Per lavorare i materiali compositi con intelligenza.

_ COMPETENZA NELL’ASPORTAZIONE DEL TRUCIOLO
Per lavorare i materiali
compositi con intelligenza.
Speciale Settori
Materiali
compositi
HIGH-TECH
NELL’ASPORTAZIONE
DEL TRUCIOLO.
Fra i materiali compositi, quelli sintetici rinforzati in fibra di
carbonio (o, più brevemente, “fibre di carbonio”) sono senz’altro
i più noti. La fibra di carbonio è un materiale tecnologico fondamentale, impiegato dove occorrano elevati valori di resistenza
e rigidità per peso specifico: ad esempio nella costruzione di
veicoli, nella produzione di vetture sportive o nell’industria aerospaziale. Nel settore aeronautico, le particolari caratteristiche
della fibra di carbonio consentono maggiore autonomia ed un
minore consumo di energia; inoltre, la maggiore rigidità permette una maggiore pressione in cabina. L’eccellente resistenza
alla corrosione della fibra di carbonio consente una maggiore
umidità atmosferica in cabina, cosa apprezzata dai passeggeri,
soprattutto sui lunghi tragitti. Oltre a tutto ciò, la fibra di carbonio non presenta necessità quanto a cura e manutenzione.
Per contro, la lavorazione della fibra di carbonio è molto impegnativa: essenzialmente occorre eliminare la delaminazione e le
sbavature di fibre. Data la presenza di fibre abrasive, la lavorazione con utensili convenzionali è esclusa; particolari materiali
compositi (stack), come la fibra di carbonio e il titanio, complicano ulteriormente la lavorazione, date le caratteristiche di
materiale opposte.
Come fornitori di soluzioni complete dalla solida esperienza, vi
offriamo le soluzioni di lavorazione più adatte per fibra di carbonio e materiali simili. A titolo di esempio, vi mostreremo qui una
selezione dei nostri utensili di foratura high-tech per materiali
compositi utilizzati nell’industria aerospaziale. I nostri specialisti
saranno lieti di esaminare la vostra applicazione. Contattateci!
1
TECNOLOGIA PKD VEIN
Nella foratura della fibra di carbonio
e del titanio, gli utensili PKD Vein
Walter consentono elevate velocità
di taglio e un’eccellente precisione
dimensionale, unitamente ad una
ad erosione con esattezza. Così si
costruiscono utensili high-tech per
applicazioni impegnative.
minima usura. Nella testa in metallo
duro di questi utensili è integrata
una PKD Vein sinterizzata. La testa
dell’utensile è saldata sul codolo
e la geometria è rettificata e levigata
Punta a tre tagli Walter Titex PKD Vein
La PKD Vein* viene sinterizzata a 1500 °C
e a 60.000 bar: tale processo rende questa
punta a tre tagli un utensile high-tech
ideale per eccellenti valori di lavorazione,
senza sfrangiature e con ridotta formazione di bave nel titanio.
* Vein = inglese per “vena”.
Canalini di
lubrificazione
interni
PKD saldato per svasatura
PKD Vein
Camera di
reazione
Testa in metallo
duro riempita con
polvere di PKD
Testa in
metallo duro
PKD
Testa in
metallo duro
Processo di
sinterizzazione
Giunzione saldata
Elemento grezzo
in metallo duro
Testa in metallo duro con PKD
saldata sull’elemento grezzo
AFT1P, angolo di testa 130°
Geometria per stack di materiali compositi in fibra e metallo. Geometria dei
taglienti per materiali in titanio, ottimizzata con canalini di lubrificazione integrati per lavorazione ad emulsione e a
lubrificazione minimale (MMS).
AF3P, angolo di testa 125°/90°
Geometria specifica per fibre unidirezionali e per altri materiali in fibra ad
elevato rischio di delaminazione. Indicata anche per fibre e tessuti multidirezionali.
AFE1P, affilatura forma E
Geometria per componenti in fibra
di carbonio bombati, materiali sottili
e fibre di aramide. Utensile utilizzabile
in alternativa alla geometria AF3P.
