ເຄື່ອງມືໃດທີ່ຈຳເປັນສຳລັບການຕັດວັດຖຸ UD prepreg ໂດຍຄວາມແທ້ຈິງ?

ເຫດຜົນ "ຕ້ອງການຄວາມແທ້ຈິງໃນການຕັດຢ່າງຍິ່ງໃຫຍ່" ສຳລັບ UD prepreg

ຄວາມສຳຄັນຂອງຄວາມແທ້ຈິງດ້ານມິຕິ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງເສັ້ນຂອບ

ໃນລະດັບໄມໂຄຣນ ການຕັດ UD prepreg ຕ້ອງການຄວາມຮູ້ດ້ານວິສະວະກຳທີ່ຊັ້ນສູງ ແລະ ມີຄວາມເຂົ້າໃຈດ້ານໂຄງສ້າງຢ່າງເລິກເຊິ່ງ. ການຕັດທີ່ມີຄວາມຫນາດເຖິງ 0.1 ມີລີແມັດເຕີ ຈະເກີດບັນຫາ. ໃນການນຳໃຊ້ວັດສະດຸປະກອບສຳລັບອາວະກາດ ຄວາມສາມາດໃນການຮັບພາລະຈະຫຼຸດລົງ 30%. ນີ້ເກີດຈາກຈຸດທີ່ເກີດຄວາມເຄັ່ນຕຶງ ເຊິ່ງເກີດຂື້ນເນື່ອງຈາກການຈັດຕັ້ງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງເລັກນ້ອຍ. ສຳລັບໄຟເບີຄາບອນທີ່ມີທິດທາງດຽວ (unidirectional carbon fiber) ນີ້ເກີດຈາກໄຟເບີທີ່ຖືກຈັດຕັ້ງໃຫ້ຢູ່ໃນທິດທາງດຽວ ແລະ ຖືກຈັບໄວ້ຢ່າງເຂັ້ມງວດ ແລະ ເປັນເສັ້ນທີ່ຊັດເຈນ. ສ່ວນທີ່ເປັນດ້ານຂອງວັດສະດຸທີ່ຖືກປະສົມເຂົ້າດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ (fused), ມີການລາກອອກ (frayed) ຫຼື ມີການແຍກຊັ້ນ (delaminated) ຈະບໍ່ເຂົ້າກັນກັບວິທີທີ່ໄຟເບີຮັບແລະຖ່າຍໂອນພາລະຜ່ານໂຄງສ້າງ. ດັ່ງນັ້ນ ເທັກໂນໂລຊີຂອງມີດຕັດຈຶ່ງຖືກອອກແບບມາເພື່ອປັບປຸງການຄວບຄຸມການດຶງເຮືອນ (resin) ແລະ ໄຟເບີໃນເວລາຕັດ ໂດຍມີການອອກແບບສ່ວນປາກຂອງມີດໃຫ້ມີອັດຕາສ່ວນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ 90 ຕໍ່ 1. ເນື່ອງຈາກຄວາມຮ້ອນທີ່ເກີດຈາກການເສຍດສ້ານ (friction) ທີ່ສູງຫຼາຍ ແລະ ພຸ່ງຂື້ນເຖິງຫຼາຍກວ່າ 60 ອົງສາເຊີເລິຍດ (oC) ໃນເວລາອັນສັ້ນ, ພວກເຮົາຈຶ່ງຄາດວ່າເຮືອນ epoxy ຈະເລີ່ມແຂງຕົວກ່ອນເວລາ. ວັฏຈັກການແຂງຕົວກ່ອນເວລານີ້ຈະສ້າງຈຸດທີ່ອ່ອນທີ່ສຸດ ເຊິ່ງຈະເກີດການແ cracks ເນື່ອງຈາກຄວາມເຄື່ອນໄຫວຂອງວັດສະດຸ (material fatigue).

