Kenmerken van koolstofvezelmateriaal.
Koolstofvezel is een lichtgewicht, sterk materiaal vanwege de fragiele en sterke koolstofdraden. Deze draden rijgen zich aan elkaar en vormen een garen. De vezel weeft op zijn beurt in verschillende stijlen en modepatronen. Dit materiaal wordt geroemd om zijn sterkte en lichtgewicht. De uitstekende eigenschappen maken het onder andere toepasbaar in de meeste sectoren. Denk hierbij aan lucht- en ruimtevaart, auto’s en sportuitrusting. De koolstofbasis van de vezel is de belangrijkste bron van de unieke eigenschappen. Deze basis heeft een hoge mate van stijfheid en trekspanning. Dit stevige materiaal is ook verreweg de lichtste soort. Deze bundel eigenschappen maakt het een van de meest gebruikte eenheden in de natuurkunde.
Uitdagingen bij het snijden van koolstofvezel
Het snijden van koolstofvezel brengt een aantal unieke uitdagingen met zich mee die veel aandacht voor detail vereisen:
- Delaminatie: Bij het snijden van koolstofvezelcomposieten zorgt de gelaagde structuur ervoor dat ze gevoelig zijn voor delaminatie. Het loslaten van lagen kan de integriteit en sterkte van het materiaal in gevaar brengen. Het is dus belangrijk om scherp, geschikt gereedschap te gebruiken en snijparameters zoals snelheid en voedingssnelheid te optimaliseren om delaminatie te verminderen.
- Slijtage: Koolstofvezel is ongelooflijk abrasief, wat leidt tot snelle slijtage van het gereedschap tijdens het snijden. Deze slijtage beïnvloedt de snijprecisie en verhoogt de bedrijfskosten door het veelvuldig vervangen van gereedschappen. Het gebruik van gereedschappen die speciaal ontworpen zijn voor het snijden van koolstofvezel, zoals gereedschappen met diamantcoating of volhardmetaal, kan dit probleem echter helpen verminderen.
- Vezel rafelen: Tijdens het snijden van koolstofvezel kunnen de randen aan beide zijden rafelen, wat resulteert in ruwe afwerkingen die extra nabewerkingen vereisen zoals schuren of sealen. Scherpe instrumenten en goede snijmethodes die scheuren tot een minimum beperken zijn van vitaal belang om rafelen te voorkomen.
- Stofontwikkeling: Wanneer koolstofvezels in kleinere deeltjes worden gesneden, ontstaat er stof in de vorm van fijne deeltjes die een gevaar vormen voor de gezondheid als ze kunnen worden ingeademd. Het zet zich ook af op machines en kan schade of storingen veroorzaken. Een effectief stofafzuigsysteem en persoonlijke beschermingsmiddelen (PPE), zoals maskers en veiligheidsbrillen, moeten worden gebruikt om de veiligheid op de werkplek te garanderen.
- Thermische schade: Sommige snijtechnieken zoals lasersnijden produceren hitte die thermische schade aan het koolstofvezelmateriaal kan veroorzaken, waardoor de eigenschappen veranderen en het materiaal mogelijk verzwakt in de buurt van de snijranden. Er moeten technieken voor warmteafvoer worden gebruikt of andere methoden die minimale warmte genereren tijdens het snijden om thermische schade te voorkomen.
- Gereedschap uitdagingen: Bij het snijden van koolstofvezels moet vaak speciaal gereedschap worden gebruikt, wat het bewerkingsproces complexer en duurder maakt. Daarom moet het juiste gereedschap zorgvuldig worden gekozen en regelmatig worden onderhouden om hoogwaardige sneden te verkrijgen met gereedschap dat langer meegaat.
Voorbereiding voor het snijden van koolstofvezel
Het is van vitaal belang om de veiligheidsrichtlijnen en werkprocedures te lezen en op te volgen om risico’s te verminderen en het ideale snijresultaat te verkrijgen. Een goede voorbereiding is van het grootste belang voordat je koolstofvezel gaat snijden voor de veiligheid en een glad oppervlakte-effect. ongedefinieerd
- Selecteer de juiste koolstofvezelplaat: Ken en selecteer het juiste type koolstofvezelplaat voor je toepassing, bijvoorbeeld prepreg of drogende koolstofvezelplaten. Een van de essentiële dingen om over na te denken naast het type plaat is het type snijmethode en het gereedschap dat je gaat gebruiken.
- Inspecteer het materiaal: Zorg ervoor dat je voor het snijden de koolstofvezelplaat inspecteert om te zien of er mogelijke schade of problemen zijn, zodat je een kwalitatief hoogwaardig snijresultaat krijgt. De beschadigde materialen kunnen leiden tot het uitsnijden van de vervormde sneden of zelfs verbetering van de veiligheid tijdens het snijproces.
