kiirterasest (HSS) puurid ei kesta kaua.
Tavaliselt kasutatakse keerdtrelle, kuid kasutada saab ka Bradi punkttrelle. Kevlarkiud ei ole nii kõvad kui süsinikkiud ja mahutavad standardseid HSS-pure; aga aukude kvaliteet võib kahjustada saada. Eelistatud puuritüüp on sirp{2}}kujuline Klenk-puur, mis esmalt haardub kiududega ja seejärel lõikab neid, mille tulemuseks on parem aukude kvaliteet. Suuremaid auke saab lõigata teemant-kattega augusaagide või kärbslõikuritega, kuid kärbslõikureid tuleks kasutada ainult puurpressidel, mitte puurimootoritel. (Nagu on illustreeritud joonistel 85, 86 ja 87)
(Joonis 85) Klenk puur Kevlar® puurimiseks
(Joonis 86) Komposiitide puurimis- ja lõiketööriistad
(Joonis 87) Automaatne puurimine ja lõikamine
III. Kasutusprotseduurid ja ettevaatusabinõud
Komposiitpuurimismootorid töötavad vahemikus 2000–20 000 p/min ja madala ettenihkega. Eelistatakse puurmootoreid, mis on varustatud hüdrauliliste etteandekambrite või muud tüüpi etteande juhtimisega, kuna need piiravad puuri voolu komposiitmaterjalist välja, vähendades lõhkemiskahjustusi ja delaminatsiooni. Teiptoodetest valmistatud osad on eriti vastuvõtlikud purunemiskahjustustele, samas kui kangast valmistatud osad on sellele vähem vastuvõtlikud. Komposiitstruktuurid vajavad lõhkemise vältimiseks alusena metalllehti või -plaate. Komposiitkonstruktsioonides olevad augud puuritakse tavaliselt eelnevalt- väikese juhtauguga, seejärel suurendatakse teemant-kattega või karbiidpuuriga ja lõpuks hõõritakse karbiidist hõõritsaga lõpliku augu suuruseni.
Tagapuurimine Süsinikkiust -epoksiidsektsioonis oleva augu tagumine serv võib olla kulunud või kulunud läbi komposiidi tõmmatud metallipuru. See on levinum, kui osade vahel on lünki või kui metallilaastud on pigem lineaarsed kui killustatud. Tagasipuurimist- saab leevendada ettenihke ja kiiruse, tööriista geomeetria, detailide kinnitamise, lõpliku hõõrimise lisamise, nokkimispuuride või nende meetodite kombinatsiooni abil.
Komposiitdetailide puurimisel koos metallosadega võib metallosa määrata puurimiskiiruse. Näiteks kuigi titaan sobib korrosiooni seisukohalt süsinikkiud-epoksümaterjalidega, tuleb titaani metallurgiliste kahjustuste vältimiseks vähendada puurimiskiirust. Titaanisulamid puuritakse madalal kiirusel suure etteandekiirusega. Titaanile sobivad puurid ei pruugi sobida süsinikkiule või klaaskiule. Titaanpuurid on tavaliselt valmistatud koobalt-vanaadiumist, samas kui süsinikkiust puurid on valmistatud karbiidist või teemant-kattega, et pikendada puuri tööiga ja teha täpseid auke. Väikese läbimõõduga HSS-puure, nagu näiteks nr 40 puur, kasutatakse tavaliselt juhtaukude käsitsi puurimiseks nende suhteliselt madala hinna tõttu, mis kompenseerib nende piiratud eluea. HSS-puurid sobivad ainult ühe augu jaoks.
