Mecanizado CNC de composite
El mecanizado CNC se está popularizando cada vez más en la industria manufacturera gracias a su capacidad para procesar una amplia gama de materiales. Permite la creación de piezas precisas de diferentes materiales a partir de un modelo 3D.
Algunos materiales típicos en proyectos de mecanizado CNC incluyen metales y aleaciones, plásticos y compuestos. Si analiza la tendencia de los materiales, después del metal y el plástico, los compuestos son los materiales más comunes en los proyectos de mecanizado CNC. Este artículo trata sobre el mecanizado CNC de materiales compuestos. Cubriremos el propiedades de los compuestos, circunstancias para el mecanizado de compuestos, aplicaciones y mucho más.
Relacionados: Materiales comunes para mecanizado CNC
¿Qué son los compuestos?
Los composites son materiales hechos de una combinación de dos o más materiales de diferentes propiedades. La combinación de materiales con distintas propiedades físicas y mecánicas crea un nuevo material con propiedades únicas (Ngo, 2020).
Compuesto = material base (matriz) + fibra (material de refuerzo)
Sin embargo, también puede contener otros aditivos y rellenos para personalizar las propiedades requeridas y obtener una mejor acabado de la superficie.
Fibra de carbono compuesta
El propósito del fundamento de combinar diferentes tipos de metal está relacionado con mejorar la resistencia, la rigidez, la resistencia al calor y otras propiedades.
Por ejemplo, combinar cerámica con hierro fundido aumenta la resistencia al calor y la fuerza, y el nuevo material formado por la combinación será superior al material principal en muchos aspectos.
Hay cuatro tipos de compuestos que se utilizan con frecuencia en el mecanizado CNC.
- Compuestos de madera: Contrachapado
- Plásticos reforzados: fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra textil y más
- Compuestos de matriz metálica: Fibras continuas, carburo de silicio, grafito, etc.
- Compuestos de matriz cerámica: alúmina, mullita o alúmina sílice, calcio-alúmina y más.
¿Cuáles son las propiedades de los compuestos?
Los compuestos ofrecen resistencia a la corrosión, una alta relación resistencia-peso, transparencia de radar, no magnéticos, mantenimiento sencillo, durabilidad, consolidación de piezas, consistencia dimensional, superficie personalizada y muchas otras propiedades. Analicemos las propiedades significativas con más detalle.
- Alta resistencia mecánica
Si considera el peso de los compuestos, son materiales demasiado fuertes. Puede entenderlo con el ejemplo de la fibra de carbono, que ofrece cuatro veces más resistencia que el acero dulce. Sin embargo, la resistencia de los compuestos particulares depende en gran medida de sus materiales constituyentes.
- Resistencia al fuego y retardante
La cerámica y otros materiales compuestos estrechamente relacionados son altamente resistentes al fuego. Los aditivos en los compuestos, como el trióxido de antimonio, crean dióxido de carbono cuando se inicia un incendio y evitan que se queme. Además, son útiles para la cura post-ignición.
- Resistencia al impacto
Una combinación de diferentes materiales hace que los compuestos sean extremadamente resistentes a los golpes y las fuerzas de alto impacto. Puede soportar los impactos rápidos sobre el material sin sacrificar las propiedades mecánicas y la rotura.
- Resistencia química
Los compuestos resisten la invasión de una amplia gama de ácidos, álcalis y otros productos químicos junto con fuertes capacidades de resistencia a la intemperie. Se basa principalmente en la resina utilizada en el proceso de producción. Como resultado, los materiales compuestos se utilizan para fabricar instalaciones de almacenamiento de productos químicos, tuberías, embudos, conductos, recipientes a presión y carrocerías de automóviles.
- Aislamiento electrico
Los compuestos son excelentes aislantes eléctricos que resisten la energía eléctrica de alto voltaje sin quemarse ni sufrir daños menores. Si examina los lados de la aplicación, verá que la mayoría de los aislamientos eléctricos utilizados en sistemas de calefacción, incluidos hornos, equipos de endurecimiento industrial y muchos más, emplean compuestos.
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Proceso de mecanizado CNC con composites
El procesamiento de compuestos con operaciones de mecanizado CNC difiere del metal, las aleaciones y los plásticos. Los elementos reforzados lo hacen altamente abrasivo. Además, la estructura anisotrópica y no homogénea es responsable de las dificultades de mecanizado.
Por lo tanto, es crucial considerar varias circunstancias de mecanizado para convertir el modelo 3D en piezas compuestas funcionales sin dañar la pieza de trabajo ni las herramientas de corte.
- Composición de materiales
Las propiedades de un compuesto en particular, incluida la maquinabilidad, giran en torno a sus materiales constituyentes, y es necesario conocer estos componentes antes de procesar la pieza de trabajo compuesta. ¿Qué metal, plástico, cerámica o aditivos se incluyen en los compuestos y cuáles son las propiedades originales de estos constituyentes?