- Zet de koolstofvezel vast: Klem de koolstofvezel met de klemmen of een bankschroef zodanig op de werkbank dat het niet beweegt tijdens het snijden. Het gebruik van spanbanden en hangsloten op instabiele materialen kan fouten tijdens het snijden voorkomen of bepaalde gevaren vermijden.
- Markeer de snijlijn: Breng plakband of zilverkleurige markeerstift aan om het gebied dat je wilt uitsnijden op de vezelcomposiet af te tekenen. De markeringen moeten duidelijk de snijlijn aangeven zodat de sneden nauwkeurig kunnen worden gemaakt.
- Draag beschermende kleding: Bescherm je ogen en ademhalingssysteem met een stofmasker en een veiligheidsbril, want het werken met koolstofvezelstof kan leiden tot oogirritatie en inademing. Draag lange handschoenen om je handen te beschermen tegen snijwonden. Draag altijd de aangewezen persoonlijke beschermingsmiddelen voor het snijden.
De snijmethoden voor koolstofvezel
Roterend snijgereedschap
Roterend gereedschap heeft een roterende punt en verwijst naar een handheld elektrisch gereedschap dat verschillende hulpstukken kan hebben voor bepaalde taken zoals schuren, snijden, slijpen en polijsten. Er is bijvoorbeeld het Dremel rotatiegereedschap en het Proxxon rotatiegereedschap. Deze gereedschappen zijn veelzijdig en kunnen worden gebruikt op een breed scala aan materialen, waaronder koolstofvezel.
Een rotatiegereedschap gebruiken om koolstofvezel te snijden:
- Kies de juiste snijschijf: Gebruik daarom een snijschijf van diamant of wolfraamcarbide omdat deze effectief koolstofvezel kunnen snijden zonder snel beschadigd te raken.
- Begin van boven naar beneden: Het snijwiel van je rotatiegereedschap moet boven de koolstofvezel gaan terwijl je langzaam sneden maakt langs de gemarkeerde lijn.
- Vermijd oververhitting: Als je merkt dat je snijwieltje oververhit is, verminder dan de snelheid zodat je je koolstofvezel niet vernietigt. Oververhitting maakt het kwetsbaar of verandert de eigenschappen.
Saw blade tool
Zaagbladen voor koolstofvezel zijn gereedschappen met hardmetalen korrels die afschilferen en verstopping voorkomen. Bladen met een diamantcoating geven bijvoorbeeld precisie bij het zagen van composietmaterialen.
- Kies het juiste zaagblad: Het juiste zaagblad kiezen is cruciaal. Kies voor een blad met een hardmetalen rand. Hierdoor zullen de koolstofvezels minder snel versplinteren en verstopt raken tijdens het zagen.
- Positie van zagen: Steek tijdens het zagen je vinger een halve centimeter in de plek waar je wilt zagen. Er moet extra ruimte overblijven om later te kunnen schuren en afkanten.
- Langzaam zagen: Het zagen moet langzaam gebeuren langs de gemarkeerde lijn. De beste aanpak is om in een gestaag tempo te blijven bewegen zodat de zaagsnede door het koolstofvezelmateriaal zeer schoon is zonder schade te veroorzaken.
Waterstraalsnijden van koolstofvezel
Voordelen:
- Geen door warmte beïnvloede zone: Het proces dat gebruikt wordt bij het waterstraalsnijden is koud, waardoor er geen warmte-beïnvloede zones zijn die de eigenschappen van de koolstofvezel kunnen veranderen, waardoor deze behouden blijven.
- Zeer nauwkeurig: Waterstraalsnijden kan extreem nauwkeurig snijden, wat resulteert in fijne randen en kan worden gebruikt om ingewikkelde vormen te maken.
- Het is veelzijdig: de waterstraal kan door verschillende diktes koolstofvezelmaterialen snijden en kan breed worden toegepast.
Nadelen:
- Langzamere snelheid: Deze technologie snijdt langzamer dan andere methoden, met hogere productiekosten tot gevolg.
- Water en abrasie: Veel water en abrasieve materialen zijn essentieel voor waterstraalsnijden, waardoor de bedrijfskosten stijgen.
Voorzorgsmaatregelen voor gebruik:
- De juiste afstand tussen de sproeikop en het werkstukoppervlak garandeert correcte sneden.
- Bij het gebruik van schuurmiddelen of het gebruik van instelbare waterdruk op basis van de grootte en hardheid van het materiaal gemaakt van koolstofvezel.
- Controleer regelmatig alle onderdelen van een machine die wordt gebruikt voor het maken van smalle zaagsneden in metalen platen, zodat deze goed blijft werken,
- Denk aan de veiligheid tijdens het uitvoeren van deze activiteit, want een hoge drukstroom kan leiden tot ernstige verwondingen.
