Quais são as melhores ferramentas de corte de compósitos para materiais compósitos modernos?

Irvine, Califórnia, E.U.A. - Mannheim, Alemanha

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Quais são as melhores ferramentas de corte de compósitos para materiais compósitos modernos?

Em várias indústrias modernas, como a aeroespacial, automóvel, energia renovável e artigos desportivos, existe uma grande dependência da utilização de materiais compósitos avançados, como polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRP), fibra de vidro, Kevlar e laminados híbridos. Estes materiais têm rácios de resistência/peso muito elevados, resistem bem à corrosão e permitem uma boa flexibilidade de conceção, mas a sua maquinagem representa um grande desafio. As suas fibras, que são muito duras e abrasivas, a sua construção em camadas e a sua tendência para a delaminação exigemferramentas de corte de materiais compósitos especialmente concebidas para proporcionar a precisão e a durabilidade necessárias.

A escolha de ferramentas de corte adequadas é fundamental não só para obter cortes agradáveis e precisos, mas também para conseguir que as ferramentas durem mais tempo, menos desperdícios e uma melhor eficiência de produção. Seguem-se os melhores tipos de ferramentas e tecnologias atualmente disponíveis para a maquinagem dos materiais compósitos actuais.

1. Ferramentas de corte com revestimento de diamante: O Padrão da Indústria para Compósitos Abrasivos

Os revestimentos de diamante, especialmente os revestimentos de diamante policristalino (PCD) e de deposição química de vapor (CVD), são os padrões para a maquinagem de precisão dos compósitos modernos.

As ferramentas com revestimento de diamante são as melhores devido às seguintes razões.

• A dureza extrema desafia o desgaste causado pelas fibras de carbono e de vidro.

• A excelente resistência ao calor permite que as ferramentas funcionem de forma consistente mesmo a velocidades de rotação muito elevadas.

• Arestas de corte ultra-afiadas que evitam a delaminação e o desgaste devido ao corte a laser.

• A vida útil da ferramenta é longa, o que é uma grande diferença em relação ao metal duro em aplicações de alta demanda.
  

Melhores utilizações

• Corte de componentes CFRP

• Laminados de grau aeroespacial

• Maquinação automatizada de grande volume
  

Para os fabricantes que utilizam ferramentas de corte CNC , as tupias, brocas e fresas de topo com revestimento de diamante são indispensáveis quando a precisão e a longevidade são importantes.

2. Ferramentas de Diamante Policristalino (PCD): Ferramentas de Corte de Alto Desempenho para Produção de Alto Volume

As ferramentas PCD são projetadas pela sinterização de partículas de diamante em uma massa sólida, produzindo uma aresta de corte incrivelmente durável. Elas se enquadram na categoria de ferramentas de corte de alto desempenho, especialmente em aplicações onde o material da peça de trabalho desgasta rapidamente as fresas tradicionais.

Vantagens

• Excelente resistência ao desgaste em ambientes abrasivos
  

• Acabamento superficial consistente durante longos ciclos de produção
  

• Geometrias de ferramenta personalizadas para corte sem delaminação
  

Aplicações

As ferramentas de corte PCD são excelentes em:

• Componentes estruturais aeroespaciais

• Maquinação de pás de turbinas eólicas

• Painéis de carroçaria em fibra de carbono para automóveis
  

A sua rigidez e longevidade tornam-nas ideais para células de maquinação robótica e linhas CNC automatizadas, onde as mudanças de ferramentas devem ser minimizadas.

3. Ferramentas de metal duro com revestimentos avançados: A opção económica

Embora as ferramentas diamantadas sejam soluções de primeira qualidade, as ferramentas de metal duro com revestimento continuam a ser amplamente utilizadas para maquinação de menor volume ou de materiais mistos. Os revestimentos modernos, como TiAlN, TiCN e DLC (carbono tipo diamante), oferecem maior resistência ao desgaste e estabilidade de corte.

Vantagens

• Mais económico do que o PCD ou o diamante CVD
  

• Bom desempenho em compósitos mais macios
  

• Resistente à acumulação e geração de calor
  

São especialmente úteis em oficinas que maquinam materiais compósitos de forma intermitente e que pretendem um equilíbrio entre desempenho e custo.

4. Tupias de rebarba para fibra de vidro e compósitos macios

As tupias para materiais compósitos do tipo rebarba consistem em múltiplas arestas de corte caneladas que se destinam a esmerilar em vez de cortar fibras. Esta ação de esmerilagem mantém as fibras presas ao material e, por conseguinte, conduz a uma qualidade de superfície muito boa em materiais específicos.

