Come evitare delaminazioni su compositi tecnici?
La lavorazione dei compositi tecnici (CFRP, GFRP, Kevlar) presenta la sfida critica della delaminazione, ovvero la separazione degli strati che compongono il laminato. Per evitarla, l’obiettivo primario è gestire la Forza di Spinta Assiale (Axial Thrust Force). Quando questa forza supera la resistenza della resina che lega le fibre, si verifica il distacco.
La soluzione tecnica risiede nell’invertire le forze: invece di “strappare” le fibre verso l’esterno, bisogna “comprimerle” verso il cuore del materiale. Questo si ottiene principalmente attraverso la scelta della geometria dell’utensile (es. frese a compressione) e modulando l’avanzamento in ingresso e uscita per non eccedere i limiti di carico della matrice polimerica.
Perché i compositi tecnici delaminano durante la fresatura?
Il meccanismo di delaminazione è duplice e dipende dalla direzione della forza di taglio rispetto al piano delle lamine:
- Delaminazione “Peel-Up” (Ingresso): Avviene sulla faccia superiore. Se la fresa ha un’elica positiva standard, la componente verticale della forza di taglio tende a sollevare le fibre superiori prima di averle tranciate nettamente.
- Delaminazione “Push-Out” (Uscita): Avviene sulla faccia inferiore. Mentre l’utensile esce dal materiale, lo spessore residuo diventa troppo sottile per resistere alla spinta assiale, flettendosi e rompendosi per frattura fragile della resina.
Come prevenire la delaminazione nei compositi con utensili rivestiti?
L’utensile rivestito gioca un ruolo chiave nel mantenere il tagliente affilato (“Sharp Edge”). Un tagliente arrotondato aumenta esponenzialmente la forza di spinta verticale, causa primaria della delaminazione.
- Rivestimento Diamantato (CVD/DLC): È quasi obbligatorio. La fibra di carbonio è estremamente abrasiva e consuma rapidamente il metallo duro. Il rivestimento diamantato preserva la geometria del tagliente.
- Geometria “Compression”: Utilizzare frese con geometria a doppia elica (elica destra in punta, sinistra sul gambo). Queste frese generano forze convergenti verso il centro dello spessore del pannello.
Quali parametri riducono la delaminazione nei materiali compositi?
Per minimizzare il rischio, i parametri devono favorire il taglio netto (“Shearing”) riducendo la pressione:
- Alta Velocità di Taglio (Vc): Aumentare la Vc riduce le forze di taglio tangenziali. Tuttavia, attenzione a non eccedere causando la fusione della matrice (se termoplastica).
- Basso Avanzamento per Dente (fz) in Foratura: Specialmente in uscita dal foro, l’avanzamento deve essere ridotto (anche del 50%) per minimizzare la spinta assiale.
- Strategie di Ingresso: Evitare l’affondata verticale pura (Plunge). Preferire l’entrata in rampa elicoidale.