ວິທີທີ່ຄວາມໄວຕໍ່ເຮືອນແລະການຈັດເສັ້ນໃຍຈຳກັດຂອບເຂດຄວາມທົນທານ

ເມືອງທີ່ມີເລື່ອນເປັນ thermoset resin matrix ໃນວັດສະດຸ UD prepreg ນຳໄປສູ່ບັນຫາທີ່ເປັນເລື່ອງເພີ່ມເຕີມໃນການຕັດ. ເລື່ອນ matrix ຈະອ່ອນຕົວລົງເມື່ອໄດ້ຮັບອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ, ແລະການສຶກສາຫຼ້າສຸດດ້ານວັດສະດຸປະກອບ (composites) ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອຄວາມໄວໃນການຕັດເກີນ 2 ແມັດຕີຕໍ່ວິນາທີ, ຄວາມແຂງແຮງຂອງເລື່ອນຈະຫຼຸດລົງ 15 ເຖິງ 20% ເນື່ອງຈາກແຮງຕັດທີ່ເກີດຂຶ້ນຈາກຂະບວນການຕັດ (Journal of Composite Materials, 2023). ຄວາມແຂງແຮງຂອງວັດສະດຸປະກອບໃນ UD prepreg ມາຈາກວັດສະດຸເສັ້ນໃຍທີ່ຈັດເປັນເສັ້ນຕັ້ງແຕ່ຕົ້ນຈົນສິ້ນສຸດຂອງວັດສະດຸ, ແຕ່ສິ່ງນີ້ກໍເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ແຮງຕັດທັງໝົດທີ່ປ່ຽນແປງມຸມຕັດເທືອບກັບທິດທາງຂອງເສັ້ນໃຍ. ໂດຍເພີ່ມເຕີມ, ຖ້າມຸມຕັດເບິ່ງເທີງຈາກທິດທາງຂອງເສັ້ນໃຍຫຼາຍກວ່າ 3 ອົງສາ, ສິ່ງນີ້ອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການແຍກຊັ້ນ (delamination) ຢ່າງສົມບູນ, ແລະຫຼຸດລົງຄວາມຢູ່ຕິດຂອງຊັ້ນວັດສະດຸໄດ້ຈົນເຖິງ 40%. ດັ່ງນັ້ນ, ບັນຫາທັງສອງນີ້ຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ມີຄວາມຈຳເປັນທີ່ຈະຕ້ອງຕັດດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງສູງເປັນພິເສດ, ດ້ວຍຄວາມຜິດພາດທີ່ອະນຸຍາດໄດ້ +/- 0.05 ມີລີແມັດ, ແລະສິ່ງນີ້ກໍເປັນເຫດຜົນທີ່ເຮັດໃຫ້ຕ້ອງໃຊ້ເຕັກນິກການຕັດທີ່ທັນສະໄໝ ເຊິ່ງສາມາດຄວບຄຸມການສັ່ນສະເທືອນໃນເວລາຕັດໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ 5 ໄມໂຄແມັດ ແລະມີລະບົບການຕິດຕາມໃນເວລາຈິງເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການເສື່ອມສลายທາງຄວາມຮ້ອນຂອງເລື່ອນ.

ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີການຕັດ

ເຄື່ອງມືການຕັດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຢີ: ຄວາມຄິດແລະບັນຫາ

