Prévenir le délaminage des composites avec fraises à compression : techniques expertes

Les composites sont un groupe de matériaux composés d'au moins deux constituants uniques qui, quand combinés, produisent des propriétés mécaniques et physiques favorables pour une large gamme d'applications. Ces matériaux contiennent généralement un ingrédient liant, connu sous le nom de matrice, rempli de particules ou fibres appelées renforts. Les composites sont devenus de plus en plus populaires dans les industries aérospatiale, automobile et 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 aux machinistes. Beaucoup de composites sont très abrasifs et peuvent sévèrement réduire 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, incluant le délaminage.

Alors que les composites tels que G10 et FR4 sont considérés comme « fibreux », les composites peuvent aussi être « en couches », tels que des feuilles stratifiées de PEEK et d'aluminium. Les composites en couches sont vulnérables au délaminage, quand les couches du matériau sont séparées par les forces de coupe de l'outil. Cela rend les pièces moins structuralement solides, défaisant le but des propriétés de matériau combinées en premier lieu. Dans de nombreux cas, un seul trou délaminé peut résulter en une pièce rebutée.

Utilisation de fraises à queue à compression dans les matériaux composites

Les matériaux composites sont généralement usinés avec des fraises à queue de coupe métallique standard, qui génèrent exclusivement des forces de coupe vers le haut ou vers le bas, selon s'ils ont une géométrie de flûte à main droite ou gauche. Ces forces uni-directionnelles causent le délaminage (Figure 1).

Inversement, les fraises à compression sont conçues avec des flûtes à la fois upcut et downcut. La partie supérieure de la longueur de coupe, la plus proche de la queue, a une spirale à main gauche, forçant les copeaux vers le bas. La partie inférieure de la longueur de coupe, la plus proche du bout, a une spirale à main droite, forçant les copeaux vers le haut. Lors de la coupe, les directions de flûte opposées génèrent des forces upcut et downcut contrebalancées. Les forces de coupe opposées stabilisent l'enlèvement de matière, ce qui compresse les couches du composite, combattant le délaminage sur le haut et le bas d'une pièce (Figure 2).

Puisque les fraises à compression ne tirent pas vers le haut ou ne pressent pas vers le bas 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 upcut et downcut ne sont pas utilisés dans les opérations de rainurage ou de plongée.

Quelque chose d'aussi simple que 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 comment sélectionner le bon foret pour le perçage de trous dans les composites.