Quelles sont les difficultés liées à l'usinage de petits trous de matériaux composites en fibre de carbone

Quelles sont les difficultés liées à l'usinage de petits trous de matériaux composites en fibre de carbone

Le matériau composite en fibre de carbone est un matériau composite avancé présentant les caractéristiques de légèreté, de haute résistance et de résistance à la corrosion. Il est désormais largement utilisé dans divers domaines tels que l’automobile, les industries médicales haut de gamme, industrielles et militaires. Bien que les matériaux composites en fibre de carbone aient d'excellentes performances, le traitement secondaire est relativement difficile, en particulier lors du perçage de trous sur des matériaux composites en fibre de carbone.

Lors du traitement de petits trous dans des matériaux composites en fibre de carbone, il s'avère que les matériaux composites en fibre de carbone perforés sont sujets à la déchirure, au délaminage et à un aspect irrégulier autour des trous. Comme on le sait, les difficultés d'élimination des copeaux et de dissipation de la chaleur de coupe lors de l'usinage de petits trous peuvent détériorer davantage l'environnement des matériaux composites en fibre de carbone lors de l'usinage de petits trous, exacerber le degré de dommages d'usinage et rendre difficile la garantie de la qualité et de la précision de l'usinage. . Ci-dessous, nous présenterons en détail quelques problèmes courants et difficultés techniques des matériaux composites en fibre de carbone dans l'usinage de petits trous : blocage et usure importants des outils. Afin de garantir l'efficacité de l'usinage, le perçage de petits trous utilise généralement des vitesses d'outil plus élevées. Dans le même temps, en raison de l'hétérogénéité des matériaux composites en fibre de carbone, la fibre de carbone et la résine agissent alternativement sur le tranchant de l'outil à des vitesses de coupe plus élevées pendant l'usinage. Les fibres de carbone à haute dureté et résistantes à l'usure ont un effet d'érosion sévère sur outils de coupe, provoquant des températures élevées dans la zone de coupe. La résine à faible conductivité thermique concentre la chaleur dans une petite zone proche du tranchant de l'outil, ce qui entraîne une usure importante de la face arrière de l'outil.

L'usure sévère des outils affecte la forme, la précision dimensionnelle et la qualité de surface des produits traités. La faible durée de vie des outils entraîne un remplacement et un meulage fréquents, ce qui augmente également le coût de traitement des matériaux composites. Les matériaux composites en fibre de carbone présentant une température de coupe élevée et de graves dommages de traitement sont formés en stratifiant des préimprégnés de fibre de carbone dans différentes directions de pose, qui présentent une anisotropie significative et une faible résistance intercouche, qui ne sont pas propices au traitement. De plus, le petit diamètre du petit trou entraîne un espace pour les copeaux insuffisant, ce qui rend difficile l'élimination des copeaux pendant le processus d'usinage. L'humidité peut provoquer une dégradation des propriétés de la matrice et de l'interface, ainsi qu'une plastification du matériau de la matrice. Le liquide de refroidissement n'est généralement pas utilisé lors de l'usinage. Par conséquent, la température de coupe de l’usinage de petits trous est supérieure à celle de l’usinage de trous de taille conventionnelle. Les résines ayant une mauvaise résistance à la chaleur (généralement à une température de résistance à la chaleur de (200-300) degré) ont tendance à ramollir ou même à brûler sous l'action de la chaleur de coupe. Une température élevée réduit considérablement la force de liaison de la résine, conduisant à un décollement à l'interface avec les fibres de carbone et entre les stratifiés composites, exacerbant ainsi les dommages tels que les bavures, le délaminage et la déchirure.

Les petits outils de coupe ont une faible rigidité et de grandes erreurs de formation et de positionnement des trous. En raison de la faible rigidité des petits forets, ils ont tendance à se briser sous l’effet des forces de coupe et des vibrations des machines-outils. L'outil de coupe est sujet à la flexion et à la déformation, ce qui affecte sérieusement la précision de la position de perçage ainsi que la précision de la taille et de la forme du trou pendant le processus de perçage. De plus, en raison de l'anisotropie des matériaux composites, il existe une différence significative dans les coefficients physiques thermiques entre les matériaux longitudinaux (c'est-à-dire dans le sens parallèle des fibres) et transversaux (c'est-à-dire dans le sens vertical des fibres), ce qui entraîne des changements inégaux dans la taille des pores pendant le forage et la formation de trous elliptiques. Les changements drastiques de température pendant le traitement peuvent provoquer la formation de trous coniques lors du traitement des matériaux composites.

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