Характеристики на материала от въглеродни влакна.
Въглеродните влакна са лек и здрав материал благодарение на крехките и здрави въглеродни нишки. Тези нишки се преплитат, образувайки прежда. Влакното, от своя страна, се вплита в различни стилове и модни модели. Този материал се отличава със своята здравина и лекота. Изключителните му характеристики, наред с други, го правят приложим в повечето области. Те включват аерокосмическа промишленост, автомобили и спортно оборудване. Въглеродната основа на влакното е основният източник на неговите уникални свойства. Тази основа има високо ниво на твърдост и на опън може да понесе напрежение. Този твърд материал е и далеч най-лекият вид. Този пакет от характеристики го прави едно от най-широко използваните звена във физиката.
Предизвикателства при рязане на въглеродни влакна
Рязането на въглеродни влакна е свързано с някои уникални предизвикателства, които изискват внимателно отношение към детайлите:
- Деламинация: При рязане на композитни материали с въглеродни влакна слоестата им структура ги прави податливи на разслояване. Разделянето на слоевете може да застраши целостта и здравината на материала. Затова е от ключово значение да се използват остри, подходящи инструменти и да се оптимизират параметрите на рязане като скорост и подаване, които могат да намалят разслояването.
- Абразивно износване: Въглеродните влакна са изключително абразивни, което води до бързо износване на инструментите по време на процеса на рязане. Това износване се отразява на точността на рязане и повишава оперативните разходи поради честата подмяна на инструментите. Използването на инструменти, които са специално предназначени за рязане на въглеродни влакна, като например инструменти с диамантено покритие или твърдосплавни инструменти, може да помогне за намаляване на този проблем.
- Изтъркване на влакната: По време на рязане на въглеродни влакна ръбовете от двете страни могат да се накъсат, което води до груби покрития, изискващи допълнителни последващи процеси, като шлифоване или запечатване. Острите инструменти и добрите методи на рязане, които свеждат до минимум разкъсването, са от съществено значение за намаляване на накъсването.
- Генериране на прах: Когато въглеродните влакна се режат на по-малки части, се образува прах под формата на фини частици, което създава опасност за здравето, ако се вдишва. Той също така се утаява върху машините, като може да причини вреда или повреда. За да се гарантира безопасността на работното място, трябва да се използва ефективна система за извличане на прах и лични предпазни средства (ЛПС), включително маски и очила.
- Топлинно увреждане: При някои видове рязане, като например лазерното, се отделя топлина, която може да доведе до термично увреждане на материала от въглеродни влакна, като по този начин се променят свойствата му и евентуално той се отслабва в близост до отрязаните ръбове. Трябва да се използват техники за разсейване на топлината или други методи, които генерират минимална топлина по време на рязане, за да се избегне термично увреждане.
- Предизвикателства, свързани с инструменталната екипировка: При рязане на въглеродни влакна често трябва да се използват специализирани инструменти, което усложнява и оскъпява процеса на обработка. Ето защо трябва внимателно да се избират подходящи инструменти и да се поддържат редовно, за да се постигнат висококачествени срезове с по-дълготрайни инструменти.
Приготвяне за рязане на въглеродни влакна
Изключително важно е да се четат и спазват указанията за безопасност и работните процедури, за да се намали рискът и да се получи идеален резултат от рязането Адекватната подготовка е от първостепенно значение преди рязане на въглеродни влакна за безопасност и гладка повърхност. undefined
- Изберете подходящия лист от въглеродни влакна: Познаването и положителният избор на подходящия вид лист от въглеродни влакна за вашето приложение, например препрег или сушене на листове от въглеродни влакна. Едно от съществените неща, които трябва да обмислите, освен вида на листа, е видът на метода на рязане и инструментите, които ще използвате.
- Проверка на материала: Преди да започнете да режете, не забравяйте да проверите листа от въглеродни влакна, за да видите дали има някакви потенциални повреди или проблеми, така че да получите висококачествено рязане. Повредените материали могат да доведат до изрязване на изкривени срезове или дори до подобряване на безопасността по време на процеса на рязане.
- Закрепете въглеродните влакна: Закрепете въглеродните влакна със скобите или с тесла към работната маса по такъв начин, че да не се движат при рязане. Използването на ремъци и катинари за нестабилни материали може да елиминира грешки по време на рязане или да избегне определени опасности.