Utilização excecional

• Folhas de fibra de vidro

• Tipos de favo de mel

• Plásticos reforçados com fibras curtas

As fresas de rebarba têm as vantagens acima referidas, mas não são tão duráveis como os diamantes. No entanto, continuam a proporcionar um corte limpo e são compatíveis com as configurações de maquinagem CNC.

5. Tupias de compressão para arestas limpas e sem delaminação

As tupias de compressão têm geometrias de flauta diferentes (a parte inferior tem corte ascendente enquanto a parte superior tem corte descendente) e comprimem as camadas compostas para dentro ao cortá-las.

Vantagens

• A delaminação e o desgaste são grandemente reduzidos

• Os materiais laminados têm melhor qualidade de arestas

• As peças compostas acabadas podem ser cortadas na perfeição

Isto é particularmente útil no caso dos painéis laminados de CFRP que se destinam a ser utilizados nos sectores da aeronáutica e dos desportos motorizados.

6. Brocas de metal duro com otimização da geometria da ponta

A perfuração de materiais compósitos pode levar a delaminação, estilhaçamento e quebra de fibras se forem utilizadas ferramentas incorrectas. Atualmente, as brocas de metal duro destinadas a materiais compósitos têm várias vantagens que brocas de metal duro destinadas a materiais compósitos têm:

Geometria da ponta

Pontas com ângulos duplos

Arestas para quebra de aparas

Vantagens

• Menos desgaste no lado de saída

• Diâmetros de furo mais precisos

• A qualidade do furo é melhor

Ao serem utilizadas com as ferramentas de corte CNC automatizadas, estas brocas podem criar furos de qualidade aeroespacial que cumprem os requisitos de tolerância mais rigorosos. 

7. Ferramentas de corte com quebra-cavacos e serrilhadas para redução do calor

A maquinagem de materiais compósitos não é como o processo tradicional de corte de metal, uma vez que não produz aparas de metal; os principais subprodutos são fibras e poeiras. A utilização de arestas serrilhadas ou de quebra-cavacos nas ferramentas ajuda a dividir as fibras em partículas minúsculas, o que, por sua vez, leva a uma menor acumulação de calor e evita o bloqueio da ferramenta.

Porque é que são importantes

• Redução do impacto térmico na aresta de corte

• Menores custos de substituição da ferramenta

• Maior eficiência global de corte

Estas ferramentas específicas encontram uma aplicação máxima na maquinagem de pilhas de compósitos espessos ou materiais ricos em resina que são susceptíveis de aderir às fresas padrão.

8. Ferramentas de corte por ultra-sons: A alternativa avançada

A maquinagem por ultra-sons está a tornar-se cada vez mais preferida pela sua capacidade de cortar materiais duros utilizando muito pouca força. A ferramenta executa movimentos vibratórios a frequências ultra-sónicas, o que reduz em grande medida a fricção.

Vantagens

• Arestas mais limpas, quase sem delaminação e com uma aderência perfeita

• Menor desgaste da ferramenta

• Corte de precisão de compósitos frágeis

No entanto, os sistemas de ultra-sons são dispendiosos, mas são o futuro da maquinação de compósitos em aplicações que requerem a máxima precisão.

Escolher a melhor ferramenta para o seu material compósito

A seleção das ferramentas de corte de compósitoscorretas depende muito do compósito específico que está a ser maquinado:

Os materiais compósitos contemporâneos requerem soluções de maquinação de vanguarda. Independentemente de serem utilizadas ferramentasde corte de alto desempenho sob a forma de ferramentas revestidas a diamante, PCD ou CVD, através de ferramentas automatizadas de alta velocidade CNC, ou de corte manual, a seleção dessas ferramentas de corte de alto desempenho - desde ferramentas revestidas a diamante, PCD a fresas de compressão e fresas ultra-sónicas - garantirá os melhores resultados. As ferramentas mais adequadas têm uma vida útil mais longa, são as melhores a suportar o calor e são moldadas de acordo com as caraterísticas físicas peculiares dos compósitos. No processo de utilização deferramentas de corte de compósitos, os fabricantes não só duplicam a sua produtividade e precisão, como também beneficiam de uma melhor qualidade das peças e de custos de ferramentas reduzidos a longo prazo.