Ricondizionamento: 2–3 volte
Ricondizionamento: 2–4 volte
Ricondizionamento: 1–2 volte
FUSOLIERA IN FIBRA DI CARBONIO
Per lavorare i rivestimenti di fusoliere
in fibra di carbonio ed i relativi elementi, vengono impiegati impianti di
rivettatura piana, flextrack e robot
a controllo CNC, unità di foratura ad
avanzamento e trapani manuali.
Per ciascuna di queste applicazioni –
a lubrificazione minimale (MMS),
a secco o ad emulsione – Walter
offre l’utensile di lavorazione appro-
priato. Per la lavorazione della fibra
di carbonio, ad esempio, puntiamo
su utensili in metallo duro integrale
con rivestimento in PKD e al diamante: questi materiali da taglio offrono
Punta a tre tagli Walter Titex PKD
Vein AF3P per saldature longitudinali
e trasversali
Punta a tre tagli Walter Titex AF1D per
saldature longitudinali e trasversali
La tecnologia Walter PKD Vein consente un’elevata vita utensile e ripetuti
ricondizionamenti al 100%, a pari qualità di foratura. Il materiale da taglio in
PKD ha il vantaggio di un incremento
dell’usura lento ed uniforme.
La punta a tre tagli AF1D Walter Titex
con rivestimento al diamante, senza
inserto pilota, offre le stesse caratteristiche della versione con gradino pilota,
ma riduce i tempi di lavorazione grazie
al minor valore di corsa iniziale e di
extracorsa.
Punta a tre tagli Walter Titex con
gradino AF1D per telai di finestrini
Il gradino di foratura consente un
esatto posizionamento dell’unità di
foratura ad avanzamento con staffa
a C. La svasatura viene direttamente
ricavata con la procedura detta
“One-shot Drilling”. Il rivestimento al
diamante incrementa sensibilmente
la vita utensile.
Trapano manuale
Operazione di foratura
manuale
UFA
(unità di foratura
ad avanzamento)
Foratura con parametri di taglio costanti
Robot
Operazione di foratura
CNC con ridotta
stabilità di macchina,
serraggio e pezzo da
lavorare
Impianto di
rivettatura piana/
Centro di lavoro
Operazione di foratura
CNC
3
infatti un’elevata vita utensile e
un’eccellente qualità di foratura.
Il substrato in metallo duro ed il rivestimento al diamante sono armonizzati alla perfezione, per un’ottimale
aderenza del rivestimento. Per noi,
un’elevata vita utensile e soprattutto
la sicurezza di processo stanno al
primo posto. Il rapporto fra qualità
di foratura, velocità di lavorazione
ed economicità viene adattato ad
ogni singola applicazione.
Punta Walter Titex AFF1D per
condizioni di lavorazione sfavorevoli
Punta Walter Titex MFF1 per preforatura e foratura dal pieno manuali
Punta Walter Titex MFA1 per
allargatura manuale
La punta Walter Titex AFF1D, con quattro taglienti e rivestimento al diamante,
è stata sviluppata espressamente per
serraggi delicati e risulta ideale per
applicazioni robot. Inoltre, nonostante
l’elevata vita utensile, non occorrono
rifiniture sul tessuto in rame all’uscita
della foratura.
Questa punta Titex con geometria dei
taglienti a falce genera forature precise senza sbavature di fibre; l’inserto di
centraggio consente un posizionamento preciso. Un utensile ideale per trapani manuali.
La MFA1 a tre taglienti è ideale per
l’allargatura manuale. Grazie all’ottimale ripartizione degli smussi di guida, la
punta genera forature dalle dimensioni
precise anche in condizioni tecniche
difficili.
Punta Walter Titex AF1D Allround
Utensile di foratura per fibra
di carbonio
La geometria AF1D con rivestimento
al diamante è adatta per la foratura in
materiali compositi in fibre di carbonio
unidirezionali e multidirezionali. Anche
con le unità di foratura ad avanzamento, questa geometria offre eccellente
circolarità e precisione dimensionale,
grazie alle caratteristiche autocentranti.
