Características del material de fibra de carbono.
La fibra de carbono es un material ligero y resistente gracias a las frágiles y fuertes hebras de carbono. Estas hebras se entrelazan, formando un hilo. La fibra, a su vez, teje diferentes estilos y patrones de moda. A este material se le atribuye su resistencia y ligereza. Sus extraordinarias características, entre otras, lo hacen aplicable en la mayoría de los campos. Entre ellos se encuentran el aeroespacial, el automovilístico y el deportivo. La base de carbono de la fibra es la principal fuente de sus propiedades únicas. Esta base tiene un alto nivel de rigidez, y la tracción puede soportar tensiones. Este material sólido es también, con diferencia, el más ligero. Este conjunto de características lo convierte en uno de los más utilizados en física.
Desafíos del corte de fibra de carbono
El corte de fibra de carbono implica algunos retos únicos que requieren una cuidadosa atención a los detalles:
- Delaminación: Al cortar materiales compuestos de fibra de carbono, la estructura en capas los hace propensos a la delaminación. La separación de capas puede poner en peligro la integridad y resistencia del material. Por lo tanto, es fundamental utilizar herramientas adecuadas y afiladas y optimizar los parámetros de corte, como la velocidad y el avance, para reducir la delaminación.
- Desgaste abrasivo: La fibra de carbono es increíblemente abrasiva, lo que provoca un rápido desgaste de las herramientas durante los procesos de corte. Este desgaste afecta a la precisión del corte y aumenta los costes operativos debido a la sustitución frecuente de las herramientas. Sin embargo, el uso de herramientas diseñadas específicamente para cortar fibra de carbono, como las recubiertas de diamante o las de carburo sólido, puede ayudar a mitigar este problema.
- Deshilachado de la fibra: Durante los cortes de fibra de carbono, los bordes de ambos lados pueden deshilacharse, dando lugar a acabados ásperos que requieren procesos posteriores adicionales, como lijado o sellado. Para reducir el deshilachado, es fundamental contar con instrumentos afilados y buenos métodos de corte que minimicen el desgarro.
- Generación de polvo: Cuando la fibra de carbono se corta en piezas más pequeñas, se genera polvo en forma de partículas finas, lo que supone un riesgo para la salud si se respira. También se deposita en las máquinas, lo que puede provocar daños o averías. Para garantizar la seguridad en el lugar de trabajo, debe utilizarse un sistema eficaz de extracción de polvo y equipos de protección individual (EPI), como máscaras y gafas.
- Daños térmicos: Algunos tipos de corte, como el corte por láser, producen calor que puede causar daños térmicos en el material de fibra de carbono, alterando así sus propiedades y posiblemente debilitándolo cerca de los bordes cortados. Deben emplearse técnicas de disipación del calor o, alternativamente, otros métodos que generen un calor mínimo durante el corte para evitar que se produzcan daños térmicos.
- Desafíos del utillaje: A menudo es necesario utilizar herramientas especializadas para cortar fibras de carbono, lo que añade complejidad y coste al proceso de mecanizado. Por tanto, hay que seleccionar cuidadosamente las herramientas adecuadas y mantenerlas con regularidad para conseguir cortes de alta calidad con herramientas más duraderas.
Preparación para el corte de fibra de carbono
Es fundamental leer y seguir las directrices de seguridad y los procedimientos operativos para reducir los riesgos y obtener un resultado de corte ideal. La preparación adecuada es primordial antes de cortar fibra de carbono para garantizar la seguridad y un efecto de superficie lisa. undefined
- Seleccionar la hoja de fibra de carbono adecuada: Conocer y seleccionar positivamente el tipo adecuado de hoja de fibra de carbono para su aplicación, por ejemplo, hojas de fibra de carbono preimpregnadas o de secado. Una de las cosas esenciales a ponderar además del tipo de la hoja es el tipo de método de corte y las herramientas que va a utilizar.
- Inspeccione el material: Antes de cortar, asegúrese de inspeccionar la hoja de fibra de carbono para ver si hay algún daño potencial o problemas por lo que obtendrá un corte de alta calidad. Los materiales dañados pueden conducir a cortar los cortes distorsionados o incluso la mejora de la seguridad durante el proceso de corte.
- Asegure la fibra de carbono: Sujete la fibra de carbono con las abrazaderas o un tornillo de banco al banco de trabajo de forma que no se mueva cuando se esté cortando. El uso de correas y candados en materiales inestables puede eliminar errores durante el corte o evitar ciertos peligros.