ໃນການຜະລິດໃນຂະໜາດນ້ອຍຂອງການອອກແບບທີ່ສັບສົນ, ການຕັດວັດສະດຸປະກອບເສັ້ນໄຍດຽວທີ່ມີການປູກຢູ່ແລ້ວ (unidirectional prepregs) ໃນຂະໜາດນ້ອຍຍັງບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ດ້ວຍຂະບວນການອັດຕະໂນມັດ. ສຳລັບຈຸດປະສົງນີ້, ມີດຕັດແບບກົງ (solid rotary blades) ແມ່ນເໝາະສົມທີ່ສຸດ. ສ່ວນເທິງ ແລະ ລຸ່ມຂອງມີດຕັດແບບກົງຖືກຜະລິດດ້ວຍປາກມີດທີ່ເຮັດຈາກທົງຄາບອນ (carbide) ແບບເຕັມຮູບ. ປາກມີດເຫຼົ່ານີ້ຈະຮັກສາຄວາມແ sharp ໄວ້ໄດ້ດົນຂຶ້ນເມື່ອຕັດເສັ້ນໄຍຄາບອນທີ່ມີຄຸນສົມບັດຂັດ (abrasive carbon fibers), ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ຕ່ຳທີ່ຈະເກີດການເຄື່ອນທີ່ຂອງເສັ້ນໄຍດຽວທີ່ຈັດລຽງແລ້ວເວລາຕັດ. ປາກມີດທີ່ເຮັດຈາກເຫຼັກບໍ່ສາມາດນຳໃຊ້ໄດ້ ເນື່ອງຈາກມັນຈະຮ້ອນຈົນເກີນໄປ ແລະ ສູນເສຍຄວາມແ sharp ອັນເກີດຈາກການຕັດທີ່ມີຄຸນສົມບັດຂັດ. ເນື່ອງຈາກປາກມີດທີ່ເຮັດຈາກທົງຄາບອນມີຄຸນສົມບັດໃນການນຳເອົາຄວາມຮ້ອນໄດ້ດີກວ່າ, ສ່ວນປາກມີດ ແລະ ພື້ນທີ່ເຄືອບ resin ຂອງ prepreg ທີ່ຢູ່ເຄີ່ງກັບມັນຈະຖືກສົ່ງຜົນກະທົບໜ້ອຍລົງເວລາຕັດ. ການຕັດທີ່ຖືກຕ້ອງເກີດຈາກການຖືປາກມີດໃນມຸມທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕໍ່ພື້ນຜິວຂອງມີດ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈະຢູ່ທີ່ປະມານ 45 ອົງສາ, ແລະ ການໃຊ້ແຮງທີ່ເທົ່າທຽມກັນທົ່ວທັງຄວາມຍາວທັງໝົດຂອງເສັ້ນທີ່ຕັດ. ບັນຫາກ່ຽວກັບເສັ້ນຂອບຂອງ prepreg ທີ່ຖືກຕັດເກີດຂຶ້ນເລື້ອຍໆ. ການສຶກສາດ້ານໂຄງສ້າງຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງບັນຫາການເຮັດວຽກຜິດປົກກະຕິຂອງ composite prepreg ເກີດຈາກຂອບທີ່ບໍ່ຖືກກຳນົດຢ່າງຊັດເຈນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການຝຶກຝົນດ້ານການຕັດເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບບຸກຄົນທີ່ຈະເຮັດວຽກກັບ prepregs.

ໃຊ້ການຕັດດ້ວຍມີດທີ່ແ sharp ໃນເວລາດຽວກັນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະເກີດການແຍກຊັ້ນ

ໃຊ້ຂອບເຂດທີ່ເປັນເສັ້ນຊື່ (straightedges) ຫຼື ແບບຮູບຮ່າງ (templates) ເມື່ອເຮັດຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນຫຼາຍຂຶ້ນ

ທົບທວນຄືນເສັ້ນຂອບທັນທີເພື່ອກວດສອບການດຶງອອກຂອງ resin

ເທັກນິກການຕັດດ້ວຍມືທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຍັງຄົງເປັນສາເຫດຫຼັກຂອງການສູນເສຍວັດຖຸດິບ ໂດຍມີການຄາດຄະເນວ່າມີມູນຄ່າປະມານ 740,000 ໂດລາຕໍ່ປີ ສຳລັບສະຖານທີ່ຜະລິດທີ່ມີຂະໜາດກາງ (Ponemon Institute, 2023). ຄວາມຖືກຕ້ອງແບບແນ່ນອນຂຶ້ນກັບການຄວບຄຸມທີ່ເໝາະສົມລະຫວ່າງການໃຊ້ມີດທີ່ແ sharp (ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນແຮງທີ່ເກີດຈາກການຕັດແບບຂ້າງ) ແລະ ການເຄື່ອນໄຫວທີ່ຄວບຄຸມຢ່າງຕັ້ງໃຈເພື່ອໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການຕັດຢູ່ໃນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ ±0.5 mm ດັ່ງທີ່ຕ້ອງການໃນການຜະລິດອາວະກາດ

ຫົວຂໍ້: ລະບົບອັດຕະໂນມັດສຳລັບການຕັດ UD Prepreg ດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງສູງ

ຫົວຂໍ້: ລະບົບ CNC Drag Knife: ການຕັດ UD Prepreg ທີ່ດີທີ່ສຸດດ້ວຍການຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ ແລະ ການປັບຮູບຮ່າງທີ່ເໝາະສົມ