CNC machine koolstofvezel snijden
Voordelen:
- CNC-machines kunnen het snijpad nauwkeurig regelen en dit garandeert dat de koolstofvezelonderdelen qua afmetingen en vorm nauwkeurig zijn.
- Snelle snijsnelheid: In vergelijking met handmatig snijden kunnen CNC-machines snijtaken snel afwerken, waardoor de productie efficiënter wordt.
- Hoge Automatisering: Het snijproces kan worden geautomatiseerd op een CNC-machine, zodat er minder mankracht nodig is voor de bediening en arbeidsintensiviteit.
Nadelen:
- Hoge materiaalkosten: De aanschaf- en onderhoudskosten van CNC machines zijn relatief hoger.
- De technische vereisten zijn hoog: Het bedienen van CNC machines vereist specifieke vaardigheden en training.
- Materiaalafval: Tijdens het snijproces kan er wat materiaalafval ontstaan.
Voorzorgsmaatregelen voor gebruik:
- Voedingssnelheid: Deze moet tussen 2000-3000 mm/min zijn of afhankelijk van de materiaaldikte en de snijdiepte moet dan worden aangepast.
- Spiltoerental: Een snelheidslimiet van 18000-24000 tpm wordt aanbevolen. Dit helpt bij het minimaliseren van delaminatie en snijschade veroorzaakt door hoge spindelsnelheden.
- Zorg voor scherp snijgereedschap. Vervang of slijp je messen regelmatig om ze effectief te houden.
- Gebruik de juiste koelsmeersystemen om oververhitting te voorkomen en slijtage van het gereedschap te verminderen.
- Het is noodzakelijk om het werkstuk stabiel te houden. Gebruik geschikte klemmen om koolstofvezelmaterialen vast te houden tijdens het bewerken, zodat ze niet kunnen bewegen en trillen tijdens het bewerken.
Lasersnijden koolstofvezel
Voordelen:
- Hoge precisie: Het lasersnijden kan individuele sneden maken die zeer precies zijn, dus geschikt voor ingewikkelde ontwerpen en het snijden van fijne lijnen.
- Contactloos snijden: Dit is de contactloze techniek van lasersnijden die spanningen op koolstofvezelplaten vermindert.
- Snel en efficiënt: Dit is niet alleen een snel proces, het verhoogt ook de productie-efficiëntie.
Nadelen:
- Warmte beïnvloede zone: Er kan wat verkoling of thermische schade zijn aan de randen van de koolstofvezel vanwege een warmte beïnvloede zone veroorzaakt door het lasersnijden.
- Beperkte materiaaldikte: Kan geen dikkere vellen koolstofvezelmateriaal verwerken met lasersnijden.
- Veiligheidsrisico’s: Tijdens het lasersnijden moet speciale aandacht worden besteed aan de veiligheid tegen rook en laserstraling.
De werkende Suggesties voor Lasersnijden Koolstofvezel
- Kies het juiste lasertype: CO2 lasers of fiber lasers worden over het algemeen aanbevolen als geschikt voor het snijden van koolstofvezel, voornamelijk omdat ze respectievelijk voldoende vermogen hebben en nauwkeurige controle bieden.
- Laserparameters aanpassen: Pas, afhankelijk van de dikte van de koolstofvezel en de gewenste snijkwaliteit, het volgende aan in de software van je lasermachine: vermogen, snelheid, brandpuntsafstand enz.
- Hulpgas gebruiken: Gebruik een hulpgas zoals stikstof of andere inerte gassen om de door warmte beïnvloede zone (HAZ) te verkleinen en te voorkomen dat het materiaal verbrandt.
- De Heat-Affected Zone minimaliseren: Om optimale prestaties en integriteit van je koolstofvezel te behouden, moet je zowel je laserparameters als je snijpaden optimaliseren en de HAZ op een minimaal niveau houden tijdens de bewerkingsstappen voor de productie met lasers.
Voorzorgsmaatregelen voor het snijden van koolstofvezel
Werken in een geventileerde omgeving
Om goed te kunnen werken bij het snijden van koolstofvezel, moet je ervoor zorgen dat je dit doet op een plek met goede ventilatie. Zo verklein je het risico dat je koolstofvezelstof inademt, wat gevaarlijk is.
Gebruik stofvrije apparatuur:
Sommige van de apparatuur die in dit proces wordt gebruikt, zijn stofzuigers om de lage deeltjes op te vangen en zo het snijden van koolstofvezel efficiënter te maken. Deze maatregel helpt om je werkgebied schoon te houden en vermindert de blootstelling aan fijne deeltjes.
Bescherm je huid en ogen
Draag beschermende kleding en een veiligheidsbril om je huid te beschermen tegen krassen door scherpe randen wanneer je door koolstofvezels snijdt. De reden hiervoor is dat ze ongelukken of verwondingen voorkomen en zo de werkplek veiliger maken.