- Marque la línea de corte: Aplique cinta adhesiva o marcador plateado para delinear la región que desea tallar en el compuesto de fibra. Las marcas deben indicar claramente la línea de corte para que sus cortes puedan ser precisos.
- Utilice equipo de protección: Protéjase los ojos y el sistema respiratorio utilizando una mascarilla antipolvo y gafas protectoras, ya que trabajar con polvo de fibra de carbono podría provocar irritación ocular e inhalación. El uso de guantes largos le ayudará a proteger sus manos de cortes. Lleve siempre el equipo de protección personal asignado para la fase de corte.
Los métodos de corte de la fibra de carbono
Herramienta de corte rotativa
La herramienta rotativa tiene la punta giratoria y se refiere a una herramienta eléctrica manual que puede tener diferentes accesorios para determinadas tareas como lijar, cortar, amolar y pulir. Por ejemplo, existen la herramienta rotativa Dremel y la herramienta rotativa Proxxon. Estas herramientas son versátiles y pueden utilizarse en una amplia gama de materiales, incluida la fibra de carbono.
Uso de una herramienta rotativa para cortar fibra de carbono:
- Elija el disco de corte adecuado: Por lo tanto, utilice diamante o carburo de tungsteno rueda de corte, ya que pueden cortar con eficacia la fibra de carbono sin dañarse fácilmente.
- Comience de arriba a abajo: La rueda de corte de su herramienta rotativa debe ir por encima de la fibra de carbono mientras realiza lentamente cortes a lo largo de la línea marcada.
- Evite el sobrecalentamiento: En caso de que notes que tu disco de corte se ha sobrecalentado, reduce su velocidad para no destruir tu fibra de carbono. Sobrecalentarla la hará frágil o alterará sus características.
Herramienta de hoja de sierra
Las hojas de sierra para corte de fibra de carbono son herramientas con filo de grano de carburo que evitan el astillado y la obstrucción. La hoja con recubrimiento de diamante, por ejemplo, aporta precisión al cortar materiales compuestos.
- Elija la hoja de sierra correcta: Seleccionar la hoja de sierra correcta es fundamental. Opte por una hoja con filo de grano de carburo de tungsteno. Esto reducirá la fragmentación y la obstrucción de las fibras de carbono durante el corte.
- Posición de la sierra: Durante el corte, coloque el dedo medio centímetro en el lugar donde desea cortar. Debe quedar espacio extra para lijar y cantear después.
- Corte lento: El corte debe hacerse lentamente a lo largo de la línea marcada. Lo mejor es seguir avanzando a un ritmo constante para que el corte a través del material de fibra de carbono sea muy limpio sin causar daños.
Corte por chorro de agua de fibra de carbono
Ventajas:
- No hay zonas afectadas por el calor: El proceso utilizado en el corte por chorro de agua es un proceso en frío que no provoca zonas afectadas por el calor que puedan alterar las propiedades de la fibra de carbono, conservándolas.
- Gran precisión: El corte por chorro de agua permite realizar cortes extremadamente precisos, con bordes finos, y puede utilizarse para dar forma a piezas complejas.
- Es versátil: el chorro de agua es capaz de cortar materiales de fibra de carbono de distintos grosores y puede aplicarse ampliamente.
Desventajas:
- Menor velocidad: esta tecnología corta más despacio que otros métodos, lo que repercute en un aumento de los costes de producción.
- Agua y abrasión: Para el corte por chorro de agua se necesita mucha agua y materiales abrasivos, lo que aumenta los gastos de funcionamiento.
Precauciones de funcionamiento:
- Mantener una distancia adecuada entre el cabezal de la boquilla y la superficie de la pieza de trabajo garantizará cortes correctos.
- Cuando se utilizan abrasivos o se emplea una presión de agua ajustable en función del tamaño y la dureza del material fabricado con fibra de carbono.
- Revise periódicamente todas las piezas de una máquina utilizada para realizar cortes estrechos en chapas metálicas para que siga funcionando correctamente,
- Debe tenerse en cuenta la seguridad al realizar esta actividad, ya que el chorro a alta presión puede provocar lesiones graves.
Máquina CNC de corte de fibra de carbono
Ventajas:
- Las máquinas CNC tienen la capacidad de controlar la trayectoria de corte con precisión, lo que garantiza que las piezas de fibra de carbono tengan las dimensiones y la forma exactas.
