Wie man Kohlefaser schneidet

Eigenschaften von Kohlefaserwerkstoffen.

Kohlenstofffasern sind ein leichtes und starkes Material, da sie aus zerbrechlichen und starken Kohlenstoffsträngen bestehen. Diese Stränge verschlingen sich und bilden ein Garn. Die Faser wiederum lässt sich in verschiedenen Stilen und Modemustern verweben. Dieses Material zeichnet sich durch seine Stärke und sein geringes Gewicht aus. Seine herausragenden Eigenschaften machen es unter anderem in den meisten Bereichen einsetzbar. Dazu gehören die Luft- und Raumfahrt, Automobile und Sportgeräte. Die Kohlenstoffbasis der Faser ist die Hauptquelle für ihre einzigartigen Eigenschaften. Diese Basis weist eine hohe Steifigkeit auf und ist sehr zugfest. Dieses solide Material ist auch bei weitem das leichteste. Dieses Bündel von Eigenschaften macht es zu einem der am häufigsten verwendeten Bauteile in der Physik.

Herausforderungen beim Schneiden von Kohlenstofffasern

Das Schneiden von Karbonfasern ist mit einigen besonderen Herausforderungen verbunden, die viel Liebe zum Detail erfordern:

• Delamination: Beim Schneiden von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen besteht aufgrund des schichtweisen Aufbaus die Gefahr der Delaminierung. Die Trennung der Schichten kann die Integrität und Festigkeit des Materials gefährden. Daher ist es wichtig, scharfe, geeignete Werkzeuge zu verwenden und Schnittparameter wie Geschwindigkeit und Vorschub zu optimieren, um die Delamination zu verringern.
• Abrasive Abnutzung: Kohlefasern sind unglaublich abrasiv, was zu einem schnellen Werkzeugverschleiß beim Schneiden führt. Dieser Verschleiß beeinträchtigt die Schnittpräzision und erhöht die Betriebskosten durch den häufigen Austausch der Werkzeuge. Durch die Verwendung von Werkzeugen, die speziell für das Schneiden von Kohlenstofffasern ausgelegt sind, wie z. B. diamantbeschichtete Werkzeuge oder Werkzeuge aus Vollhartmetall, kann dieses Problem jedoch gemildert werden.
• Ausfransen der Fasern: Beim Schneiden von Kohlefasern können die Kanten auf beiden Seiten ausfransen, was zu rauen Oberflächen führt, die zusätzliche Nachbearbeitungen wie Schleifen oder Versiegeln erfordern. Scharfe Instrumente und gute Schnittmethoden, die das Ausreißen minimieren, sind entscheidend für die Reduzierung des Ausfransens.
• Staubentwicklung: Wenn Kohlenstofffasern in kleinere Teile geschnitten werden, entsteht Staub in Form feiner Partikel, der gesundheitsgefährdend ist, wenn er eingeatmet wird. Er setzt sich auch auf den Maschinen ab, was zu Schäden oder Ausfällen führen kann. Um die Sicherheit am Arbeitsplatz zu gewährleisten, müssen eine wirksame Staubabsaugung und persönliche Schutzausrüstung (PSA) einschließlich Masken und Schutzbrillen verwendet werden.
• Thermische Beschädigung: Einige Schneidverfahren, wie z. B. das Laserschneiden, erzeugen Wärme, die das Kohlefasermaterial thermisch beschädigen kann, wodurch sich seine Eigenschaften verändern und es möglicherweise in der Nähe der Schnittkanten geschwächt wird. Um thermische Schäden zu vermeiden, sollten Techniken zur Wärmeableitung oder andere Methoden eingesetzt werden, die beim Schneiden nur minimale Wärme erzeugen.
• Herausforderungen bei den Werkzeugen: Beim Schneiden von Kohlenstofffasern müssen oft Spezialwerkzeuge verwendet werden, was den Bearbeitungsprozess komplexer und teurer macht. Daher müssen geeignete Werkzeuge sorgfältig ausgewählt und regelmäßig gewartet werden, um qualitativ hochwertige Schnitte mit langlebigen Werkzeugen zu erzielen.