- Material de la herramienta
El material de herramientas de corte influye en su vida útil. Elegir el material de herramienta adecuado es fundamental para evitar daños físicos a la pieza de trabajo y el desgaste de la herramienta. Las herramientas regulares de acero al carbono o carburo pueden mecanizar los compuestos. Sin embargo, deben cambiarse con frecuencia ya que sufrirán una gran cantidad de desgaste y afectar la precisión de mecanizado.
La mejor técnica para evitar estos problemas y garantizar la precisión de la producción es utilizar herramientas de diamante veteado. Las puntas de diamante policristalino (PCD) pueden ofrecer resultados de calidad al fresar y tornear materiales compuestos.
- Considere la herramienta-geometría
La acumulación de virutas con la pieza de trabajo es otro problema al trabajar con materiales compuestos, que se puede evitar aplicando herramientas afiladas. Además, las herramientas con ángulos de inclinación positivos altos pueden realizar cortes nítidos y limpios de manera eficiente al mismo tiempo que generan menos calor.
- Cortadores helicoidales para recortar.
- Fresas para ranurar y embolsar.
- Brocas de diamante (con punta modificada) para taladrado y biselado.
- Asegure la sujeción perfecta de la herramienta
El portaherramientas es otro elemento fundamental para el mecanizado CNC compuesto para evitar el riesgo de que la herramienta se salga. Se recomienda utilizar un mandril hidráulico con pomo de retención, que equilibra el conjunto de mecanizado.
- Use refrigerantes apropiados
La unión de virutas con la pieza de trabajo es bastante común durante el procesamiento de compuestos con tecnología CNC. Las virutas pueden acumular calor y dañar las herramientas, y es necesario usar el refrigerante adecuado para abordar este problema.
Los refrigerantes ordinarios, como el agua y el aceite, pueden disipar el calor, pero el problema es que pueden absorber estos refrigerantes y provocar el hinchamiento de la pieza de trabajo. Por lo tanto, es mejor aplicar el lubricante o la pistola de aire como refrigerante. Otra solución es la instalación de sistemas de enfriamiento criogénico junto con la máquina CNC.
Para obtener un mejor acabado y aumentar la vida útil de la herramienta, avance la pieza de trabajo compuesta en la dirección de rotación de la herramienta. fresado convencional. Facilitará la máxima profundidad de corte, utilizará la longitud total de la ranura y mantendrá la estabilidad.
Además, asegúrese de que la herramienta esté completamente acoplada con la pieza de trabajo y que no haya desviación.
- Velocidad de corte y avance
El mecanizado de compuestos puede ser un desafío sin la velocidad de corte y la velocidad de avance adecuadas. Se recomienda utilizar velocidades de corte y avances altos para que el proceso sea más fácil y eficaz.
- Velocidad de corte: 550 a 760 metros/minuto o 0.076 a 4.57 mm/diente
- Velocidad del husillo: por encima de 15000 RPM
Además, estos parámetros deben cambiarse siguiendo el proceso de mecanizado CNC particular y el tipo de compuesto. Por ejemplo, si el compuesto es demasiado sólido, reduzca la velocidad del husillo en un tercio, incluso menos que esto para taladrar.
Ventajas y desventajas del mecanizado CNC de materiales compuestos
El procesamiento de compuestos para crear piezas funcionales tiene varios beneficios. Se puede personalizar de acuerdo con las propiedades requeridas para el uso final. Piezas con la geometría compleja se puede crear a precios competitivos con alta precisión dimensional.
Sin embargo, trabajar con materiales compuestos puede ser un desafío, ya que exige herramientas especializadas y diversas circunstancias de mecanizado.
Aplicaciones del mecanizado CNC de materiales compuestos
Pieza compuesta mecanizada CNC
Usted es consciente de las ventajas de convertir los materiales compuestos en piezas y productos funcionales, ya que en este artículo ya hemos cubierto una variedad de propiedades de los compuestos.
Profundicemos más en las aplicaciones del mecanizado CNC compuesto.
| Experiencia | Aplicaciones |
| Aeroespacial | Alas, fuselajes, mamparos, reflectores solares, puertas de compartimiento de motores, álabes de turbinas, álabes de ventiladores, ejes de rotores, etc. |
| Motorium | Paneles, marcos, colectores de admisión de aire, carcasas de batería, parachoques, interior, escudo térmico, eje de transmisión, chasis, panel deslizante, guardabarros y otras partes. |
| Energía | Sistema de almacenamiento de hidrógeno, partes de turbinas eólicas, Construcción: puertas, paneles de pared, techos, marcos de ventanas y más. |
| Gas de petróleo | Refinerías de petróleo y gas, instalaciones de tratamiento de agua, rejillas, ductos, campanas, gabinetes de bombas, etc. |
| Deportacion | Balística y piezas de armas, drones aéreos, vehículos de lanzamiento, carrocerías de vehículos militares, piezas de submarinos, etc. |
| Electricidad y electronica | Aparamenta, controles de motor, aisladores de separación, partes del sistema de control, disyuntores, protectores de arco, bloques de terminales, tableros de terminales, componentes de iluminación y más. |
| Marine | Cascos de barcos, mamparos, accesorios de tubería, revestimientos, depuradores y muchos más. |
| Deportes | Tablas de surf, tablas de tenis de mesa, raquetas de tenis, listones, cañas de pescar, bates de béisbol, palos de hockey, ejes de postes, etc. |
Recapitulación
Los compuestos son materiales de ingeniería versátiles que ofrecen flexibilidad de diseño y economía de fabricación para diversos Mecanizado de precisión CNC proyectos. Se pueden mecanizar diferentes tipos de compuestos y pueden convertir modelos 3D complejos en piezas funcionales utilizando tecnología CNC. Tiene propiedades excepcionales y proporciona la ventaja para la personalización de propiedades físicas, mecánicas y químicas según la aplicación final.
