Как резать углеродное волокно

Характеристики материала из углеродного волокна.

Углеродное волокно — легкий и прочный материал благодаря хрупким и прочным углеродным нитям. Эти нити переплетаются между собой, образуя пряжу. Волокно, в свою очередь, сплетается в различные стили и модные узоры. Этому материалу приписывают прочность и легкость. Его выдающиеся свойства, помимо прочего, делают его применимым в большинстве областей. Это и аэрокосмическая промышленность, и автомобилестроение, и спортивное оборудование. Карбоновая основа волокна — главный источник его уникальных свойств. Эта основа обладает высоким уровнем жесткости, а при растяжении способна выдерживать нагрузки. Кроме того, этот прочный материал является самым легким. Такой набор свойств делает его одним из наиболее широко используемых в физике.

Трудности при резке углеродного волокна

Резка углеродного волокна сопряжена с некоторыми уникальными трудностями, требующими пристального внимания к деталям:

• Расслаивание: При резке композитов из углеродного волокна слоистая структура делает их склонными к расслоению. Отслоение слоев может поставить под угрозу целостность и прочность материала. Поэтому важно использовать острые, подходящие инструменты и оптимизировать параметры резки, такие как скорость и подача, которые могут уменьшить расслоение.
• Абразивный износ: Углеродное волокно невероятно абразивно, что приводит к быстрому износу инструмента в процессе резки. Такой износ влияет на точность резки и повышает эксплуатационные расходы из-за частой замены инструментов. Однако использование инструментов, специально предназначенных для резки углеродного волокна, таких как инструменты с алмазным покрытием или твердым карбидом, может помочь смягчить эту проблему.
• Истирание волокна: При резке углеродного волокна края с обеих сторон могут обтрепаться, что приведет к неровной поверхности, требующей дополнительной обработки, такой как шлифовка или герметизация. Острые инструменты и правильные методы резки, которые сводят к минимуму разрывы, крайне важны для уменьшения истирания.
• Образование пыли: При разрезании углеродного волокна на мелкие части образуется пыль в виде мелких частиц, представляющая опасность для здоровья при вдыхании. Она также оседает на машинах, что может привести к их повреждению или поломке. Для обеспечения безопасности на рабочем месте необходимо использовать эффективную систему пылеудаления и средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая маски и защитные очки.
• Термическое повреждение: Некоторые виды резки, например лазерная, выделяют тепло, которое может вызвать термическое повреждение углеволокна, изменяя его свойства и, возможно, ослабляя его вблизи краев разреза. Во избежание термического повреждения следует использовать методы отвода тепла или другие методы, которые выделяют минимальное количество тепла при резке.
• Проблемы с инструментами: При резке углеродных волокон часто приходится использовать специализированную оснастку, что усложняет и удорожает процесс обработки. Поэтому необходимо тщательно выбирать подходящие инструменты и регулярно их обслуживать, чтобы добиться высокого качества резки при длительном сроке службы.

Подготовка к резке углеродного волокна

Для снижения риска и получения идеального результата при резке важно ознакомиться с правилами техники безопасности и следовать им. Для обеспечения безопасности и получения гладкой поверхности перед резкой углеродного волокна необходимо провести соответствующую подготовку. undefined

1. Выберите подходящий лист углеродного волокна: Знание и положительный выбор подходящего типа листа углеродного волокна для вашего применения, например, препрега или листов углеродного волокна для сушки. Одним из важных моментов, над которым следует задуматься, помимо типа листа, является метод резки и инструменты, которые вы будете использовать.
2. Осмотрите материал: Перед резкой обязательно осмотрите лист углеродного волокна на предмет наличия возможных повреждений или проблем, чтобы получить качественный рез. Поврежденные материалы могут привести к вырезанию деформированных срезов или даже к повышению безопасности в процессе резки.
3. Закрепите углеродное волокно: Закрепите углепластик зажимами или тисками на верстаке так, чтобы он не двигался во время резки. Использование ремней и навесных замков на нестабильных материалах позволяет избежать ошибок во время резки или избежать определенных опасностей.
4. Наметьте линию разреза: Нанесите клейкую ленту или серебряный маркер, чтобы очертить область, которую вы хотите вырезать на композитном волокне. Разметка должна четко указывать на линию реза, чтобы срезы были точными.
5. Надевайте защитные средства: Защитите глаза и органы дыхания с помощью противопылевой маски и очков, так как работа с пылью из углеродного волокна может привести к раздражению глаз и вдыханию. Ношение длинных перчаток поможет вам защитить руки от порезов. На этапе резки всегда надевайте назначенные средства индивидуальной защиты.

