Broca evita delaminaciones en el CFRP

Los compuestos se están volviendo cada vez más comunes en aplicaciones aeroespaciales, y el mecanizado de nuevos materiales puede ser un reto para los talleres acostumbrados a cortar metal. Una de tales sustancias, el CFRP (polímero reforzado con fibra de carburo), puede ser difícil de taladrar porque las herramientas generalmente “empujan” a través del material en lugar de ejecutar un corte limpio. Para solucionar este problema, el fabricante de herramientas de corte OSG Tapbroca de carburo que ofrece una geometría especialmente diseñada y un método de recubrimiento de diamante personalizado que mantiene el filo de la herramienta.

Al igual que la fibra de vidrio, el CFRP es un material duro y abrasivo que puede desgastar rápidamente las herramientas de corte. El material –el cual es usado para mucho del fuselaje del Dreamliner Boeing 787– es más fuerte y aún más liviano que el aluminio. Para mecanizar CFRP, los talleres generalmente usan herramental duradero de diamante tal como brocas de insertos PCD, brocas con canales PCD o herramientas de mandril con soldadura fuerte. Según OSG, sin embargo, muchos de esos cortadores pueden tener una tendencia a desprenderse de las capas de compuesto en lugar de hacer un corte limpio. Esto puede dejar marcas casi invisibles de los desprendimientos y comprometer el material. OSG dice que tales herramientas pueden no incorporar la geometría de alivio y el diseño del borde, adecuados para prevenir este fenómeno, el cual se conoce como “delaminación”.

Diseñado específicamente para aplicaciones CFRP, la nueva broca de OSG ofrece ángulos de alivio más grandes para bordes agudos o chaflanes y,o radios en las esquinas para evitar el desgaste. Más allá de estas características comunes, las brocas están diseñadas especialmente para cada cliente, porque las diferentes geometrías son más o menos útiles dependiendo del tipo de CFRP, el cual generalmente se forma por capas con otros materiales. Por ejemplo, OSG podría recomendar una variación en un diseño de broca de doble ángulo para un taller que mecaniza CFRP embebido con titanio.

Como otros cortadores usados comúnmente en aplicaciones con compuestos, la broca incorpora diamante para extender la vida de la herramienta –una consideración particularmente importante cuando se mecaniza un material duro como el CFRP. En este caso, el diamante es un recubrimiento aplicado a través de deposición química de vapor (CVD). Sin embargo, el recubrimiento aplicado a una herramienta o inserto a menudo redondea el filo de corte y aleja cualquier ganancia en la vida de la herramienta al reducir el filo. Entre más embotada esté la herramienta, es menos probable que realice un corte limpio y evite delaminar el material.

Con esto en mente, OSG ha desarrollado una metodología de aplicación del recubrimiento a medida que mantiene la estructura micrograno de los cristales de diamante a menos de 1 micra. Esto permite que el recubrimiento se ajuste mejor a los contornos del filo de corte, proporcionando las mejoras necesarias en la vida de la herramienta al tiempo que mantiene el filo. El proceso a medida involucra una limpieza y preparación intensivas de la herramienta de carburo antes de aplicar el recubrimiento de diamante. OSG revela químicamente cada herramienta para verificar la adhesión del recubrimiento, mientras una serie de baños químicos controlan la cantidad de cobalto, un material inherente al sustrato de carburo. Esto es importante porque si hay mucho cobalto puede ocasionarse contaminación con grafito del recubrimiento, lo cual puede generar problemas de astillamiento o desprendimiento.

Mientras las herramientas de PCD duran más que las brocas recubiertas con diamante para CFRP, OSG dice que son más costosas por los costos involucrados en su producción. Adicionalmente, la estructura de pequeños microgranos del recubrimiento CVD de la broca ha de mantener la herramienta afilada, permitiendo que una sola herramienta corte un agujero en CFRP. Según Drew Strauchen, gerente de ingeniería y marketing de OSG, esto puede ser ventajoso para talleres que usualmente emplean múltiples herramientas para retirar tanto material como sea posible antes de irrumpir al otro lado del agujero, cuando ocurre la mayoría de delaminación.

“Cuando se taladran compuestos, nuestros clientes generalmente están acostumbrados a taladrar el agujero en varios pasos, usando algunas veces de tres a cuatro brocas para producir un solo agujero”, comenta Strauchen. “Con las nuestras, ellos pueden usar una o quizás dos brocas, ahorrando dinero y reduciendo el número de herramientas en el proceso”.