Cómo evitar la delaminación compuesta con cortadores de compresión

Los composites son un grupo de materiales compuestos por al menos dos constituyentes únicos que, cuando se combinan, producen propiedades mecánicas y físicas favorables para una amplia gama de aplicaciones. Estos materiales suelen contener un ingrediente aglutinante, conocido como matriz, lleno de partículas o fibras llamadas refuerzos. Los compuestos se han vuelto cada vez más populares en las industrias aeroespacial, automotriz y de artículos deportivos porque pueden combinar la resistencia del metal, el peso ligero del plástico y la rigidez de la cerámica.

Desafortunadamente, los materiales compuestos presentan algunos desafíos únicos para los maquinistas. Muchos compuestos son muy abrasivos y pueden reducir considerablemente la vida útil de la herramienta, mientras que otros pueden derretirse y quemarse si la generación de calor no se controla adecuadamente. Incluso si se evitan estos posibles problemas, la herramienta incorrecta puede dejar la pieza con otros problemas de calidad, incluida la deslaminación.

Si bien los compuestos como G10 y FR4 se consideran "fibrosos", los compuestos también pueden tener "capas", como láminas laminadas de PEEK y aluminio. Los compuestos en capas son vulnerables a la delaminación, cuando las capas del material se separan por las fuerzas de corte de una herramienta. Esto produce piezas estructuralmente menos sólidas, anulando el propósito de las propiedades combinadas del material en primer lugar. En muchos casos, un solo orificio deslaminado puede resultar en una pieza desechada.

Uso de fresas de extremo con cortador de compresión en materiales compuestos

Los materiales compuestos generalmente se mecanizan con fresas de extremo de corte de metal estándar, que generan exclusivamente fuerzas de corte hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de si tienen geometría de flauta derecha o izquierda. Estas fuerzas unidireccionales causan delaminación (Figura 1).

Por el contrario, los cortadores de compresión están diseñados con canales de corte hacia arriba y hacia abajo. La parte superior de la longitud de corte, la más cercana al vástago, tiene una espiral hacia la izquierda que empuja las virutas hacia abajo. La parte inferior de la longitud de corte, la más cercana al final, tiene una espiral hacia la derecha, lo que hace que las virutas suban. Al cortar, las direcciones opuestas de los canales generan fuerzas contrarrestantes de corte hacia arriba y hacia abajo. Las fuerzas de corte opuestas estabilizan la eliminación de material, lo que comprime las capas compuestas y combate la delaminación en la parte superior e inferior de una pieza de trabajo (Figura 2).

Dado que los cortadores de compresión no levantan ni presionan la pieza de trabajo, dejan un excelente acabado en compuestos en capas y materiales livianos como la madera contrachapada. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las fresas de compresión son adecuadas específicamente para el perfilado, ya que los beneficios de la geometría de corte hacia arriba y hacia abajo no se utilizan en las operaciones de ranurado o hundimiento.

Algo tan simple como elegir una herramienta adecuada para un material compuesto específico puede tener efectos significativos en la calidad de la pieza final. Considere utilizar herramientas optimizadas para diferentes compuestos y operaciones o aprenda a seleccionar la broca adecuada para perforar compuestos.