NO157850B - Framgangsmaate for bearbeiding av komposittmaterialer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omfatter en framgangsmåte for maskinbearbeiding av komposittmaterialer. Komposittmaterialer er blitt mer og mer populære i anvendelser der en krever at materialet har høy fasthet og lav vekt. Eksempelvis har komposittmaterialer blitt vidt akseptert innen romfartsindustrien, for bruk i flypropeller og heli-kopterrotorblader samt som komponenter i skrogkonstruk-sjoner. Komposittmaterialer anvendes også som det primære konstruksjonsmaterialet i bladene til moderne store vind-turbiner .

Vanligvis framstilles komposittmaterialer ved at et antall plater eller ark av komposittmateralet legges i et laminert arrangement og deretter herdes i sammenføyningene. For fagmannen er det klart at etter herdingen kreves boring og/eller brotsjing av hull i materialet såvel som annen maskinell behandling av materialet. Slik maskinbearbeiding er ofte kostbar og tidsforbrukende fordi verktøyet slites raskt. Skjønt slitasjen på verktøyet ved maskinbearbeiding av metaller minskes ved bruk av skjærvæsker, slike som hvilken som helst blandt de kjente skjæroljer, kan så-danne væsker utsette komposittmaterialene for angrep og derigjennom innvirke ufordelaktig på komposittens struktur-elle integritet, hvorfor de som regel er uanvendelige ved maskinbearbeiding av komposittmaterialer.

Fra US-patentskrift 3.739.461 er det kjent en framgangsmåte for hulldannelse i et kompositt-laminat, hvor det etter boring foretas en brotsjing uten bruk av borevæske. Dette betyr at boringen må skje forsiktig, for å unngå oppvarming og uønsket deformering og avleiring av materiale.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å frambringe en forbedret metode for maskinbearbeiding av komposittmaterialer med redusert vertøyslitasje. Et særlig formål er å skape ei forbedret skjærvæske for anvendelse ved maskinbearbeiding av herdede komposittgjenstander.

Dette kan oppnås ved å gå fram som angitt i patent-kravet. Verktøyslitasjen reduseres og hastigheten ved maskinbearbeiding av komposittmaterialer kan altså økes ved at man benytter en væske som inneholder samme bindemiddel som anvendes i komposittmaterialet. Ved boring, brotsjing eller annen maskinbearbeiding av komposittmaterialer som omfatter glassfibertråder anordnet i ei matrise av epoksy-bindemiddel benyttes uherdet epoksy som skjærvæske. Når polyester eller polyamid anvendes som matrisemateriale benyttes de på samme måten, som skjærvesker, i uherdet tilstand, i overenstemmelse med oppfinnelsen,for å minske verktøyslitasjen og øke hastigheten ved bearbeiding av materialet.

Figuren illustrerer skjematisk framgangsmåten i overenstemmelse med den foreliggende oppfinnelsen.

På vedlagte tegning er vist et komposittlaminat 10, i hvilket boring pågår med bor 15 samtidig som en skjærvæske 20 mates ut fra et rør 25 til kontaktpunktet mellom boret og komposittmaterialet.

Komposittmaterialet 10 består av flere laminater eller sjikt 30, hvor hvert enkelt omfatter en fordeling av fiber 32 av et anvendelig materiale, slik som en av de kjente glasstypene, grafitt eller siliciumkarbid fordelt i ei matrise 33 av herdet epoksy eller noen annen av de for-skjellige kjente polyestre eller polyamider. Selv om fibrene i hvert sjikt er vist vinkeldreiet ca. 90°i for-hold til fibrene i tilstøtende sjikt er den foreliggende oppfinnelsen ikke begrenset til et slikt arrangement.

Som nevnt ovenfor er kjente skjærvæsker som vanligvis anvendes ved maskinbearbeiding av metaller i alminnelighet uanvendelige ved boring eller maskinbearbeiding av komposittmaterialer fordi slike væsker reagerer på en ufordelaktig måte med komposittmaterialet. Hittil har man derfor boret i eller maskinbearbeidet komposittmaterialet i tørr tilstand, noe som har medført høy slitasje på maskinverktøyet og langsom avsponing av materialet. I overensemmelse med den foreliggende oppfinnelsen til-føres ei skjærvæske som omfatter det materialet som anvendes som bindemiddel i komposittmaterialet 10, men i uherdet tilstand, til kontaktpunktet mellom boret 15 og komposittmaterialet. Når bindemiddelet i komposittmaterialet 10 omfatter én herdet epoksyharpiks, omfatter skjærvæska 20 en slik harpiks i uherdet tilstand. Likeledes gjelder det at når bindemiddelet omfatter polyester eller polyamid omfatter væska 20 et slikt materiale i uherdet tilstand.

Det har vist seg at det ikke medfører noen ufordelaktig reaksjon mellom væska og komposittmaterialet, under bearbeiding, å anvende uherdet bindemiddel som skjærvæske. I undersøkelser har anvendelsen av en uherdet epoksyharpiks som skjærvæske ved håndbrotsjing av komposittmateriale som består av glassfiber og epoksy, nedkortet tiden som behøves til å brotsje de nødvendige hullene med en faktor på 10 samtidig med at slipefrekvensen til brotsjene minsket med 300%.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbind-else med boring i komposittmaterialer kan oppfinnelsen ut-nyttes ved andre maskinbearbeidingsprosesser av komposittmaterialer. Videre gjelder at selv om bestemte fibrer og matrisematerialer er nevnt, kan oppfinnelsen være fordel-aktig i samband med andre syntetiske matrisematerialer som er flytende i uherdet tilstand.

Claims (1)

1. Framgangsmåte ved maskinbearbeiding av komposittmaterialer med maskinverktøy så som en brotsj, hvorved nevnte komposittmateriale omfatter fibermateriale anordnet i en matrise av herdet bindemiddelsmateriale så som epoksyharpiks, polyesterharpiks, og polyamidharpiks, hvor det brukes ei skjærevæske for å smøre verktøyet, karakterisert ved at skjærevæska omfatter bindemiddelmaterialet i uherdet tilstand, for å minske verktøyslitasjen og hurtigere fjerne komposittmateriale.