Delaminagem na furação de plásticos reforçados por fibra de carbono

Abstract

Na atualidade, a aplicação de CFRP’s (“Carbon Fiber Reinforced Plastics”), nas indústrias Aeronáutica e Aeroespacial, é uma das mais importantes. Este material tem ainda aplicações em indústrias de exploração petrolífera e de gás natural, bem como na maioria dos desportos motorizados de alta competição. A obtenção de furos neste material, recorrendo ao uso de brocas helicoidais é o método mais utilizado. Mas este método cria o fenómeno denominado de delaminagem que é responsável por grande parte das peças rejeitadas nas várias indústrias. O presente trabalho pretende estudar e caracterizar o fenómeno da delaminagem de entrada e de saída, que ocorre na furação de placas de CFRP’s. É efetuado um estudo experimental que tenta relacionar a velocidade avanço e a velocidade de rotação com o fator de delaminagem de entrada e de saída. São testadas três técnicas de furação: a técnica de pré-furo, a técnica de “sandwich” e a técnica das placas de sacrifício. São avaliados os seus efeitos sobre o fator de delaminagem de entrada e de saída. Para o efeito são utilizadas duas ferramentas específicas para a furação de CFRP’s. São elaborados ensaios experimentais, na tentativa de relacionar a temperatura atingida no início da furação com o fator de delaminagem de entrada. Concluiu-se que, o parâmetro processual com maior influência na delaminagem de entrada é a velocidade de avanço. Das três técnicas testadas a que apresenta melhores resultados para a delaminagem de entrada é a técnica das placas de sacrifício e para a delaminagem de saída é a técnica de pré-furo. Os resultados obtidos sugerem que, para as gamas de velocidades testadas, a delaminagem de entrada diminui com o aumento da temperatura de início de furação.

Nowadays The application of Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP 's), in the Aeronautics and Aerospace industries, is one of the most important. This material also has applications for oil exploration and natural gas industries as well as in most motorsports industries. Obtaining holes in this material, resorting to the use of a twist drill, is the most widely used method. But this method creates a phenomenon called delamination, which is responsible for much of the rejected parts in the various industries. The present work aims to study and characterize the phenomenon of peal-up and push-out delamination, which occurs in drilling of CFRP 's plates. An experimental study that attempts to link the feed rate and the spindle speed with the peal-up and push-out delamination was performed. For this purpose three different tools were used. One conventional tool and two specific tools for drilling CFRP 's plates. Three drilling techniques were tested: the pre-drilled hole technique, the “sandwich” technique and the waste plates technique. The effects of these techniques are assessed on the peal-up and push-out delamination. Experimental tests are developed in an attempt to relate, the temperature reached at the beginning of drilling, with the peal-up delamination. It’s concluded that the parameter with the greatest influence on the peal-up delamination is the feed rate. Of the three tested techniques, the one that provides the best results for the peal-up delamination is the sacrificial plates technique and for the push-out delamination is the pre-drilled hole technique. The results suggest that, for the range of parameters tested, the peal-up delamination decreases as the temperature reached at the beginning of the drilling process increases.