Методы резки углеродного волокна

Ротационный режущий инструмент

Роторный инструмент имеет вращающийся наконечник и относится к ручным электроинструментам, которые могут иметь различные насадки для выполнения определенных задач, таких как шлифовка, резка, шлифовка и полировка. Например, существует роторный инструмент Dremel и роторный инструмент Proxxon. Эти инструменты универсальны и могут использоваться для обработки широкого спектра материалов, в том числе углеродного волокна.

Использование ротационного инструмента для резки углеродного волокна:

• Выберите правильный отрезной круг: Поэтому используйте алмазный или твердосплавный отрезной круг, потому что они могут эффективно резать углеродное волокно, не повреждая его.
• Начинайте сверху вниз: Режущий диск роторного инструмента должен проходить над углеродным волокном, медленно делая надрезы вдоль отмеченной линии.
• Избегайте перегрева: Если вы заметили, что отрезной круг перегрелся, снизьте скорость, чтобы не разрушить углеродное волокно. Перегрев сделает его хрупким или изменит его свойства.

Инструмент для пильных дисков

Пильные диски для резки углеродного волокна — это инструменты с твердосплавной кромкой, которая предотвращает сколы и засорение. Например, полотно с алмазным покрытием обеспечивает точность при резке композитных материалов.

• Выберите правильный пильный диск: Выбор правильного пильного диска имеет решающее значение. Выбирайте полотно с кромкой из карбида вольфрама. Это уменьшит фрагментацию и засорение углеродных волокон во время резки.
• Положение распила: Во время распила заведите палец на полдюйма в то место, где вы хотите сделать пропил. Должно остаться дополнительное пространство для шлифовки и обработки кромки.
• Медленное пиление: Пилить нужно медленно по отмеченной линии. Лучше всего двигаться в постоянном темпе, чтобы пропил углеволокна был очень чистым и не повредил материал.

Гидроабразивная резка углеродного волокна

• Отсутствие зоны термического воздействия: Процесс гидроабразивной резки является холодным, что не приводит к образованию зон термического воздействия, которые могут изменить свойства углеродного волокна, сохраняя их.
• Высокая точность: Гидроабразивная резка позволяет получать очень точные срезы, в результате чего образуются тонкие кромки, и может использоваться для формирования замысловатых форм.
• Она универсальна: гидроабразивная резка способна прорезать материалы из углеродного волокна различной толщины и может применяться повсеместно.

Недостатки:

• Более низкая скорость: эта технология режет медленнее, чем другие методы, что приводит к увеличению производственных затрат.
• Вода и абразивные материалы: Для гидроабразивной резки требуется много воды и абразивных материалов, что повышает эксплуатационные расходы.

Меры предосторожности при эксплуатации:

• Соблюдение необходимого расстояния между головкой сопла и поверхностью заготовки гарантирует правильную резку.
• При использовании абразивных материалов или при использовании регулируемого давления воды в зависимости от размера и твердости материала, изготовленного из углеродного волокна.
• Регулярно проверяйте все детали станка, используемого для выполнения узких разрезов на металлических листах, чтобы он продолжал исправно работать,
• При выполнении этого действия следует соблюдать технику безопасности, так как поток высокого давления может привести к серьезным травмам.