Vorbereitung zum Schneiden von Kohlefaser

Das Lesen und Befolgen von Sicherheitsrichtlinien und Arbeitsanweisungen ist unerlässlich, um das Risiko zu verringern und ein optimales Schneideergebnis zu erzielen Eine angemessene Vorbereitung vor dem Schneiden von Kohlefaser ist für die Sicherheit und eine glatte Oberfläche von größter Bedeutung. undefined

1. Wählen Sie die richtige Kohlefaserplatte: Wählen Sie die richtige Art von Kohlenstofffaserplatten für Ihre Anwendung aus, z. B. Prepreg oder trocknende Kohlenstofffaserplatten. Eines der wichtigsten Dinge, die neben der Art der Platte zu bedenken sind, ist die Art der Schneidemethode und die Werkzeuge, die Sie verwenden werden.
2. Prüfen Sie das Material: Vor dem Schneiden sollten Sie die Kohlefaserplatte auf mögliche Schäden oder Probleme untersuchen, damit Sie einen qualitativ hochwertigen Schnitt erhalten. Die beschädigten Materialien können zum Ausschneiden der verzerrten Schnitte oder sogar zur Verbesserung der Sicherheit während des Schneidevorgangs führen.
3. Sichern Sie die Kohlefaser: Spannen Sie die Kohlefaser mit den Klemmen oder einem Schraubstock so auf der Werkbank ein, dass sie sich beim Schneiden nicht bewegt. Die Verwendung von Spanngurten und Vorhängeschlössern bei instabilen Materialien kann Fehler beim Schneiden verhindern oder bestimmte Gefahren vermeiden.
4. Markieren Sie die Schnittlinie: Bringen Sie Klebeband oder einen silbernen Marker an, um den Bereich zu markieren, den Sie auf dem Faserverbundwerkstoff ausschneiden möchten. Die Markierungen sollten die Schnittlinie deutlich kennzeichnen, damit die Schnitte genau ausgeführt werden können.
5. Tragen Sie Schutzkleidung: Schützen Sie Ihre Augen und Atemwege durch das Tragen einer Staubmaske und einer Schutzbrille, da die Arbeit mit Kohlefaserstaub zu Augenreizungen und zum Einatmen führen kann. Tragen Sie lange Handschuhe, um Ihre Hände vor Schnittverletzungen zu schützen. Tragen Sie immer die zugewiesene persönliche Schutzausrüstung für die Schneidphase.

Die Methoden zum Schneiden von Kohlenstofffasern

Rotierendes Schneidwerkzeug

Rotary Tool hat eine rotierende Spitze und bezieht sich auf ein handgehaltenes Elektrowerkzeug, das verschiedene Aufsätze für bestimmte Aufgaben wie Schleifen, Schneiden, Schleifen und Polieren haben kann. Es gibt zum Beispiel das Dremel Rotary Tool und das Proxxon Rotary Tool. Diese Werkzeuge sind vielseitig und können für eine Vielzahl von Materialien, einschließlich Kohlefaser, verwendet werden.

Schneiden von Kohlefaser mit einem Rotationswerkzeug:

• Wählen Sie die richtige Trennscheibe: Verwenden Sie daher eine Diamant- oder Wolframkarbid-Trennscheibe, da diese effektiv Kohlenstofffasern schneiden können, ohne leicht beschädigt zu werden.
• Beginnen Sie von oben nach unten: Das Schneidrad Ihres Rotationswerkzeugs sollte über die Kohlefaser fahren, während Sie langsam Schnitte entlang der markierten Linie machen.
• Vermeiden Sie Überhitzung: Wenn Sie bemerken, dass Ihre Trennscheibe überhitzt ist, reduzieren Sie die Geschwindigkeit, damit Sie Ihre Kohlefaser nicht zerstören. Eine Überhitzung macht sie brüchig oder verändert ihre Eigenschaften.

Werkzeug für Sägeblätter

Sägeblätter zum Schneiden von Kohlenstofffasern sind mit Hartmetallkorn beschichtete Werkzeuge, die Ausbrüche und Verstopfungen verhindern. Ein diamantbeschichtetes Sägeblatt sorgt zum Beispiel für Präzision beim Schneiden von Verbundwerkstoffen.