ລະບົບເຄື່ອງຈັກ CNC ທີ່ໃຊ້ມີດລາກ (drag knife) ແມ່ນເໝາະສົມຢ່າງຍິ່ງສຳລັບການຕັດວັດຖຸປະກອບທີ່ມີເສັ້ນໄຍດຽວທິດທາງ (unidirectional composite prepreg) ເນື່ອງຈາກມັນສາມາດປັບຄວາມກົດຂອງມີດໄດ້ຢ່າງເປັນໄປໄດ້ໃນເວລາຕັດ. ການປັບຄວາມກົດນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການເບິ່ງເສັ້ນໄຍທີ່ບໍ່ຕ້ອງການທີ່ເກີດຂຶ້ນທີ່ແຖວຂອງວັດຖຸ. ການເບິ່ງເສັ້ນໄຍດັ່ງກ່າວເປັນສິ່ງທີ່ຕ້ອງຫຼີກເວັ້ນຢ່າງເປັນພິເສດ. ການເບິ່ງເສັ້ນໄຍເພີ່ມເຕີມເພີຍງ 0.5 ມີລີແມັດຈະຫຼຸດທຳມາດຄວາມແຂງແຮງຂອງວັດຖຸປະກອບລົງປະມານ 18% ເຊິ່ງໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໃນການຄົ້ນຄວ້າໃນປີທີ່ຜ່ານມາ. ນອກຈາກການປັບຄວາມກົດຂອງມີດແລ້ວ, ມີດທີ່ໃຊ້ຕັດຍັງຖືກອອກແບບໃຫ້ເອີ້ງໄປ 15 ຫຼື 30 ອົງສາເພື່ອຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການແຕກຕົວຂອງຊັ້ນເສັ້ນໄຍທີ່ແຖວຂອງວັດຖຸ (edge delamination). ນອກຈາກນີ້, ນັກອອກແບບມັກເພີ່ມສ່ວນປາກມີດທີ່ເປັນພິເສດໃນມີດລາກເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການດຶງເອົາເຣຊິນຂຶ້ນມາ (resin pull-up) ໃນເວລາຕັດ. ລະບົບທີ່ທັນສະໄໝກວ່ານີ້ບາງລະບົບຍັງມີການຄວບຄຸມແບບປະຕິບັດກັບຄືນ (active feedback control) ຜ່ານການຕິດຕາມຄວາມຕຶງຂອງເສັ້ນຮູບຮ່າງ (contour tension monitoring) ໃນເວລາຕັດ. ການຄວບຄຸມການຈັດເລຽງຂອງເສັ້ນໄຍຢ່າງຖືກຕ້ອງແມ່ນເປັນສິ່ງທີ່ສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຊິ້ນສ່ວນວັດຖຸປະກອບທີ່ສອດຄ່ອງກັບມາດຕະຖານອຸດສາຫະກຳທີ່ເຂັ້ມງວດທີ່ສຸດ.

ນ້ຳພຸ່ງ ແລະ ແສງເລເຊີ: ການປຽບທຽບການໂຫຼດຄວາມຮ້ອນ, ຄຸນນະພາບຂອງແຜ່ນຕັດ (Kerf), ແລະ ການແຍກຊັ້ນລະຫວ່າງຊັ້ນຂອງວັດສະດຸ UD Prepregs

ເຕັກໂນໂລຢີນ້ຳພຸ່ງໃຊ້ນ້ຳທີ່ມີຄວາມດັນສູງປະສົມກັບວັດສະດຸຂັດເພື່ອຕັດວັດສະດຸ. ເນື່ອງຈາກການຕັດດ້ວຍນ້ຳພຸ່ງບໍ່ມີສ່ວນເກີ່ยวຂ້ອງກັບຄວາມຮ້ອນ, ມັນຈຶ່ງເໝາະສຳລັບການຕັດວັດສະດຸ UD prepregs ປະເພດ thermoset. ການສຶກສາໃນວາລະສານ Journal of Manufacturing Processes ປີ 2020 ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຕັດດ້ວຍນ້ຳພຸ່ງເຫຼືອເຂດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນເລັກນ້ອຍຫຼາຍ ແລະ ສາມາດຜະລິດແຜ່ນຕັດ (kerfs) ທີ່ມີຄວາມກວ້າງປະມານ 0.8 ມີລີແມັດ. ຕ່າງຈາກນ້ຳພຸ່ງ, ເຄື່ອງຕັດແສງເລເຊີສ້າງເຂດທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມຮ້ອນທີ່ມີອຸນຫະພູມ 300 ອົງສາເຊີເລັຍ, ຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸລະລາຍ ຫຼື ຮ່ອນຕົວເປັນໄອ ແລະ ເກີດການແຍກຊັ້ນ (delamination) ຢູ່ໃນວັດສະດຸທີ່ຢູ່ດ້ານລຸ່ມ. ຖືງແນວໃດກໍຕາມ, ເຖິງແມ່ນວ່າເຄື່ອງຕັດແສງເລເຊີຈະໄວ ແລະ ເໝາະສຳລັບການທົດລອງຕົວຢ່າງ (prototyping), ຜູ້ຜະລິດຈຳເປັນຕ້ອງປັບຕັ້ງຄ່າຕັ້ງແຕ່ຄວາມຍາວຄລື່ນເປັນຕົ້ນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການເກີດຄາບເຖົາທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ. ຄວາມກວ້າງຂອງແຜ່ນຕັດ (kerf width) ຂອງເຄື່ອງຕັດນ້ຳພຸ່ງແມ່ນປະມານ 0.1 ມີລີແມັດ, ແລະ ການຄວບຄຸມຄວາມຊື້ນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍເພື່ອປ້ອງກັນການປົນເປື້ອນວັດສະດຸ UD prepreg.