Станок с ЧПУ для резки углеродного волокна

• Станки с ЧПУ способны точно контролировать траекторию резки, что гарантирует точность размеров и формы деталей из углеродного волокна.
• Высокая скорость резки: По сравнению с ручной резкой, станки с ЧПУ могут быстро выполнять задачи по резке, что повышает эффективность производства.
• Высокая степень автоматизации: Процесс резки может быть автоматизирован на станке с ЧПУ, поэтому он требует меньше рабочей силы с точки зрения эксплуатации и трудоемкости.

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования: Стоимость приобретения и обслуживания станков с ЧПУ относительно выше.
• Высокие технические требования: Работа на станках с ЧПУ требует специальных навыков и подготовки.
• Отходы материалов: В процессе резки могут образовываться отходы материалов.

Меры предосторожности при эксплуатации:

• Скорость подачи: Она должна составлять 2000-3000 мм/мин или соответствовать толщине материала, после чего следует отрегулировать глубину резания.
• Скорость вращения шпинделя: Рекомендуется ограничение скорости в пределах 18000-24000 об/мин. Это позволяет свести к минимуму расслоение, а также повреждение реза, вызванное высокой скоростью вращения шпинделя.
• Убедитесь, что инструменты для резки острые. Периодически заменяйте или затачивайте ножи, чтобы сохранить их эффективность.
• Используйте соответствующие системы смазки с охлаждением, чтобы избежать перегрева и уменьшить износ инструмента.
• Необходимо поддерживать заготовку в стабильном состоянии. Применяйте подходящие зажимы для фиксации материалов из углеродного волокна во время обработки, что предотвратит их перемещение и вибрацию во время обработки.

Лазерная резка углеродного волокна

• Высокая точность: Лазерная резка может делать отдельные разрезы, которые очень точны, поэтому подходят для сложных конструкций и тонких линий резки.
• Бесконтактная резка: Это бесконтактная техника лазерной резки, которая снижает напряжение на листах углеродного волокна.
• Быстро и эффективно: Помимо того, что это быстрый процесс, он еще и повышает эффективность производства.

Недостатки:

• Зона термического воздействия: по краям углеродного волокна может быть обугливание или термическое повреждение из-за зоны термического воздействия, вызванной лазерной резкой.
• Ограниченная толщина материала: Лазерная резка не позволяет обрабатывать более толстые листы углеродного волокна.
• Риски для безопасности: Во время лазерной резки особое внимание следует уделить безопасности от дыма и лазерного излучения.

Оперативные предложения по лазерной резке углеродного волокна

• Выберите подходящий тип лазера: Лазеры CO2 или волоконные лазеры обычно рекомендуются как подходящие для резки углеродного волокна, потому что они обладают достаточной мощностью и обеспечивают точный контроль соответственно.
• Настройте параметры лазера: В зависимости от толщины углеродного волокна и желаемого качества резки, измените следующие параметры в программном обеспечении лазерного станка — мощность, скорость, фокусное расстояние и т.д.
• Используйте вспомогательный газ: Используйте вспомогательный газ, например азот или любой другой инертный газ, чтобы уменьшить зону термического влияния (HAZ) и предотвратить возгорание материала.
• Минимизация зоны термического воздействия: для поддержания оптимальных характеристик и целостности углеродного волокна необходимо оптимизировать параметры лазера и траектории резки, поддерживая минимальный уровень зоны термического воздействия на этапах обработки, выполняемых с помощью лазера.

Меры предосторожности при резке углеродного волокна.

Работа в проветриваемом помещении

Чтобы работа по резке углеродного волокна была успешной, убедитесь, что вы делаете это в месте с хорошей вентиляцией. Такая практика поможет снизить риск вдыхания пыли углеродного волокна, которая является опасной.

Используйте оборудование, не содержащее пыли:

Среди оборудования, используемого в этом процессе, — пылесосы для улавливания мелких частиц, что делает резку углеродного волокна более эффективной. Эта мера помогает поддерживать чистоту в рабочей зоне и уменьшает воздействие мелких частиц.

Защитите кожу и глаза

Надевайте защитную одежду и защитные очки, чтобы не поцарапать кожу острыми краями при резке углеродных волокон. Причина в том, что они предотвращают несчастные случаи и травмы, а значит, делают рабочее место более безопасным.