STACK PER FUSOLIERA
Gli stack sono composti da almeno
due materiali, che possono presentare caratteristiche diverse. Gli abbinamenti più diffusi fra metalli e materiali compositi sono fibra di carbonio
e itanio, oppure fibra di carbonio ed
alluminio. Nonostante le diverse caratteristiche dei materiali, occorre
garantire forature dalle dimensioni
precise per l’intera vita utensile:
proprio questa è la sfida nello sviluppo
degli utensili stessi. La fibra di carbonio è un materiale dall’effetto altamente abrasivo e spesso comporta
l’arrotondamento dei taglienti; il tita-
Punta a tre tagli Walter Titex PKD
Vein AFT1P per forature su
costolature per rivestimenti esterni
Utensile di allargatura Walter Titex
MFT2 per forature in fibra
di carbonio-Ti
Punta con gradino Walter Titex
MFA4 per forature in fibra
di carbonio-Al
Canalini di lubrificazione interni ed uno
smusso di protezione sul tagliente PKD
Vein garantiscono ottimi valori di lavorazione nell’abbinamento fibra di carbonio-titanio. Elevata velocità di taglio,
pressoché totale assenza di sfrangiature nella fibra di carbonio e ridotta
formazione di bave sul titanio rendono
questo utensile la migliore soluzione.
Questo utensile di allargatura ha una
struttura ad elica sinistra e spinge i
trucioli in avanti mediante la preforatura. Se la sequenza di foratura è fibra
di carbonio‡titanio, i trucioli di titanio
non possono danneggiare la fibra di
carbonio. Con sequenza inversa, per
questo utensile si consiglia la versione
ad elica destra.
Questo utensile è utilizzabile per foratura dal pieno o allargatura manuali.
I quattro smussi di guida stabilizzano
l’utensile e le scanalature secondarie
prevengono le saldature di riporto nella
foratura a secco dell’alluminio.
Punta Walter Titex con gradino
AFT4A per forature su fissaggi
per costolature
Questo utensile è stato sviluppato
espressamente per l’impiego con unità
di foratura ad avanzamento. Scanalature lappate ed un rivestimento in ACN
(strato in alluminio-nitruro di cromo),
liscio e termoresistente, assicurano
un’ottimale evacuazione del truciolo.
5
nio, per contro, è molto tenace e ha
una ridottissima conduttività termica.
Pertanto, forando nell’abbinamento
fibra di carbonio-Ti, il tagliente arrotondato influisce negativamente sulla
delaminazione e sulle sbavature di
fibre; nel titanio, esso genera ulteriore
calore da attrito. Walter punta, quindi,
su utensili PKD Vein a bassa usura
e sul metallo duro integrale, rivestito
o non rivestito, in base all’applicazione; inoltre, sviluppiamo ed offriamo
geometrie dei taglienti ottimizzate,
per consentirvi i risultati migliori.
Punta Walter Titex AFT3A per
materiali in stack
La collaudata geometria della punta
Walter Titex A3366 è stata perfezionata per la lavorazione di stack, con
canalini di lubrificazione interni, scanalature lappate ed il rivestimento in
ACN ed è concepita per avanzamenti
elevati.
Foto
F
Fo
otto
o Floorgrid
Flo
loor
orgrid
griid
gr
d
Punta con gradino Walter Titex
AFT1N per forature su fissaggi
per costolature
Punta Walter Titex MFT1 per
preforatura manuale
Il rivestimento in NHC (strato in carbonio ta-C) da 5000 HV di durezza rallenta l’usura; il rivestimento liscio riduce la
formazione del tagliente di riporto.
Inoltre, i quattro taglienti della punta
incrementano sensibilmente la vita
utensile.
Un affidabile utensile Walter per preforatura di stack con trapano manuale.
Adatto per piccoli diametri in fibra di
carbonio, titanio ed abbinamenti di
materiali in alluminio.