- Маркирайте линията на рязане: Нанесете самозалепваща се лента или сребърен маркер, за да очертаете областта, която искате да изрежете върху влакнестия композит. Маркировката трябва ясно да указва линията на рязане, за да бъдат разрезите точни.
- Носете предпазни средства: Защитете очите и дихателната си система, като използвате маска и очила, докато работата с прах от въглеродни влакна може да доведе до дразнене на очите и вдишване. Носенето на дълги ръкавици ще ви помогне да предпазите ръцете си от порязвания. Винаги носете определените лични предпазни средства за етапа на рязане.
Методите за рязане на въглеродни влакна
Ротационен инструмент за рязане
Ротационният инструмент има въртящ се накрайник и се отнася за ръчен електроинструмент, който може да има различни приставки за определени задачи, като шлифоване, рязане, шлайфане и полиране. Например, има ротационен инструмент Dremel и ротационен инструмент Proxxon. Тези инструменти са универсални и могат да се използват за широк спектър от материали, включително въглеродни влакна.
Използване на ротационен инструмент за рязане на въглеродни влакна:
- Изберете правилния режещ диск: Затова използвайте диамантено или волфрамово карбидно режещо колело, защото те могат ефективно да режат въглеродни влакна, без да се повреждат лесно.
- Започнете от горе до долу: Режещото колело на ротационния инструмент трябва да се движи над въглеродните влакна, като бавно прави разрези по маркираната линия.
- Избягвайте прегряване: В случай че забележите, че режещият диск е прегрял, намалете скоростта му, за да не унищожите въглеродните влакна. Прегряването му ще го направи крехък или ще промени характеристиките му.
Инструмент за циркуляр
Остриетата за рязане от въглеродни влакна са инструменти с твърдосплавни ръбове, които предотвратяват натрошаването и запушването. Острието с диамантено покритие например осигурява прецизност при рязане на композитни материали.
- Изберете правилния диск за трион: Изборът на правилния диск за трион е от решаващо значение. Изберете острие с острие от волфрамов карбид. Това ще намали раздробяването на въглеродните влакна и запушването им по време на рязане.
- Позиция на рязане: По време на рязане поставете пръста си на половин инч на мястото, където искате да режете. Трябва да има допълнително място за шлайфане и кантиране по-късно.
- Бавно рязане: Рязането трябва да се извършва бавно по маркираната линия. Най-добрият подход е да продължите да се движите с равномерно темпо, така че разрезът през материала от въглеродни влакна да е много чист, без да причинява повреди.
Рязане с водоструйка на въглеродни влакна
Предимства:
- Няма зона на топлинно въздействие: Процесът, използван при рязане с водна струя, е студен, което не води до появата на зони с топлинно въздействие, които могат да променят свойствата на въглеродните влакна, като по този начин ги запазват.
- Висока точност: Рязането с водна струя може да осигури изключително прецизно рязане, което води до фини ръбове и може да се използва за формиране на сложни форми.
- Универсален: Водоструйната машина е способна да прорязва различни дебелини на материали от въглеродни влакна и може да се прилага широко.
Недостатъци:
- По-ниска скорост: Тази технология реже по-бавно от другите методи, което води до увеличаване на производствените разходи.
- Вода и абразия: За рязането с водна струя са необходими много вода и абразивни материали, което увеличава оперативните разходи.
Предпазни мерки при работа:
- Поддържането на подходящо разстояние между главата на дюзата и повърхността на обработвания детайл ще гарантира правилни разрези.
- При използване на абразиви или регулиране на налягането на водата в зависимост от размера и твърдостта на материала, изработен от въглеродни влакна.
- Редовно проверявайте всички части на машината, използвана за извършване на тесни разрези по метални листове, за да продължи да работи добре,
- При извършването на тази дейност трябва да се обърне внимание на безопасността, тъй като потокът под високо налягане може да доведе до сериозни наранявания.
CNC машина за рязане на въглеродни влакна
Предимства:
- Машините с ЦПУ имат възможност за прецизно управление на траекторията на рязане, което гарантира, че частите от въглеродни влакна са с точни размери и форма.
- Бърза скорост на рязане: В сравнение с ръчното рязане, машините с ЦПУ могат да изпълняват задачите за рязане бързо, като по този начин подобряват ефективността на производството.
