Jak řezat uhlíková vlákna

Vlastnosti materiálu z uhlíkových vláken.

Uhlíkové vlákno je lehký a pevný materiál díky křehkým a pevným uhlíkovým vláknům. Tato vlákna se spojují a vytvářejí přízi. Vlákno se zase splétá do různých stylů a módních vzorů. Tomuto materiálu se přisuzuje pevnost a lehkost. Díky svým výjimečným vlastnostem je mimo jiné použitelný ve většině oborů. Patří mezi ně letectví, automobilový průmysl a sportovní vybavení. Uhlíkový základ vlákna je hlavním zdrojem jeho jedinečných vlastností. Tento základ má vysokou úroveň tuhosti a v tahu snese namáhání. Tento pevný materiál je také zdaleka nejlehčím druhem. Tento svazek vlastností z něj činí jednu z nejpoužívanějších jednotek ve fyzice.

Problémy při řezání uhlíkových vláken

Řezání uhlíkových vláken je spojeno s některými jedinečnými výzvami, které vyžadují pečlivou pozornost věnovanou detailům:

• Delaminace: Při řezání kompozitů z uhlíkových vláken je jejich vrstevnatá struktura náchylná k delaminaci. Oddělování vrstev může ohrozit celistvost a pevnost materiálu. Proto je klíčové používat ostré a vhodné nástroje a optimalizovat řezné parametry, jako jsou rychlost a rychlost posuvu, které mohou snížit delaminaci.
• Abrazivní opotřebení: Uhlíková vlákna jsou neuvěřitelně abrazivní, což vede k rychlému opotřebení nástroje během řezání. Toto opotřebení ovlivňuje přesnost řezu a zvyšuje provozní náklady v důsledku časté výměny nástrojů. Používání nástrojů, které jsou speciálně navrženy pro řezání uhlíkových vláken, jako jsou nástroje s diamantovým povlakem nebo nástroje z plného karbidu, však může pomoci tento problém zmírnit.
• Třepení vláken: Při řezání uhlíkových vláken může dojít k roztřepení okrajů na obou stranách, což má za následek hrubý povrch, který vyžaduje další následné procesy, jako je broušení nebo utěsnění. Ostré nástroje a správné metody řezání, které minimalizují roztřepení, mají zásadní význam pro omezení roztřepení.
• Generování prachu: Při řezání uhlíkových vláken na menší části vzniká prach ve formě jemných částic, který je v případě vdechování nebezpečný pro zdraví. Usazuje se také na strojích, což může způsobit jejich poškození nebo poruchu. Pro zajištění bezpečnosti na pracovišti je nutné používat účinný systém odsávání prachu a osobní ochranné prostředky (OOP) včetně masek a ochranných brýlí.
• Tepelné poškození: Některé typy řezání, například řezání laserem, vytvářejí teplo, které může způsobit tepelné poškození materiálu z uhlíkových vláken, a tím změnit jeho vlastnosti a případně ho oslabit v blízkosti řezných hran. Měly by být použity techniky rozptylu tepla nebo jiné metody, které při řezání vytvářejí minimální teplo, aby nedošlo k tepelnému poškození.
• Problémy s nástroji: Při řezání uhlíkových vláken je často nutné použít specializované nástroje, což zvyšuje složitost a náklady na proces obrábění. Je proto třeba pečlivě vybírat vhodné nástroje a pravidelně je udržovat, aby bylo dosaženo vysoce kvalitních řezů s delší životností.

Příprava na řezání uhlíkových vláken

Pro snížení rizika a dosažení ideálního výsledku řezání je nezbytné přečíst si a dodržovat bezpečnostní pokyny a pracovní postupy Před řezáním uhlíkových vláken je nejdůležitější odpovídající příprava pro zajištění bezpečnosti a hladkého povrchu. nedefinováno

