Comment éviter le délaminage composite avec les fraises à compression

Les composites sont un groupe de matériaux constitués d'au moins deux constituants uniques qui, lorsqu'ils sont combinés, produisent des propriétés mécaniques et physiques favorables à un large éventail d'applications. Ces matériaux contiennent généralement un ingrédient liant, appelé matrice, rempli de particules ou de fibres appelées renforts. Les composites sont devenus de plus en plus populaires dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et des articles de sport, car ils peuvent combiner la résistance du métal, la légèreté du plastique et la rigidité de la céramique.

Malheureusement, les matériaux composites présentent des défis uniques pour les machinistes. De nombreux composites sont très abrasifs et peuvent réduire considérablement la durée de vie de l'outil, tandis que d'autres peuvent fondre et brûler si la génération de chaleur n'est pas correctement contrôlée. Même si ces problèmes potentiels sont évités, le mauvais outil peut laisser la pièce avec d'autres problèmes de qualité, y compris le délaminage.

Alors que les composites tels que G10 et FR4 sont considérés comme "fibreux", les composites peuvent également être "en couches", comme les feuilles laminées de PEEK et d'aluminium. Les composites stratifiés sont vulnérables au délaminage, lorsque les couches du matériau sont séparées par les forces de coupe d'un outil. Cela donne des pièces moins structurellement saines, ce qui va à l'encontre de l'objectif des propriétés combinées des matériaux en premier lieu. Dans de nombreux cas, un seul trou délaminé peut entraîner la mise au rebut d'une pièce.

Utilisation de fraises à coupe à compression dans les matériaux composites

Les matériaux composites sont généralement usinés avec des fraises à métaux standard, qui génèrent exclusivement des efforts de coupe vers le haut ou vers le bas, selon qu'elles ont une géométrie de cannelure à droite ou à gauche. Ces forces unidirectionnelles provoquent un délaminage (Figure 1).

À l'inverse, les fraises à compression sont conçues avec des cannelures à la fois vers le haut et vers le bas. La partie supérieure de la longueur de coupe, la plus proche de la tige, a une spirale à gauche, forçant les copeaux vers le bas. La partie inférieure de la longueur de coupe, la plus proche de l'extrémité, a une spirale à droite, forçant les copeaux vers le haut. Lors de la coupe, les directions opposées des cannelures génèrent des forces de coupe vers le haut et vers le bas qui s'opposent. Les forces de coupe opposées stabilisent l'enlèvement de matière, ce qui comprime les couches composites, luttant contre le délaminage sur le dessus et le dessous d'une pièce (Figure 2).

Étant donné que les fraises à compression ne tirent pas vers le haut ou n'appuient pas sur une pièce, elles laissent une excellente finition sur les composites en couches et les matériaux légers comme le contreplaqué. Il est important de noter, cependant, que les fraises à compression sont spécifiquement adaptées au profilage, car les avantages de la géométrie de coupe vers le haut et vers le bas ne sont pas utilisés dans les opérations de rainurage ou de plongée.

Quelque chose d'aussi simple que de choisir un outil adapté à un matériau composite spécifique peut avoir des effets significatifs sur la qualité de la pièce finale. Envisagez d'utiliser des outils optimisés pour différents composites et opérations ou apprenez à sélectionner le bon foret pour la fabrication de trous composites.