• Wählen Sie das richtige Sägeblatt: Die Auswahl des richtigen Sägeblatts ist entscheidend. Entscheiden Sie sich für ein Sägeblatt mit Wolframkarbidkorn. Dies verringert die Zersplitterung und das Verstopfen der Kohlenstofffasern beim Schneiden.
• Position des Sägens: Stecken Sie Ihren Finger beim Schneiden einen halben Zentimeter in die Stelle, an der Sie schneiden wollen. Es sollte mehr Platz für das spätere Schleifen und Besäumen bleiben.
• Langsames Sägen: Der Schnitt muss langsam entlang der markierten Linie erfolgen. Am besten ist es, sich in gleichmäßigem Tempo zu bewegen, damit der Schnitt durch das Kohlefasermaterial sehr sauber ist, ohne Schäden zu verursachen.

Wasserstrahlschneiden von Kohlenstofffasern

Vorteile:

• Keine wärmebeeinflusste Zone: Der beim Wasserstrahlschneiden verwendete Prozess ist ein kalter Prozess, der keine hitzebeeinflussten Zonen verursacht, die die Eigenschaften der Kohlenstofffasern verändern könnten, so dass sie erhalten bleiben.
• Äußerst präzise: Mit dem Wasserstrahlschneiden lassen sich äußerst präzise Schnitte durchführen, die zu feinen Kanten führen und für die Herstellung komplizierter Formen verwendet werden können.
• Er ist vielseitig: Der Wasserstrahl ist in der Lage, verschiedene Dicken von Kohlefasermaterialien zu durchtrennen, und kann breit eingesetzt werden.

Nachteile:

• Langsamere Geschwindigkeit: Diese Technologie schneidet langsamer als andere Verfahren, was sich in höheren Produktionskosten niederschlägt.
• Wasser und Abrasion: Beim Wasserstrahlschneiden sind viel Wasser und Abrasivmittel erforderlich, was die Betriebskosten in die Höhe treibt.

Vorsichtsmaßnahmen beim Betrieb:

• Ein angemessener Abstand zwischen dem Düsenkopf und der Werkstückoberfläche garantiert korrekte Schnitte.
• Bei der Verwendung von Schleifmitteln oder dem Einsatz von einstellbarem Wasserdruck je nach Größe und Härte des Materials aus Kohlefaser.
• Überprüfen Sie regelmäßig alle Teile einer Maschine, die für schmale Schnitte in Blechen verwendet wird, damit sie weiterhin gut funktioniert,
• Bei dieser Tätigkeit ist auf Sicherheit zu achten, da der Hochdruckstrahl zu schweren Verletzungen führen kann.

CNC-Maschine zum Schneiden von Kohlefaser

Vorteile:

• CNC-Maschinen sind in der Lage, den Schneideweg präzise zu steuern, was die Maß- und Formgenauigkeit der Kohlefaserteile garantiert.
• Schnelle Schnittgeschwindigkeit: Im Vergleich zum manuellen Schneiden können CNC-Maschinen Schneidaufgaben schnell erledigen und so die Produktionseffizienz verbessern.
• Hohe Automatisierung: Der Schneidprozess kann auf einer CNC-Maschine automatisiert werden, so dass weniger Arbeitskräfte für die Bedienung und die Arbeitsintensität benötigt werden.

Nachteile:

• Hohe Ausrüstungskosten: Die Anschaffungs- und Wartungskosten von CNC-Maschinen sind relativ hoch.
• Die technischen Anforderungen sind hoch: Die Bedienung von CNC-Maschinen erfordert besondere Fähigkeiten und Ausbildung.
• Materialabfall: Während des Schneidevorgangs kann es zu einem gewissen Materialabfall kommen, der durch diesen Prozess entsteht.