1. Vyberte vhodný list z uhlíkových vláken: Znát a správně vybrat správný typ listu z uhlíkových vláken pro vaši aplikaci, například prepreg nebo sušící listy z uhlíkových vláken. Jednou ze základních věcí, nad kterými je třeba se zamyslet, je kromě typu listu také typ metody řezání a nástroje, které budete používat.
2. Kontrola materiálu: Před řezáním nezapomeňte zkontrolovat list z uhlíkových vláken, abyste zjistili, zda nedošlo k případnému poškození nebo problémům a dosáhli tak vysoké kvality řezání. Poškozené materiály mohou vést k vyříznutí zkreslených řezů nebo dokonce ke zlepšení bezpečnosti při řezání.
3. Zajistěte uhlíková vlákna: Upevněte uhlíková vlákna pomocí svorek nebo svěráku k pracovnímu stolu tak, aby se při řezání nepohybovala. Použití popruhu a visacích zámků u nestabilních materiálů může eliminovat chyby při řezání nebo zabránit určitým nebezpečím.
4. Označte čáru řezu: Na vláknitý kompozit nalepte lepicí pásku nebo stříbrnou fixu a vyznačte oblast, kterou chcete vyřezat. Značky by měly jasně označovat linii řezu, aby jeho řezy byly přesné.
5. Používejte ochranné pomůcky: Při práci s prachem z uhlíkových vláken může dojít k podráždění očí a vdechnutí prachu. Nošení dlouhých rukavic vám pomůže ochránit ruce před pořezáním. Pro fázi řezání vždy používejte přidělené osobní ochranné pomůcky.

Způsoby řezání uhlíkových vláken

Rotační řezný nástroj

Rotační nářadí má rotující hrot a označuje ruční elektrické nářadí, které může mít různé nástavce pro určité úkoly, jako je broušení, řezání, broušení a leštění. Existuje například rotační nářadí Dremel a rotační nářadí Proxxon. Tyto nástroje jsou univerzální a lze je použít na širokou škálu materiálů, včetně uhlíkových vláken.

Použití rotačního nástroje k řezání uhlíkových vláken:

• Výběr správného řezného kotouče: Proto použijte diamantový nebo wolframkarbidový řezný kotouč, protože mohou účinně řezat uhlíková vlákna, aniž by se snadno poškodila.
• Začněte odshora dolů: Řezací kolečko rotačního nástroje by mělo být nad uhlíkovými vlákny a pomalu provádět řezy podél vyznačené čáry.
• Vyhněte se přehřátí: V případě, že zjistíte, že se řezací kotouč přehřál, snižte jeho otáčky, abyste nezničili karbonová vlákna. Přehřátí způsobí jeho křehkost nebo změnu jeho vlastností.

Nástroj na pilové kotouče

Pilové kotouče s uhlíkovými vlákny jsou nástroje s karbidovou drtí, které zabraňují odlamování a ucpávání. Například kotouč s diamantovým povlakem poskytuje přesnost při řezání kompozitních materiálů.

• Výběr správného pilového kotouče: Výběr správného pilového kotouče je velmi důležitý. Vyberte si pilový kotouč s ostřím z karbidu wolframu. Tím se sníží fragmentace uhlíkových vláken a jejich ucpávání při řezání.
• Poloha řezání: Při řezání vložte prst půl palce do místa, kde chcete řezat. Mělo by zde zůstat místo navíc pro pozdější broušení a lemování.
• Pomalé řezání: Řezání musí probíhat pomalu podél vyznačené linie. Nejlepší je postupovat rovnoměrným tempem, aby byl řez materiálem z uhlíkových vláken velmi čistý a nedošlo k jeho poškození.

Řezání uhlíkových vláken vodním paprskem

Výhody:

• Žádná tepelně ovlivněná zóna: Při řezání vodním paprskem se používá studený proces, při kterém nevznikají tepelně ovlivněné zóny, které by mohly změnit vlastnosti uhlíkových vláken a zachovat je.
• Velmi přesné: Řezání vodním paprskem umožňuje extrémně přesné řezy, díky nimž vznikají jemné hrany a lze je použít k tvarování složitých tvarů.
• Je všestranný: Vodní paprsek je schopen řezat materiály z uhlíkových vláken různých tlouštěk a lze jej široce použít.

Nevýhody:

• Nižší rychlost: Tato technologie řeže pomaleji než jiné metody, což má za následek vyšší výrobní náklady.
• Voda a oděr: Pro řezání vodním paprskem je nezbytné velké množství vody a abrazivních materiálů, což zvyšuje provozní náklady.

Provozní opatření:

• Dodržení vhodné vzdálenosti mezi hlavou trysky a povrchem obrobku zaručí správné řezy.
• Při použití abrazivních materiálů nebo při použití nastavitelného tlaku vody v závislosti na velikosti a tvrdosti materiálu z uhlíkových vláken.
• Pravidelně kontrolujte všechny části stroje používaného k provádění úzkých řezů přes plech, aby i nadále dobře fungoval,
• Při této činnosti je třeba dbát na bezpečnost, protože vysokotlaký proud může vést k vážným zraněním.