Kõige tavalisem probleem karbiidist tööriistade kasutamisel käsitsi puurimisel on tööriista kahjustused (eriti servade lõhkumine). Aeglase ja pideva ettenihkega terava puuriga saab läbi süsinikkiust-epoksiidi ja õhukese alumiiniumi teha augud tolerantsiga 0,1 mm (0,004 tolli), eriti kui kasutatakse puurijuhikut. Kõvad tööriistad võivad säilitada rangemad tolerantsid. Kui süsinikkiust-epoksiidi all olev struktuur on titaan, võib puur tõmmata titaankiud läbi süsinikkiud-epoksiidi, suurendades ava. Sellistel juhtudel võib ava läbimõõdu tolerantsi säilitamiseks olla vajalik viimane hõõritamine. Süsinikkiust{10}}epoksükomposiitstruktuuride augud nõuavad karbiidist hõõritsaid. Peale selle, kui hõõrits eemaldab rohkem kui 0,13 mm (0,005 tolli) läbimõõduga, vajab ava väljalaskeots piisavat tuge, et vältida pragude tekkimist ja delaminatsiooni. Toetuse võib anda aluskonstruktsioon või tagapinnale kinnitatud plaat. Tüüpilised hõõritamiskiirused on ligikaudu pooled puurimiskiirustest.
Lõikevedelikke üldiselt ei kasutata ega soovitata õhukeste (vähem kui 6,3 mm või 0,25 tolli paksuste) süsinikkiud-epoksüstruktuuride puurimiseks. Vaakumi kasutamine komposiitide puurimisel on hea tava, et vältida süsiniku tolmu vabalt hõljumist tööpiirkonnas.
IV. Puurimine
Kui sõlmedesse tuleb paigaldada tasapinnalised kinnitusdetailid, on komposiitkonstruktsioonide jaoks vajalik puurimine. Metallkonstruktsioonide puhul on tüüpilised meetodid 100-kraadise nihkega või pingutuspeaga kinnitusvahendid. Komposiitkonstruktsioonides kasutatakse kahte tüüpi kinnitusvahendeid: 100-kraadise pingutuspeaga kinnitused või 130-kraadise pingutuspeaga kinnitused. 130-kraadise pea eeliseks on see, et kinnituspea läbimõõt võib olla sama, mis 100-kraadise pingutuspea kinnitusel, samas kui pea sügavus on sama, mis 100-kraadise nihkepea kinnitusel. Komposiitdetailide tasapinnaliste kinnitusdetailide puhul on soovitatav konstrueerida puurimistööriist kontrollitud raadiusega augu ja vastuaugu vahele, et mahutada kinnitusdetaili pea{10}}varre lõikeraadius{11}}. Lisaks võib väljaulatuvate peakinnituste jaoks piisava vaba ruumi tagamiseks olla vaja faasimist või seibe. Olenemata kasutatavast pea tüübist tuleb komposiitstruktuuris ette valmistada sobiv süvistus või faasi.
Karbiiditööriistu kasutatakse süsikiud{0}}epoksüstruktuuride süvendite tootmiseks. Nendel süvistatavatel lõikuritel on tavaliselt metallidel kasutatavatega sarnased sirgjooned. Kevlar fiiber-epoksükomposiitide jaoks kasutatakse S--kujulist positiivset rehalõiketoru. Kui kasutatakse sirge flööti või süvistuslõikurit, võib lõigatud kevlari kiudude puhastamiseks pinnale kanda spetsiaalse paksu kleeplindiga, kuid see on vähem efektiivne kui S--kujuline flöötlõikur. Soovitatav on kasutada süvistustööriista, kuna see tagab parema kontsentrilisuse ava ja süvise vahel ning vähendab võimalikku tühikute tekkimist kinnitusdetaili all, mis on tingitud detaili asümmeetriast või delaminatsioonist.
Kasutage järjepidevate puuride loomiseks mikro-stop-vajutusmõõturit. Ärge süvendage sügavamale kui 70% pinnakihi sügavusest, kuna sügavamad süvistamised võivad vähendada materjali tugevust. Kui kasutate süvistustööriista, on oluline regulaarselt piloodi kulumist kontrollida, kuna kulumine võib vähendada ava ja süvistustööriista kontsentrilisust. See kehtib eriti ainult ühe lõiketeraga süvistustööriistade puhul. Süvistuslõikehammaste jaoks asetage juhtseade auku ja reguleerige lõikehambad maksimaalsele pöörete arvule, enne kui alustate lõikehammaste söötmist auku ja valmistute süvistamiseks lõikamiseks. Kui lõikehambad puutuvad kokku komposiitmaterjaliga enne puurimootori käivitamist, võib tekkida praht.