STACK PER STABILIZZATORE DI VELIVOLO
vari abbinamenti di materiali variano
notevolmente: dai pochi millimetri
del rivestimento esterno delle alette
ipersostentatrici sino alle forature
15 x d per la struttura centrale degli
stabilizzatori.
Anche i diametri delle forature variano
maggiormente rispetto al segmento
della fusoliera, raggiungendo diametri
superiori ai 30 mm.
Walter B4017 Point Drill per foratura
dal pieno
Punta Walter Titex AFA1N per costolature di irrigidimento dei longheroni alari
Punta con gradino Walter Titex
MFA5 per allargatura manuale
Ideale per one-shot drilling su fibra di
carbonio-alluminio. Soluzione economica per diametri di foratura da 12 fino a
38 mm. Massima sicurezza di processo,
grazie all’inserto di foratura ottimale nel
collaudato corpo Xtra·tec® Point Drill e
ridotta tolleranza di foratura, grazie agli
smussi di guida supplementari.
I quattro taglienti della AFA1N consentono un’elevata vita utensile negli
abbinamenti di materiali metallo-materiali compositi e ridotte sbavature di
fibre; inoltre, il rivestimento non metallico in NHC (strato in carbonio ta-C)
riduce la formazione del tagliente di
riporto.
La Walter Titex MFA5 è concepita per
l’allargatura manuale sugli abbinamenti
fibra di carbonio-Al ed Al-Al. La ridotta
elica dell’utensile abbassa la velocità in
fase di uscita della punta.
Gli stabilizzatori di velivoli comprendono abbinamenti di materiali in fibra di
carbonio, titanio, alluminio ed acciaio
inossidabile, oltre a materiali stratificati, come ad esempio l’alluminio
Honeycomb; inoltre, gli spessori dei
Punta a tre tagli Walter Titex PKD
Vein AFA1P per costolature di
irrigidimento del rivestimento
superficie portante
La geometria dei taglienti della AFA1P
è concepita espressamente per stack
fibra di carbonio-Al. Un tagliente affilato la lubrificazione interna per lavorazione a lubrificazione minimale (MMS)
o ad umido riducono al minimo la formazione di bave, persino nell’alluminio
puro platinato.
STACK PER TIMONE DI DIREZIONE
7
stabilizzatori o i segmenti della fusoliera, sono componenti rilevanti ai fini
della sicurezza e sottoposti a carichi
dinamici, con tolleranze molto ridotte
quanto a qualità del foro e che richie-
dono innanzitutto sicurezza di processo nella lavorazione e nella qualità dei
componenti.
Punta con gradino Walter Titex AFT1A
per abbinamento Ti-acciaio
Svasatore Walter Prototyp ConeFit*
per Ti, acciai ed Al
Punta con gradino Walter Titex MFA4
per fibra di carbonio-Al
Questo utensile è stato sviluppato
espressamente per l’impiego con unità
di foratura ad avanzamento. Scanalature lappate ed un rivestimento in ACN,
liscio e termoresistente, assicurano
un’ottimale evacuazione del truciolo.
La guida dello svasatore agevola il
posizionamento dell’utensile e la centratura del foro rispetto alla svasatura.
L’utensile è disponibile in versione
Z = 2 oppure Z = 3, per svasature a
partire da 10 mm e per risparmi sui
costi.
Questo utensile è utilizzabile per foratura dal pieno o allargatura manuali.
I quattro smussi di guida stabilizzano
l’utensile e le scanalature secondarie
prevengono le saldature di riporto nella
foratura a secco dell’alluminio.
La struttura del timone di direzione
presenta alcune somiglianze con
quella dello stabilizzatore, sia nei
materiali, sia nei diametri di foratura.
Il timone di direzione, come anche gli
Punta Walter Titex AFT2: 16 x Dc
Punta per fibra di carbonio-Ti
La punta Titex AFT2 è un utensile
16 x Dc ed è indicata per prefori profondi. I materiali lavorabili con questo
utensile sono la fibra di carbonio e
il titanio, come anche l’acciaio inossidabile.