Vorsichtsmaßnahmen beim Betrieb:

• Vorschubgeschwindigkeit: Sie sollte zwischen 2000-3000 mm/min oder je nach Materialstärke liegen und die Schnitttiefe sollte dann angepasst werden.
• Spindeldrehzahl: Es wird eine Drehzahlgrenze von 18000-24000 U/min empfohlen. Dies trägt dazu bei, Delaminierung und Schnittschäden durch hohe Spindeldrehzahlen zu minimieren.
• Stellen Sie sicher, dass die Schneidwerkzeuge scharf sind. Tauschen Sie Ihre Messer regelmäßig aus oder schärfen Sie sie, um ihre Wirksamkeit zu erhalten.
• Verwenden Sie geeignete Kühlschmiersysteme, um Überhitzung zu vermeiden und den Werkzeugverschleiß zu verringern.
• Es ist notwendig, das Werkstück stabil zu halten. Verwenden Sie geeignete Klemmen zum Festhalten von Kohlefasermaterialien während der Bearbeitung, um Bewegungen und Vibrationen während der Bearbeitung zu verhindern.

Laserschneiden von Kohlenstofffasern

Vorteile:

• Hohe Präzision: Der Laserschnitt kann einzelne Schnitte machen, die sehr präzise sind, und eignet sich daher für komplizierte Designs und feine Linien schneiden.
• Berührungsloses Schneiden: Dies ist die berührungslose Technik des Laserschneidens, die Spannungen auf Kohlefaserplatten reduziert.
• Schnell und effizient: Dies ist nicht nur ein schneller Prozess, sondern erhöht auch die Effizienz der Produktion.

Nachteile:

• Wärmebeeinflusste Zone: An den Rändern der Kohlefaser kann es zu einer Verkohlung oder thermischen Beschädigung kommen, die auf eine durch das Laserschneiden verursachte Wärmebeeinflussungszone zurückzuführen ist.
• Begrenzte Materialdicke: Dickeres Kohlefasermaterial kann beim Laserschneiden nicht bearbeitet werden.
• Sicherheitsrisiken: Während des Laserschneidens sollte besonders auf die Sicherheit vor Rauch und Laserstrahlung geachtet werden.

Die Betriebsvorschläge für das Laserschneiden von Kohlefaser

• Wählen Sie den geeigneten Lasertyp: Für das Schneiden von Kohlenstofffasern werden in der Regel CO2-Laser oder Faserlaser empfohlen, da sie über eine ausreichende Leistung verfügen bzw. eine genaue Steuerung ermöglichen.
• Laserparameter einstellen: Ändern Sie je nach Dicke der Kohlefaser und gewünschter Schnittqualität die folgenden Parameter in der Software Ihrer Lasermaschine: Leistung, Geschwindigkeit, Brennweite usw.
• Hilfsgas verwenden: Verwenden Sie Hilfsgas wie Stickstoff oder andere Inertgase, um die Wärmeeinflusszone (WEZ) zu reduzieren und ein Verbrennen des Materials zu verhindern.
• Minimierung der wärmebeeinflussten Zone: Um die optimale Leistung und Integrität Ihrer Kohlenstofffasern zu erhalten, müssen Sie sowohl Ihre Laserparameter als auch Ihre Schneidpfade optimieren und die wärmebeeinflusste Zone während der Bearbeitungsschritte bei der Herstellung mit dem Laser so gering wie möglich halten.

Sicherheitsvorkehrungen beim Schneiden von Kohlefaser

Arbeiten in einer belüfteten Umgebung

Damit Sie beim Schneiden von Kohlefasern gut arbeiten können, sollten Sie sicherstellen, dass Sie dies an einem Ort mit guter Belüftung tun. Auf diese Weise lässt sich das Risiko des Einatmens von gefährlichem Kohlefaserstaub verringern.

Verwenden Sie staubfreie Geräte:

Zu den Ausrüstungen, die in diesem Prozess verwendet werden, gehören Staubsauger, die die geringen Partikel auffangen und so das Schneiden von Kohlenstofffasern effizienter machen. Diese Maßnahme trägt dazu bei, den Arbeitsbereich sauber zu halten und die Belastung durch feine Partikel zu verringern.

Schützen Sie Ihre Haut und Augen

Tragen Sie Schutzkleidung und eine Schutzbrille, um Ihre Haut vor Kratzern durch scharfe Kanten beim Schneiden von Kohlenstofffasern zu schützen. Der Grund dafür ist, dass sie Unfälle oder Verletzungen verhindern und somit den Arbeitsplatz sicherer machen.