V. Lõikamisprotsessid ja ettevaatusabinõud
Metallidele mõeldud lõikeriistad on kas lühikese elueaga või tekitavad komposiitmaterjalidel kasutamisel kehvad lõikeservad. Komposiitide jaoks kasutatavad tööriistad sõltuvad lõigatavast komposiitmaterjalist. Komposiitide lõikamise üldreegel on suur kiirus aeglase etteandega.
Süsinikkiust tugevdatud plastid (CFRP): süsinikkiud on äärmiselt kõvad ja{0}}kiirterasest tööriistad kuluvad kiiresti. Enamiku kärpimis- ja lõikamistööde jaoks on teemantteradest parim valik. Lihvimist saab teha alumiiniumoksiidi või ränikarbiidi liivapaberi või abrasiivse lapiga. Ränikarbiidi eluiga on pikem kui alumiiniumoksiidil. Ruuteri otsad võivad olla valmistatud ka tahkekarbiidist või teemant{5}}kattega.
Klaaskiuga tugevdatud plast (GFRP): klaaskiud on sama kõvad kui süsinikkiud ja{0}}kiirterasest tööriistad kuluvad nende peal kasutamisel kiiresti. Klaaskiudude aukude puurimisel tuleks kasutada sama tüüpi ja sama materjali puuriterasid, mida kasutatakse süsinikkiudude puhul.
Aramiidkiuga (Kevlar®) tugevdatud plastid: aramiidkiud ei ole nii kõvad kui süsinik- ja klaaskiud ning kasutada saab -kiirterasest valmistatud tööriistu. Kiudude lõdvenemise vältimiseks aramiidkomposiitide servadel hoidke detaili enne lõikamist kindlalt kinni. Aramiidkomposiidid tuleb toetada plastikust tugiplaadiga. Aramiid ja tugiplaat tuleb lõigata üheaegselt. Parim lõikamismeetod aramiidkiudude jaoks on neid kõigepealt pingutada ja seejärel lõigata. Seal on spetsiaalse kujuga lõikur, mis suudab kiududest kinni haarata ja need seejärel lõigata. Kevlari kanga või prepregmaterjalide lõikamiseks kääride kasutamisel peab üks pool olema lõiketeradega ja teine sakilise või soonelise pinnaga. Need hammastused takistavad materjali libisemist. Kasutage alati teravaid lõiketeri, kuna need võivad kiudude kahjustusi vähendada. Pärast kasutamist puhastage kääride sakid koheselt, et vältida kõvenemata vaigu põhjustatud kahjustusi.
Tööriistade ja seadmete kasutamisel kandke alati kaitseprille ja muid kaitsevahendeid.
VI. Lõikeseadmed
Lintsaag on hooldustöökodades kõige sagedamini kasutatav seade komposiitide lõikamiseks. Soovitatav on kasutada karbiid-otsaga või teemant-kattega hammasteta teri. Tüüpilised hammastega terad ei kesta kaua, kui neid kasutatakse süsinikkiu või klaaskiu lõikamiseks. Nagu on näidatud [Joonis 88], saab komposiitdetailide kärpimiseks kasutada pneumaatilisi ja käsitsi tööriistu, nagu ruuterid, toasaed, stantslihvijad ja lõikekettad. Karbiid-otsaga või teemant{8}}kattega tööriistad tagavad parema viimistluse ja pikema eluea. Professionaalsete valikute hulka kuuluvad ultraheli-, veejoa- ja laserlõikusmasinad. Seda tüüpi seadmed on arvjuhtimisega (NC) ja tagavad suurepärase servade ja aukude kvaliteedi. Veejoaga lõikemasinaid ei saa kasutada kärgstruktuuridel, kuna need juhivad osadesse vett. Ärge kunagi lõigake midagi komposiitmaterjalide jaoks, kuna muud materjalid võivad komposiite saastada.
(Joonis 88) Lintsaag
Preprege saab lõigata (CNC) Gerberi lõikelaua abil. Selle seadme kasutamine kiirendab lõikamisprotsessi ja optimeerib materjalikasutust. Disainitarkvara suudab arvutada, kuidas lõigata keeruliste kujundite kihte. Nagu on näidatud joonisel 89:
:
(Joonis 89) Gerberi lõikelaud
Jätkub
Allikas "Composites Frontier" avalik veebisait