* Abbinabile all’intero
programma di steli ConeFit.
PARAMETRI DI TAGLIO E DIMENSIONI UTENSILI
La tabella dei parametri di taglio riporta valori iniziali per lavorazione di
materiali compositi; molte di queste
applicazioni, tuttavia, presentano
caratteristiche uniche e richiedono
adattamenti nei parametri di taglio e
dell’utensile. Si raccomanda pertanto
di avvicinarsi gradualmente ai parametri di lavorazione ottimali, che
saranno il migliore compromesso fra
qualità di foratura e vita utensile.
Materiale
Fibra di carbonio
UD
(unidirezionale)
Fibra di carbonio
MD
(multidirezionale)
Termoplasto
con fibra di
carbonio
Fibra di
carbonio-Al
Fibra di c
arbonio-Ti
Al-Ti
Lavorazione
A secco
A secco
A secco
Lubrificazione
minimale (MMS)
Lubrificazione
minimale (MMS)
AF3P
Vc [m/min]
f [mm]
100 – 300
0,04 – 0,08
100 – 300
0,04 – 0,12
100 – 300
0,04 – 0,20
–
–
AFE1P
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 200
0,04 – 0,08
80 – 200
0,04 – 0,10
80 – 200
0,04 – 0,15
–
–
AFA1P
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 200
0,04 – 0,08
80 – 200
0,04 – 0,10
80 – 200
0,04 – 0,15
80 – 200
0,04 – 0,10
–
AFT1P
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 180
0,04 – 0,08
80 – 180
0,04 – 0,10
80 – 180
0,04 – 0,15
–
10 – 25
0,05 – 0,06
AF1D /
AFF1D
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 200
0,04 – 0,08
80 – 200
0,04 – 0,12
80 – 200
0,04 – 0,20
–
–
AFA1N
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 160
0,04 – 0,08
80 – 160
0,04 – 0,12
80 – 160
0,04 – 0,20
30 – 90
0,07
–
B4017 con
P6004 WSP
Vc [m/min]
f [mm]
60 – 100
0,03 – 0,05
60 – 100
0,03 – 0,06
60 – 100
0,04 – 0,10
10 – 100
0,04 – 0,30
–
AFT1N /
AFT1A
Vc [m/min]
f [mm]
60 – 140
0,04 – 0,08
60 – 140
0,04 – 0,10
60 – 140
0,04 – 0,20
–
10 – 20
0,07
AFT2
Vc [m/min]
f [mm]
–
–
–
–
10 – 20
0,05 – 0,10
AFT3A
Vc [m/min]
f [mm]
80 – 120
0,04 – 0,06
80 – 120
0,04 – 0,08
80 – 120
0,04 – 0,12
–
10 – 20
0,05 – 0,13
AFT4A
Vc [m/min]
f [mm]
60 – 120
0,04 – 0,07
60 – 120
0,04 – 0,09
60 – 120
0,04 – 0,15
–
10 – 20
0,05 – 0,10
Svasatore
ConeFit
Vc [m/min]
f [mm]
–
–
–
20 – 100
0,08 – 0,20
20 – 60
0,08 – 0,10
VFA1A /
VFT1A
Vc [m/min]
f [mm]
30 – 60
0,03 – 0,075
30 – 60
0,03 – 0,075
30 – 60
0,03 – 0,075
30
0,075
15
0,075
MFF1
Vc [m/min]
15 – 60
15 – 60
15 – 60
–
–
MFA1 / MFA4 /
MFA5
Vc [m/min]
–
–
–
5 – 45
–
MFT1 / MFT2
Vc [m/min]
–
–
–
5 – 45
5 – 15
PKD Vein
Geometria
Metallo duro con e senza vari rivestimenti
negli utensili. Per migliorare la qualità
di foratura, è possibile incrementare
la velocità di taglio e ridurre l’avanzamento; occorre però tenere presente
che un ridotto avanzamento e un’elevata velocità di taglio riducono la vita
Nota: Nella foratura di stack con un solo parametro, si utilizzerà la colonna Fibra di carbonio-Al, oppure Fibra di carbonio-Ti o AL-Ti. Qualora i parametri
vengano variati fra i vari materiali, per i materiali in fibra si utilizzeranno i parametri Fibra di carbonio, per l’alluminio i valori Fibra di carbonio-Al e per il
titanio i parametri Fibra di carbonio-Ti.
