Gelecekte termoplastik karbon fiber laminatlar ultra hızlı besleme yöntemleri kullanılarak delinebilir.
Havacılık ve otomotiv imalatı, sayısız teknoloji ve malzeme içeren, modern endüstriyel alanlardaki endüstriyel yetenekleri ve tedarik zincirinin bütünlüğünü en iyi yansıtan iki endüstridir. Karbon fiber ve kompozit malzemeler şu anda endüstriyel üretimde çok popüler yeni bir malzeme türüdür ve olağanüstü mekanik özellikleri nedeniyle olumlu uygulamalar kazanmaktadır. Pratik uygulamalarda karbon fiber, farklı matris malzemeleriyle birleştirilebilen bir takviye malzemesi olarak hizmet eder ve bazıları havacılık ve otomotiv imalat sektörlerinde uygulanabilecek çeşitli endüstriyel bileşen şekilleri halinde işlenmesine olanak tanır.
Şu anda ana akım termoset karbon fiberin yanı sıra gelecekte daha avantajlı olan termoplastik karbon fiberin, aşılması zor olan yüksek performanslı kompozit malzemeler olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, bu karbon fiber kompozitlerin bitmiş ürünlere dönüştürülmesi, çeşitli ekipman ve makinelerin koordinasyonunu gerektiren bazı zorluklar doğurmaktadır. Delme, kesme ve delik açma gibi temel işlemler önemlidir. Ancak işleme operasyonları aynı zamanda karbon fiber ürünlerin performansıyla da önemli ölçüde bağlantılı olduğundan, bu temel işlem adımları hafife alınmamalıdır. Bu makale, ultra hızlı beslemeli delme yöntemini tanıtmak için uluslararası bilimsel literatüre atıfta bulunuyor ve bunu diğer iki işleme yöntemiyle karşılaştırıyor: ultrasonik titreşim ve aşındırıcı su jeti ile kesme.
Termoplastik Karbon Fiber (CF/PA6) Laminatlar için Üç Delme Yöntemi
1.Ultra Hızlı İlerlemeli Delme (UFFD): Kesme ısısı ve sürtünme ısısı, termoplastik matrisin erimesine yol açarak delme verimliliğini ve sonuçlarını etkileyebilir. Ultra hızlı beslemeli delme yönteminin gerçek etkilerini incelemek için termoplastik karbon fiber laminat sabitlenir ve ölçüm için üç bileşenli bir dinamometre kullanılarak 3000, 5000 ve 7000 mm/dak'lık besleme hızları seçilir.
2.Ultrasonik Titreşimli Delme (UVD): Termoplastik karbon fiber laminatları delerken ultrasonik titreşimin gerçek etkilerinin gözlemlenmesine olanak tanıyan, 70 kHz'lik sabit bir frekans sağlamak üzere ekipmana bir piezoelektrik kristal osilatör monte edilmiştir.
3. Aşındırıcı Su Jeti Delme (AWJ): Aşındırıcı su jeti ile işleme, şu anda ısıyla sertleşen karbon fiber ürünlerin kesilmesinde ana yöntemdir. Su jeti yörüngesi dairesel bir şekilde tasarlanmıştır ve termoplastik karbon fiber laminatı delmek için belirli bir su basıncı uygulanır ve gerçek etkiler gözlemlenir.
Ultra Hızlı İlerleme Sondajının Gerçek Etkilerinin Gösterimi
1. Sondaj Etkilerinin Karşılaştırılması: 3000 mm/dak'lık ilerleme hızı ile 50 mm/dak'lık düşük ilerleme hızı karşılaştırıldığında, birincisi kesme işleminin daha hızlı tamamlanmasını sağlar, yalnızca az miktarda talaş çıkarır ve açılan deliğin yakınında çapak bırakmaz. Buna karşılık, matkap ucu ön laminata girdiğinde, delik etrafında daha büyük miktarda talaş kalıntısı ve taç benzeri çapaklarla birlikte, ikincisi önemli bir deformasyon gösterir. 3000 mm/dak'daki tepe itme kuvveti, 50 mm/dak'nın altı katıdır ve yaklaşık 22N'ye ulaşırken delme süresi, ikincisinin yalnızca 1/60'ıdır; bu da delme verimliliğini önemli ölçüde artırır ve delme kalitesini artırır.
2. Delaminasyon ve Çapak Durumu: 3 boyutlu ölçüm mikroskobu kullanılarak yapılan gözlemler, delme giriş yönüne göre katmanlara ayrılma ve çapakların meydana geldiğini ve 20 μm'nin bölme çizgisi olarak hizmet ettiğini ortaya koymaktadır. İlerleme hızı 3000 mm/dak olduğunda, iş mili hızından bağımsız olarak hiçbir katman ayrılması gözlenmez. Ancak ilerleme hızı 3000 mm/dak'yı ve iş mili hızı 20.000 dak⁻¹'yı aştığında, ilerleme hızının artmasıyla birlikte delaminasyon hacmi de artar. Bu, daha yüksek ilerleme hızlarında üretilen daha büyük itme kuvvetine atfedilir.
Ayrıca iş mili hızı arttıkça ortaya çıkan çapakların hacmi de azalır. Çoklu deneyler yoluyla, 3000 mm/dak. ilerleme hızında ve 20.000 dak⁻¹ iş mili hızında, katmanlara ayrılma sorununun olmadığı ve aynı zamanda daha küçük çapak hacminin korunduğu bulunmuştur. Genel olarak bu, daha iyi delme performansı sağlar.
3.Diğer İki Delme Yöntemiyle Karşılaştırma: Delme etkilerini daha iyi karşılaştırmak için deneyde her delme yönteminin mikroskobik görüntüleri gözlemlendi. Ultra hızlı beslemeli delmede (UFFD), her bir karbon fiber katmanı delik duvarında açıkça görülebilirken, ultrasonik titreşimle delme (UVD) ve aşındırıcı su jeti delmede (AWJ) delik duvarları erimiş bir matris ile kaplanır daha bulanık bir yüzeyle sonuçlanır. Mikroskobik görüntüler büyütüldüğünde, AWJ delik duvarları naylon liflerin önemli ölçüde yayıldığını gösterirken, UFFD'den gelen deliklerin kenarları daha iyi kalite sergiliyor. Delik yüzeyi kalitesi, şekil doğruluğu ve işlem süresi karşılaştırmasına dayanarak, ultra hızlı ilerlemeli delme (UFFD), termoplastik karbon fiber laminatlar için daha umut verici bir delme yöntemi olduğunu kanıtlıyor.
Termoplastik karbon fiber panellere delik açmak, diğer endüstriyel bileşenlerle sağlam bağlantılar sağlayan ve bunların ticari değerini artıran temel bir işleme yöntemidir. Şu anda, termoplastik karbon fiber kompozitlerin yaygın uygulaması hala başlangıç aşamasındadır ve tek yönlü termoplastik karbon fiber kompozitlerin hazırlanması, bu malzemelerin başlangıçtan itibaren uygulanmasını sınırlayan önemli zorluklar doğurmaktadır. Çin'de sürekli karbon fiber termoplastik kompozit tek yönlü bantları bağımsız olarak üretebilen birkaç şirketten biri olan Zhishang New Materials, termoplastik karbon fiberlerin geliştirilmesinin temel bir seviyeden başlaması gerektiğine ve teknolojik ilerlemenin mevcut sorunları çözmenin temel koşulu olduğuna inanıyor.