El mecanizado preciso de compuestos implica varias consideraciones, como el material de la herramienta, la geometría de la herramienta, la sujeción de una pieza de trabajo y muchas más. Puede resultar confuso seleccionar los criterios de mecanizado perfectos para su proyecto. Pero no te preocupes; ProleanTech puede aclarar toda su incertidumbre y ofrecer el mejor resultado. Contamos con ingenieros expertos para ayudarlo a encontrar la mejor geometría y variables para su proyecto.
Más información: Mecanizado de zinc: aleaciones, procesos y aplicaciones
FAQ’s
¿Cuáles son los compuestos comunes utilizados en el mecanizado CNC?
Los compuestos más populares utilizados en el mecanizado CNC incluyen compuestos de matriz metálica, fibra de carbono, cerámica, plásticos reforzados, polímeros reforzados con fibra y fibra de vidrio.
¿Qué propiedades hacen que los compuestos sean materiales de ingeniería populares?
Los compuestos son un material de ingeniería popular que ofrece una excelente resistencia mecánica, resistencia al impacto, aislamiento térmico, resistencia eléctrica, resistencia química y a la intemperie, retardante de fuego y muchas más propiedades.
¿Es fácil procesar composites con una máquina CNC?
Puede ser un desafío procesar compuestos con herramientas comunes y circunstancias de mecanizado, pero se puede hacer teniendo en cuenta los diversos criterios. Lo mejor sería elegir una herramienta específica, geometría, velocidad de corte, velocidad de avance y refrigerantes perfectos.
¿Cuáles son las aplicaciones del mecanizado CNC de composites?
Las piezas compuestas mecanizadas por CNC son aplicables en las industrias automotriz, aeroespacial, de construcción, marina, energía, petróleo y gas, eléctrica, electrónica, deportes, energía y muchas más.
Bibliografía
- (2019). Mecanizado de compuestos: 10 consejos para mejorar la vida útil de la herramienta y la calidad de la pieza. SANDVIK Coromart, de https://www.sandvik.coromant.com/.
- Ngo, T. (2020). Introducción a los Materiales Compuestos. ResearchGate.
¡Artículo fascinante! Me intrigaron los desafíos y técnicas específicos mencionados para el mecanizado CNC de compuestos. ¿Podría explicarnos en qué se diferencian estas técnicas cuando se trata de materiales compuestos especialmente resistentes?
¡Gracias por su interés! Sí, el mecanizado de compuestos resistentes requiere técnicas especializadas. Normalmente, esto implica seleccionar los materiales de herramientas adecuados, ajustar las velocidades de corte y utilizar geometrías específicas para gestionar la abrasividad y la dureza de estos materiales de forma eficaz.
Ha mencionado que la velocidad de corte para composite es de 550 a 760 metros/minuto o de 0.076 a 4.57 mm/diente.
y velocidad del husillo superior a 15000 RPM. ¿Funciona eso en todos los condicionados?
Ese es el rango general, los parámetros exactos que necesita fijar durante el mecanizado de compuestos dependen de varios factores, tipo de compuesto, acabado requerido, tipo de corte, etc.
¿Cuánto cuesta el mecanizado de fibra de carbono?
Rokatera, depende de varios factores, desde la complejidad hasta la precisión. ¿Puedes subir el diseño y solicitar la cotización para saber cuánto cuesta tu proyecto específico?
¿Somos una pequeña empresa que trabaja en fresado micro CNC? ¿Siempre nos enfrentamos a un rápido desgaste de las herramientas durante el mecanizado de fibra de carbono? ¿Cuáles podrían ser los motivos?
YAMA,
El rápido desgaste de las herramientas durante el mecanizado de fibra de carbono puede atribuirse a varios factores. En primer lugar, la naturaleza abrasiva de las fibras de carbono puede desgastar rápidamente las herramientas de corte, especialmente si no están hechas de materiales suficientemente duros como el diamante o el diamante policristalino (PCD). Además, la geometría inadecuada de la herramienta y los parámetros de corte incorrectos, como la velocidad y el avance, pueden exacerbar el desgaste y reducir la vida útil de la herramienta.