Tipo
Punta in
metallo duro
Punta
PKD Vein
Punta a
tre tagli in
metallo duro
Punta a
tre tagli
PKD Vein
senza lubr. int.
con lubr. int.
Dc [mm]
d1 [mm]
d2 [mm]
l1 [mm]
l2 [mm]
2,5 – 25
4,0 – 25
≤ 25
≤ 25
–
–
≤ 300
≤ 300
≤ 15 x d / 150
≤ 15 x d / 150
senza lubr. int.
con lubr. int.
2,5 – 12,8
4,7 – 12,8
≤ 16
≤ 16
–
–
≤ 170
≤ 170
≤ 10 x d / 100
≤ 10 x d / 100
senza lubr. int.
con lubr. int.
2,5 – 21
4,0 – 21
≤ 25
≤ 25
≤ 2,5 x d1*
≤ 2,5 x d1*
≤ 300
≤ 300
≤ 15 x d / 250
≤ 15 x d / 250
senza lubr. int.
con lubr. int.
4,0 – 10
4,7 – 10
≤ 16
≤ 16
≤ 2,5 x d1
≤ 2,5 x d1
≤ 170
≤ 170
≤ 10 x d / 100
≤ 10 x d / 100
* Fattore di salto gradino per utensili con tre taglienti solo 1,4 x d1;
salto gradino non possibile per MFT2 e AFT2
l5 > 20 mm; Lc = l2 – 5 mm
d1
Dc
Lc
l2
l5
l1
d1
Dc
Lc
l2
l5
l1
TECNOLOGIA DI FORATURA A VIBRAZIONE
Per la lavorazione di materiali in
stack, soprattutto gli abbinamenti
fibra di carbonio-Ti, è indicata la
foratura a vibrazione: in tale procedura, l’utensile di foratura viene sottoposto ad ulteriore inflessione nella
Foratura convenzionale
(senza vibrazione)
direzione di avanzamento. L’inflessione corrisponde ad una sinusoide, per
cui i taglienti dell’utensile sono sempre in presa. Nella zona inferiore della
sinusoide, a fronte di un minimo
avanzamento, avviene un’evacuazione
del truciolo controllata. Il truciolo
corto riduce la temperatura di processo, migliorando la qualità di finitura superficiale e la precisione
dimensionale dell’intera foratura.
Foratura a vibrazione
Direzione di foratura
Immagine termica
del titanio
9
Direzione di foratura
Punta
Punta
Ti6Al4V
Ti6Al4V
Direzione
di foratura
Sezione al microscopio
della fibra di carbonio
Fibra di
carbonio
TI
Punta a vibrazione Walter Titex VFA1A
con gradino
Punta a vibrazione Walter Titex VFT1A
La punta a vibrazione con gradino è
ideale per le unità di foratura ad avanzamento con staffa a C. La geometria
dei taglienti ed il rivestimento opzionale sono adattati al processo di foratura
a vibrazione, per ottenere risultati
ottimali.
La punta a vibrazione per centri di
lavoro ed impianti di rivettatura piana
funziona con grande sicurezza. Questo
utensile è indicato per abbinamenti
fibra di carbonio-Ti con elevato spessore del materiale ed impegnativi
requisiti di tolleranza.
Walter AG
Derendinger Straße 53, 72072 Tübingen
Postfach 2049, 72010 Tübingen
Germania
Printed in Germany 6714444 (08/2014) IT
www.walter-tools.com
Walter Italia s.r.l.
Via Volta, s.n.c.,
22071 Cadorago - CO, Italia
+39 031 926-111, [email protected]
Walter (Schweiz) AG
Solothurn, Svizzera
+41 (0) 32 617 40 72, [email protected]

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