CNC stroj na řezání uhlíkových vláken

Výhody:

• Stroje CNC jsou schopny přesně řídit dráhu řezu, což zaručuje, že díly z uhlíkových vláken mají přesné rozměry a tvar.
• Vysoká rychlost řezání: V porovnání s ručním řezáním mohou CNC stroje dokončit řezání rychle, čímž se zvyšuje efektivita výroby.
• Vysoká automatizace: Proces řezání může být na CNC stroji automatizován, takže vyžaduje méně lidské práce z hlediska obsluhy a pracnosti.

Nevýhody:

• Vysoké náklady na vybavení: Náklady na pořízení a údržbu CNC strojů jsou relativně vyšší.
• Technické požadavky jsou vysoké: Obsluha CNC strojů vyžaduje specifické dovednosti a školení.
• Materiálový odpad: Při řezání může vzniknout určitý materiálový odpad.

Provozní opatření:

• Rychlost podávání: Hloubka řezu: Měla by se pohybovat v rozmezí 2000-3000 mm/min nebo podle tloušťky materiálu a následně by měla být upravena hloubka řezu.
• Otáčky vřetena: Doporučuje se omezení otáček v rozmezí 18000-24000 ot/min. To pomáhá minimalizovat delaminaci a poškození řezu způsobené vysokými otáčkami vřetena.
• Zajistěte, aby byly k dispozici ostré řezné nástroje. Pravidelně vyměňujte nebo brousťte nože, abyste zachovali jejich účinnost.
• Používejte vhodné chladicí mazací systémy, abyste zabránili přehřátí a snížili opotřebení nástroje.
• Je nutné udržovat stabilitu obrobku. Pro přidržení materiálů z uhlíkových vláken během obrábění použijte vhodné svorky, které zabrání jejich pohybu a vibracím během zpracování.

Laserové řezání uhlíkových vláken

Výhody:

• Vysoká přesnost: Laserové řezání dokáže provádět jednotlivé řezy, které jsou velmi přesné, a jsou tak vhodné pro složité vzory a řezání jemných linií.
• Bezkontaktní řezání: Jedná se o bezkontaktní techniku řezání laserem, která snižuje napětí na deskách z uhlíkových vláken.
• Rychle a efektivně: Kromě toho, že je tento proces rychlý, zvyšuje také efektivitu výroby.

Nevýhody:

• Tepelně ovlivněná zóna: Na okrajích uhlíkových vláken může dojít k zuhelnatění nebo tepelnému poškození v důsledku tepelně ovlivněné zóny způsobené řezáním laserem.
• Omezená tloušťka materiálu: Nelze řezat laserem silnější listy materiálu z uhlíkových vláken.
• Bezpečnostní rizika: Při řezání laserem je třeba věnovat zvláštní pozornost bezpečnosti před kouřem a laserovým zářením.

Provozní návrhy pro laserové řezání uhlíkových vláken

• Zvolte vhodný typ laseru: Pro řezání uhlíkových vláken se obecně doporučují lasery CO2 nebo vláknové lasery, a to především proto, že mají dostatečný výkon a umožňují přesné ovládání.
• Nastavení parametrů laseru: V závislosti na tloušťce uhlíkových vláken a požadované kvalitě řezu upravte v softwaru laserového stroje následující parametry – výkon, rychlost, ohniskovou vzdálenost atd.
• Použijte asistenční plyn: Použijte pomocný plyn, jako je dusík nebo jiný inertní plyn, abyste zmenšili tepelně ovlivněnou zónu (HAZ) a zabránili hoření materiálu.
• Minimalizace tepelně ovlivněné zóny: Pro zachování optimálního výkonu a integrity uhlíkových vláken je nutné optimalizovat parametry laseru i řezné dráhy a zároveň udržovat tepelně ovlivněnou zónu na minimální úrovni během kroků zpracování při výrobě pomocí laseru.

Bezpečnostní opatření při řezání uhlíkových vláken

Práce ve větraném prostředí

Aby se vám při řezání uhlíkových vláken dobře pracovalo, zajistěte, abyste řezali na místě s dobrým větráním. Takový postup pomůže snížit riziko vdechování prachu z uhlíkových vláken, který je nebezpečný.

Používejte bezprašné zařízení:

Mezi zařízení, která se při tomto procesu používají, patří vysavače pro zachycení nízkých částic, které zefektivňují řezání uhlíkových vláken. Toto opatření pomáhá udržovat čistotu pracovního prostoru a snižuje expozici jemným částicím.

Chraňte si pokožku a oči

Při řezání uhlíkových vláken noste ochranný oděv a ochranné brýle, které chrání pokožku před poškrábáním ostrými hranami. Důvodem je, že zabraňují nehodám nebo zraněním, a tím zvyšují bezpečnost na pracovišti.