Aaron Howcroft, Global Product Manager presso Sandvik Coromant, spiega in che modo la punta CoroDrill® 863-O può aiutare i costruttori a rivoluzionare il proprio approccio alla lavorazione di compositi grazie alla tecnologia CVD (deposizione chimica mediante vapore).
Nella maggior parte dei componenti aerospaziali, i costruttori hanno tre possibilità per realizzare correttamente un foro, dopodiché sarà impossibile rilavorarlo entro le specifiche di progettazione richieste. Se anche per un solo foro questi tre tentativi dovessero fallire, in termini di diametro, finitura superficiale o delaminazione, l'intero componente dovrebbe essere scartato. Considerato l'incredibile valore dei componenti aerospaziali, la realizzazione di fori rappresenta un'operazione rischiosa, soprattutto nella foratura di materiali compositi, che comporta requisiti ancora maggiori.
Punta per lavorazione di materiali compositi
Sandvik Coromant ha sviluppato la punta CoroDrill® 863-O per la lavorazione di compositi, tra cui i materiali CFRP (rinforzati con fibra di carbonio) e GFRP (rinforzati con fibra di vetro). La punta è stata progettata prestando attenzione ai settori che fanno ampio uso di materiali compositi e necessitano di una maggior quantità di materiale forato per utensile, per esempio l'industria aerospaziale che utilizza materiali compositi per la produzione di telai e altri componenti di velivoli.
Per sviluppare CoroDrill® 863-O, Sandvik Coromant ha applicato la punta al materiale che nell'aerospaziale è più propenso alla delaminazione. Nello specifico, un laminato unidirezionale senza materiali tessuti o peel-ply, comunemente impiegato per ali e fusoliere aerospaziali. L’azienda ha mappato digitalmente la delaminazione per determinare la quantità esatta di delaminazione durante il ciclo di vita degli utensili. I dati hanno confermato che Sandvik Coromant è riuscita a ottimizzare alcuni aspetti essenziali nel design della punta, come l'angolo d'elica o la scanalatura a spirale attorno alla punta. I materiali compositi non sono omogenei e l'aggiunta di nuovi materiali in un ciclo di produzione presenta sfide uniche. Le caratteristiche di CoroDrill 863-O sono ideate per gestire qualsiasi materiale.
Tecnologia CVD
Le punte in metallo duro sono adatte alla lavorazione di componenti aerospaziali perché il metallo duro rafforza l'utensile attraverso la geometria di taglio e lo stelo. Questo ottimizza l'azione di taglio, massimizzando il disimpegno e l'evacuazione di materiale. Tuttavia, a causa della natura abrasiva dei compositi, il metallo duro si usura in fretta. Questo rappresenta un problema soprattutto nei setup di produzione automatizzati. Per risolverlo, CoroDrill 863-O è dotata di tecnologia CVD (deposizione chimica mediante vapore). Il CVD è un materiale estremamente duro, ideale per la lavorazione di materiali compositi e agglomerati. Mediante l'applicazione di strati di CVD lungo tutto il tagliente è possibile aumentare la durata utensile e, grazie al basso coefficiente di attrito e all'elevata conduttività del calore garantiti dal CVD, i taglienti sono meno soggetti alla formazione di tagliente di riporto. Rimanendo affilato, il CVD allontana il calore e presenta un basso attrito, minimizzando l'insorgere di problemi legati ai fori. Di conseguenza, le qualità CVD risultano preferibili nelle operazioni che prevedono la realizzazione di molti fori e richiedono una maggiore produttività.
Robot ben attrezzati e test sul campo
Disponibile con rivestimento in metallo duro, diamante policristallino (PCD) e CVD, CoroDrill 863 può essere lasciata a lavorare qualsiasi tipo di materiale difficile in processi non presidiati.
Una volta uscita dal laboratorio, le prestazioni di CoroDrill 863-O sono state messe alla prova mediante la realizzazione di fori in un componente in fibra di carbonio. La fibra di carbonio è una scelta diffusa nelle applicazioni aerospaziali, poiché il miglior rapporto forza/peso del materiale è ideale per realizzare strutture più leggere. Il componente, con uno spessore medio di 0.25 pollici, è stato sottoposto a due cicli di foratura con la geometria CoroDrill® 863-O, che impiega la variante di CVD denominata O1AD per garantire una maggiore resistenza all'usura nei materiali compositi. Il pezzo è stato inizialmente lavorato con la punta 863-O con un diametro di taglio (DC) di 6.37 mm, per poi passare a un DC di 4.85 mm. In entrambi i cicli e con tutti gli utensili, la punta 863-O ha garantito risultati eccezionali. Nella fibra di carbonio sono stati realizzati 400 fori con un DC di 6.37 mm e 560 fori con un DC di 4.85 mm. Anche nella fase più precoce della durata utensile, i risultati hanno soddisfatto i parametri ottenuti durante i test in laboratorio.
Attraverso il Capacity Data Management System di Sandvik Coromant è stato possibile ottenere una stima precisa della durata utensile. Questo dimostra come il prodotto offra un'eccellente durata utensile, un minor numero di cambi utensile e prestazioni affidabili e ripetibili nella lavorazione di compositi. In entrambi i cicli di prova i fori presentavano ridotti livelli di delaminazione in ingresso e uscita.
