Usinage de composites avec jet d'eau abrasif OMAX

Vendredi 25 juin 2021

La découpe de matériaux composites est une application parfaite pour les jets d'eau abrasifs. Un jet d'eau de précision avec une tête de compensation de conicité usinera une fibre de carbone de 6 mm d'épaisseur aussi rapidement que 4.500 mm/minute à 4.100 bar avec une conicité de moins de 0,025 mm par côté. Et le G10 de 20 mm d'épaisseur peut être usiné aussi rapidement que 1000 mm/minute à 4100 bar avec la même précision.

Alors que la vitesse et la précision sont deux grandes raisons pour lesquelles les ateliers usinent des composites avec des jets d'eau abrasifs, une installation facile et un outillage minimal sont également des facteurs clés. Étant donné que les pièces composites sont souvent constituées de petites séries, une ou deux pièces, un temps de configuration minimal est la clé de la rentabilité. Un exemple est la fibre Kevlar® utilisée pour le blindage des véhicules. Chaque pièce a une géométrie unique, résultant en des dizaines de coupes uniques à chaque véhicule. La possibilité de s'installer rapidement pour couper les panneaux de blindage signifie un délai d'exécution plus rapide.

La possibilité d'imbriquer les géométries à moins de 1/10 mm les unes des autres minimise les déchets de matériaux et rend le processus encore plus rentable.

Une autre considération est que dans certaines applications de haute précision telles que la médecine et l'aérospatiale, les feuilles composites brutes peuvent être relativement petites, parfois seulement 900 x 900 mm et seulement 6 mm d'épaisseur. Dans ces applications, la petite plate-forme à jet d'eau avec une faible puissance pompe réduira considérablement la mise de fonds initiale.

Selon la vitesse de coupe et le grain de l'abrasif, les composites usinés avec un jet d'eau abrasif peuvent avoir une finition de surface de 5 µ et peuvent ne pas nécessiter de traitement supplémentaire.

Des photos haute résolution montrent que l'abrasif ne heurte pas le matériau, et même la fibre de carbone de qualité grand public (qui présente naturellement des vides entre les couches de matériau) peut être coupée au jet d'eau abrasif sans être endommagée.

L'usinage de DIBOND® pour la signalisation n'est pas une application de haute précision, mais une finition de surface supérieure sans givrage de surface est essentielle pour le produit fini, et c'est la raison pour laquelle de plus en plus d'entreprises de signalisation se tournent vers le jet d'eau pour leur application.

Lors de l'usinage de composites, il est important de soutenir le matériau d'une manière qui ne permet pas au jet de dévier sur le fond du composite. Il est également important de choisir le bon grain abrasif. Par exemple, la plupart des composites auront une meilleure finition de surface s'ils sont coupés avec un abrasif grain 120.

Alors que la coupe des composites est assez standard, le perçage des composites est une autre histoire.

Dans le passé, le perçage d'une large gamme de matériaux composites allant des phénoliques, de la fibre de carbone et du G10 au Kevlar et même au DIBOND provoquait un délaminage du matériau (le terme utilisé lorsque les couches se séparent). Le délaminage est le résultat de la vitesse élevée de l'eau et de l'abrasif suivant le chemin de moindre résistance et de la lixiviation dans l'époxyde qui lie les couches de matériau.

Lorsque le perçage entraîne un délaminage, la géométrie du trou doit être suffisamment grande pour éliminer toute la zone délaminée, sinon la pièce doit être mise au rebut. Même le délaminage du matériau de support comme le papier phénolique compromettra la structure.

Pour éviter le délaminage, les petits trous sont souvent percés à la main.

Une option pour percer automatiquement les composites consiste à utiliser un processus qui réduit automatiquement la vitesse de l'eau pendant le perçage, tout en créant un vide suffisamment puissant (connu sous le nom d'effet Venturi) pour attirer l'abrasif dans le jet. Cette option de perçage à basse pression n'est pas absolument parfaite à 100 % du temps, mais avec une configuration minutieuse, le processus est très efficace. Ce processus nécessite des coupes d'essai pour optimiser la vitesse de l'eau pour différents matériaux et épaisseurs.

Une option qui garantit un perçage 100 % sans délaminage consiste à utiliser une perceuse pneumatique montée à côté de la buse. Le logiciel de commande au jet d'eau met automatiquement la perceuse en position et un foret de 3 mm perce un trou de départ. Le logiciel positionne ensuite automatiquement la buse sur le trou pré-percé et commence à couper. Bien que l'option de perçage élimine à 100 % le délaminage, il existe limite le diamètre du trou qui peut être percé et cela augmentera le temps de cycle global de la pièce. Malgré des temps de cycle accrus, l'option perçage est peu coûteuse et très facile à adapter aux différents matériaux et aux différentes épaisseurs de matériaux.

Le jet d'eau abrasif offre un processus abordable pour l'usinage rapide et fiable de tous les types de matériaux composites.