- Rápida velocidad de corte: En comparación con el corte manual, las máquinas CNC pueden terminar las tareas de corte rápidamente mejorando así la eficiencia de la producción.
- Alta automatización: El proceso de corte puede automatizarse en una máquina CNC de modo que implique menos mano de obra en términos de operación e intensidad de trabajo.
Desventajas:
- Coste elevado de los equipos: Los costes de adquisición y mantenimiento de las máquinas CNC son relativamente más elevados.
- Los requisitos técnicos son elevados: El manejo de máquinas CNC requiere conocimientos y formación específicos.
- Residuos de material: Durante el proceso de corte pueden producirse residuos de material.
Precauciones de funcionamiento:
- Velocidad de avance: Debe estar entre 2000-3000 mm/min o de acuerdo al espesor del material y luego se debe realizar el ajuste de la profundidad de corte.
- Velocidad del cabezal: Se recomienda un límite de velocidad entre 18000-24000 rpm. Esto ayuda a minimizar la delaminación, así como los daños en el corte causados por las altas velocidades del husillo.
- Asegúrese de que dispone de herramientas de corte afiladas. Sustituya o afile los cuchillos periódicamente para mantener su eficacia.
- Utilice sistemas de lubricación refrigerados adecuados para evitar el sobrecalentamiento y reducir el desgaste de la herramienta.
- Es necesario mantener estable la pieza de trabajo. Aplique abrazaderas adecuadas para sujetar los materiales de fibra de carbono durante el mecanizado, lo que evita su movimiento y vibración durante el procesamiento.
Corte por láser de fibra de carbono
Ventajas:
- Alta precisión: El corte por láser puede realizar cortes individuales muy precisos, por lo que es adecuado para diseños intrincados y corte de líneas finas.
- Corte sin contacto: Es la técnica de corte por láser sin contacto que reduce las tensiones en las planchas de fibra de carbono.
- Rápido y eficaz: Además de ser un proceso rápido, mejora la eficiencia de la producción.
Desventajas:
- Zona afectada por el calor: puede haber algo de carbonización o daño térmico en los bordes de la fibra de carbono debido a una zona afectada por el calor causada por el corte láser.
- Espesor de material limitado: No puede manejar hojas más gruesas de material de fibra de carbono con corte láser.
- Riesgos de seguridad: Durante el corte por láser, debe prestarse especial atención a la seguridad frente al humo y la radiación láser.
Sugerencias para el corte por láser de fibra de carbono
- Elija el tipo de láser adecuado: Los láseres de CO2 o los láseres de fibra se recomiendan generalmente como adecuados para el corte de fibra de carbono principalmente porque tienen suficiente potencia y proporcionan un control preciso respectivamente.
- Ajuste los parámetros del láser: Dependiendo del grosor de la fibra de carbono y de la calidad de corte deseada, modifique los siguientes parámetros en el software de su máquina láser: potencia, velocidad, distancia focal, etc.
- Utilizar gas auxiliar: Utilizar gas auxiliar como nitrógeno o cualquier otro gas inerte para reducir la zona afectada por el calor (ZAC) y evitar que el material se queme.
- Minimizar la zona afectada por el calor: Para mantener un rendimiento óptimo, así como la integridad de su fibra de carbono, será necesario que optimice tanto sus parámetros láser como sus trayectorias de corte, manteniendo la zona afectada por el calor en niveles mínimos durante los pasos de procesamiento implicados en su fabricación mediante láser.
Precauciones de seguridad para el corte de fibra de carbono
Trabajar en un entorno ventilado
Para trabajar bien cuando corte fibra de carbono, asegúrese de hacerlo en un lugar con buena ventilación. Esta práctica ayudará a reducir los riesgos de inhalar polvo de fibra de carbono, que es peligroso.
Utilice equipos libres de polvo:
Algunos de los equipos que se utilizan en este proceso son los aspiradores, que capturan las partículas finas para que el corte de fibra de carbono sea más eficaz. Esta medida ayuda a mantener limpia la zona de trabajo y reduce la exposición a partículas finas.
Protege tu piel y tus ojos
Lleve ropa protectora y gafas de seguridad para proteger su piel de los arañazos de los bordes afilados al cortar fibras de carbono. La razón es que evitan que se produzcan accidentes o lesiones y, por tanto, hacen que el lugar de trabajo sea más seguro.
