Термопластични ламинати од угљеничних влакана у будућности се могу бушити коришћењем ултра-брзих метода довода.
Ваздухопловство и производња аутомобила су две индустрије које најбоље одражавају индустријске могућности и комплетност ланца снабдевања у савременим индустријским областима, укључујући безброј технологија и материјала. Угљенична влакна и композитни материјали су тренутно веома популарна нова врста материјала у индустријској производњи, која добија повољну примену због својих изванредних механичких својстава. У практичним применама, угљенична влакна служе као ојачавајући материјал који се може комбиновати са различитим матричним материјалима, омогућавајући му да се преради у различите облике индустријских компоненти, од којих се неке могу применити у сектору ваздухопловства и производње аутомобила.
Тренутно се уобичајена термореактивна угљенична влакна, као и повољнија термопластична угљенична влакна у будућности, сматрају композитним материјалима високих перформанси које је тешко надмашити. Међутим, прерада ових композита од угљеничних влакана у готове производе представља одређене изазове, захтевајући координацију различите опреме и машина. Основне операције као што су бушење, сечење и удубљење су неопходне. Ипак, не треба потцењивати ове основне кораке обраде, пошто су операције машинске обраде такође кључно повезане са перформансама производа од угљеничних влакана. Овај чланак се позива на међународну научну литературу како би се представио метод бушења ултра-брзог додавања и упоређује га са две друге методе обраде: ултразвучном вибрацијом и абразивним резањем воденим млазом.
Три методе бушења за ламинате од термопластичних угљеничних влакана (ЦФ/ПА6).
1. Ултра-брзо бушење (УФФД): Топлота резања и топлота трења могу довести до топљења термопластичне матрице, што утиче на ефикасност и резултате бушења. Да би се проучавали стварни ефекти методе ултра-брзог доводног бушења, термопластични ламинат од угљеничних влакана је фиксиран, а брзине додавања од 3000, 5000 и 7000 мм/мин се бирају, користећи трокомпонентни динамометар за мерење.
2. Ултразвучно вибрационо бушење (УВД): Пиезоелектрични кристални осцилатор је инсталиран на опреми да обезбеди константну фреквенцију од 70 кХз, омогућавајући посматрање стварних ефеката ултразвучних вибрација приликом бушења термопластичних ламината од угљеничних влакана.
3. Абразивно бушење воденим млазом (АВЈ): Машинска обрада абразивним воденим млазом је тренутно главна метода за сечење термореактивних производа од угљеничних влакана. Путања воденог млаза је дизајнирана у кружном облику, а одређени притисак воде се примењује за бушење термопластичног ламината од угљеничних влакана, уз посматрање стварних ефеката.
Демонстрација стварних ефеката ултра-брзог доводног бушења
1.Поређење ефеката бушења: Када се упореди брзина помака од 3000 мм/мин са малом брзином помака од 50 мм/мин, први постиже завршетак сечења брже, избацујући само малу количину струготине и не остављајући неравнине у близини избушене рупе. Насупрот томе, овај други показује значајну деформацију када бургија продре у предњи ламинат, са већом количином остатка струготине и неравнина налик круни око рупе. Максимални потисак при 3000 мм/мин је шест пута већи од 50 мм/мин, достижући скоро 22Н, док је време бушења само 1/60 од последњег, што значајно повећава ефикасност бушења и побољшава квалитет бушења.
2. Деламинација и ситуација са неравнинама: Посматрања помоћу 3Д мерног микроскопа откривају да се раслојавање и неравнине јављају у односу на улазни правац бушења, при чему 20 μм служи као линија раздвајања. Када је брзина помака 3000 мм/мин, не примећује се деламинација без обзира на брзину вретена. Међутим, када брзина помака пређе 3000 мм/мин, а брзина вретена пређе 20 000 мин⁻¹, запремина деламинације се повећава са порастом брзине помака. Ово се приписује већем потиску који се ствара при већим брзинама додавања.
Поред тога, како се брзина вретена повећава, смањује се запремина неравнина које се појављују. Кроз више експеримената, откривено је да при брзини увлачења од 3000 мм/мин и брзини вретена од 20.000 мин⁻¹, нема проблема са раслојавањем, уз истовремено одржавање мањег обима шиљака. Све у свему, ово резултира бољим перформансама бушења.
3.Поређење са друге две методе бушења: Да би се боље упоредили ефекти бушења, у експерименту су посматране микроскопске слике сваке методе бушења. У бушењу са ултра-брзим доводом (УФФД), сваки слој карбонских влакана је јасно видљив на зиду рупе, док су код ултразвучног вибрационог бушења (УВД) и абразивног бушења воденим млазом (АВЈ), зидови рупа су прекривени растопљеном матрицом. , што доводи до замућеније површине. Када се микроскопске слике увећају, зидови АВЈ рупа показују значајну дифузију најлонских влакана, док ивице рупа из УФФД показују бољи квалитет. На основу поређења квалитета површине рупе, тачности облика и времена обраде, ултра-брзо бушење (УФФД) се показало као метода бушења која више обећава за термопластичне ламинате од угљеничних влакана.
Бушење рупа у термопластичним плочама од угљеничних влакана је основна метода обраде, која омогућава стабилне везе са другим индустријским компонентама и повећава њихову комерцијалну вредност. Тренутно је распрострањена примена термопластичних композита од угљеничних влакана још увек у раној фази, а припрема једносмерних термопластичних композита од угљеничних влакана представља значајне изазове, што ограничава примену ових материјала од самог почетка. Као једна од ретких компанија у Кини која је способна да самостално производи континуалне термопластичне композитне једносмерне траке од угљеничних влакана, Зхисханг Нев Материалс верује да развој термопластичних угљеничних влакана мора почети од темељног нивоа, а технолошки напредак је примарни услов за решавање постојећих проблема.