- Висока автоматизация: Процесът на рязане може да бъде автоматизиран на машина с ЦПУ, така че да изисква по-малко работна ръка по отношение на експлоатацията и трудоемкостта.
Недостатъци:
- Високи разходи за оборудване: Разходите за придобиване и поддръжка на машините с ЦПУ са относително по-високи.
- Техническите изисквания са високи: Работата с машини с ЦПУ изисква специфични умения и обучение.
- Материални отпадъци: По време на процеса на рязане могат да се получат някои материални отпадъци.
Предпазни мерки при работа:
- Скорост на подаване: Тя трябва да бъде между 2000 и 3000 мм/мин или според дебелината на материала, след което трябва да се направи настройка на дълбочината на рязане.
- Скорост на шпиндела: Препоръчва се ограничение на скоростта в рамките на 18000-24000 об/мин. Това спомага за минимизиране на разслояването, както и на повредите при рязане, причинени от високите скорости на шпиндела.
- Уверете се, че разполагате с остри инструменти за рязане. Периодично подменяйте или заточвайте ножовете си, за да поддържате тяхната ефективност.
- Използвайте подходящи системи за смазване с охлаждане, за да избегнете прегряване и да намалите износването на инструмента.
- Необходимо е да поддържате стабилността на обработвания детайл. Прилагайте подходящи скоби за придържане на материалите от въглеродни влакна по време на обработката, което предотвратява тяхното движение и вибрации по време на обработката.
Лазерно рязане на въглеродни влакна
Предимства:
- Висока прецизност: Лазерното рязане може да прави много прецизни индивидуални разрези, подходящи за сложни дизайни и рязане на фини линии.
- Безконтактно рязане: Това е безконтактната техника на лазерно рязане, която намалява напрежението върху листовете от въглеродни влакна.
- Бързо и ефективно: Освен че процесът е бърз, той повишава и ефективността на производството.
Недостатъци:
- Зона на термично въздействие: Възможно е да има известно овъгляване или термично увреждане в краищата на въглеродните влакна поради зона на термично въздействие, причинена от лазерното рязане.
- Ограничена дебелина на материала: Не може да обработва по-дебели листове от въглеродни влакна с лазерно рязане.
- Рискове за безопасността: По време на лазерно рязане трябва да се обърне специално внимание на безопасността от дим и лазерно лъчение.
Предложения за работа с лазерно рязане на въглеродни влакна
- Изберете подходящия тип лазер: CO2 лазерите или фибролазерите обикновено се препоръчват като подходящи за рязане на въглеродни влакна, главно защото имат достатъчна мощност и осигуряват точен контрол.
- Регулиране на лазерните параметри: В зависимост от дебелината на въглеродните влакна и желаното качество на рязане променете следните параметри в софтуера на лазерната машина – мощност, скорост, фокусно разстояние и др.
- Използвайте помощен газ: Използвайте помощен газ, например азот или други инертни газове, за да намалите зоната на топлинно въздействие (ЗТВ) и да предотвратите изгарянето на материала.
- Минимизиране на зоната на топлинно въздействие: За да поддържате оптимална производителност и цялост на вашите въглеродни влакна, е необходимо да оптимизирате както параметрите на лазера, така и траекториите на рязане, като поддържате минимални нива на зоната на топлинно въздействие по време на етапите на обработка, свързани с производството им с помощта на лазери.
Предпазни мерки за безопасност при рязане на въглеродни влакна
Работа в проветрива среда
За да работите добре, когато режете въглеродни влакна, се уверете, че го правите на място с добра вентилация. Такава практика ще ви помогне да намалите рисковете от вдишване на опасен прах от въглеродни влакна.
Използвайте оборудване без прах:
Част от оборудването, което се използва в този процес, включва прахосмукачки за улавяне на ниските частици, което прави рязането на въглеродни влакна по-ефективно. Тази мярка спомага за поддържане на чистотата на работната зона и намалява излагането на фини частици.
Предпазвайте кожата и очите си
Носете защитно облекло и предпазни очила, за да предпазите кожата си от надраскване с остри ръбове при рязане на въглеродни влакна. Причината е, че те предотвратяват злополуки или наранявания и по този начин правят работното място по-безопасно.