ເປັນຫຍັງຄວາມຖືກຕ້ອງໃນການຕັດຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ວັດສະດຸ UD prepreg?

ເນື່ອງຈາກການນຳໃຊ້ວັດສະດຸປະກອບທີ່ເຮັດຈາກເສັ້ນໄຍເຄມີໃນອຸດສາຫະກຳການບິນ ແລະ ອາວະກາດ, ການຈັດຕັ້ງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງເຖິງແມ່ນຈະເປັນເລື່ອງນ້ອຍກໍອາດເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸສູນເສຍຄວາມສາມາດໃນການຮັບພະລັງງານໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງການຕັດຈຶ່ງເປັນສິ່ງສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງເພື່ອຮັບປະກັນການຈັດຕັ້ງທີ່ຖືກຕ້ອງ ເພື່ອບັນລຸຄວາມແຂງແຮງ ແລະ ຄວາມປະສິດທິຜົນຂອງວັດສະດຸ ແລະ ຫຼີກລ່ຽງການລວມຕົວຂອງຄວາມເຄັ່ງຕຶງ.

ເຄື່ອງຕັດແບບລ້ອດຕີຣີ່ ແລະ ມີດທີ່ເຮັດຈາກທົງສະເຕັນເລດມີຂໍ້ດີຫຍັງຕໍ່ການຕັດວັດສະດຸ UD prepreg ໂດຍການໃຊ້ມື?

ເຄື່ອງຕັດແບບລ້ອດຕີຣີ່ທີ່ມີມີດທີ່ເຮັດຈາກທົງສະເຕັນເລດມີອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ຍາວນານກວ່າ, ສ້າງການຈັດຕັ້ງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຂອງເສັ້ນໄຍໜ້ອຍລົງ, ແລະ ສາມາດລະບາຍຄວາມຮ້ອນໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິຜົນ ເຊິ່ງຊ່ວຍປ້ອງກັນການສຳລັບຂອງເຣຊິນ.

ເຄື່ອງຕັດແບບ CNC drag knife ມີຂໍ້ດີຫຍັງຕໍ່ການຕັດວັດສະດຸ UD prepreg?

ເຄື່ອງຕັດແບບ CNC drag knife ມີລະບົບຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ ເຊິ່ງຊ່ວຍປ້ອງກັນການເບິ່ງທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຂອງເສັ້ນໄຍ ແລະ ການແຍກຊັ້ນ, ແລະ ຍັງສາມາດຕັດດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງສູງເນື່ອງຈາກການຕິດຕາມຄວາມຕຶງຢ່າງທັນເວລາ.

ເປັນຫຍັງຜູ້ຜະລິດຈຶ່ງເລືອກໃຊ້ເຄື່ອງຕັດແບບນ້ຳພຸ່ງ (waterjet) ແທນທີ່ຈະໃຊ້ເຄື່ອງຕັດແບບເລເຊີ (laser) ສຳລັບວັດສະດຸ UD prepreg?

ການຕັດດ້ວຍນ້ຳບໍ່ເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸເສຍຫາຍຈາກຄວາມຮ້ອນ, ໃນຂະນະທີ່ການຕັດດ້ວຍເລເຊີ່ອາດເພີ່ມຄວາມຮ້ອນ ແລະ ກະທຳໃຫ້ວັດສະດຸແຍກອອກ. ນອກຈາກນີ້, ວິທີການຕັດດ້ວຍນ້ຳບໍ່ມີບັນຫາຄວາມຮ້ອນ.