Mecanizado de fibra de carbono: Ventajas, tipos, proceso y aplicaciones
La fibra de carbono es un material versátil que puede mecanizarse para fabricar componentes versátiles. El proceso de mecanizado de la fibra de carbono ayuda a diseñar componentes para diversas industrias y aplicaciones. Si desea obtener más información sobre el mecanizado de fibra de carbono, lea a continuación.
Qué es la fibra de carbono y sus propiedades
La fibra de carbono tiene hebras de fibra; estas fibras están trabadas con las cadenas de átomos de carbono. Son largas y tienen forma cristalina. Estas fibras son ligeras y sólidas y ofrecen una gran rigidez.
Las planchas de fibra de carbono ofrecen una excelente flexibilidad y resistencia, por lo que son adecuadas para aplicaciones aeroespaciales, deportivas y de ingeniería. La fibra de carbono pesa menos y es más resistente. También es resistente a la corrosión.
Algunas de las propiedades de la fibra de carbono son las siguientes:
- Aspecto estético
- Baja dilatación térmica
- Ofrece una alta conductividad eléctrica
- Transparencia EM
Ventajas de la fibra de carbono
Son muchas las ventajas de la fibra de carbono, y algunas de ellas son las siguientes:
- La fibra de carbono resiste los daños de los rayos UV y ofrece una excelente resistencia a la corrosión. Es adecuada para entornos complejos y difíciles.
- La fibra de carbono tiene una gran resistencia a la abrasión y ofrece una excelente resistencia al impacto.
- La permeabilidad de la fibra de carbono es alta, por lo que resulta adecuada para la industria médica. Por tanto, ofrece una alta transmitancia de los rayos X, lo que tiende a reducir los daños a los pacientes.
- La fibra de carbono ofrece una baja conductividad eléctrica y térmica.
Tipos de fibra de carbono
Los tipos de fibra de carbono se dividen en tres categorías diferentes, cada una de las cuales tiene una subcategoría. Los diferentes tipos de fibra de carbono son los siguientes:
Fibra de carbono por materia prima
Tipo PAN Fibra de carbono
La fibra de carbono tipo PAN se fabrica con poliacrilonitrilo carbonizado. Tiene alta resistencia y módulo elástico, y se utiliza en aeroespacial y artículos deportivos.
Tipo de paso Fibra de carbono
La fibra de carbono tipo brea se fabrica mediante la carbonización de precursores de brea de carbón, y tiene un módulo elástico de bajo a alto. Las fibras que tienen un módulo elástico ultraalto se utilizan en piezas que necesitan más rigidez.
Tipos de fibra de carbono según sus propiedades mecánicas
Tipo de módulo elástico ultraelevado
El tipo de módulo elástico ultraalto tiene un módulo elástico de tracción superior a 600 GPa; su resistencia a la tracción es igual o superior a 2500 MPa. Se utiliza sobre todo en aplicaciones avanzadas en las que se requiere una alta rigidez, como artículos deportivos y drones.
Alto módulo elástico
Un módulo elástico alto consiste en un módulo elástico de entre 350 y 600 GPa y una resistencia a la tracción, que debe ser de 2500 MPa. Este tipo de fibra de carbono se utiliza sobre todo en automoción, aeronáutica y equipamiento deportivo.
Módulo elástico intermedio
Su módulo elástico intermedio oscila entre 280 y 350 GPa, y su resistencia a la tracción es superior a 3500 GPa. Se utiliza en industrias que necesitan altas prestaciones, como la automovilística y la aeroespacial.
Tipo de módulo elástico estándar
El tipo de módulo elástico estándar tiene un módulo elástico de entre 200 y 280 GPa. La resistencia de esta fibra de carbono es igual o superior a 2500 MPa y es adecuada para equipos deportivos, aeronaves y turbinas eólicas.
Bajo módulo elástico
El tipo de módulo elástico bajo consiste en un módulo de tracción inferior a 200 GPa y una resistencia a la tracción inferior o igual a 3500 MPa.
Tipos de fibra de carbono por tejido
Tejidos lisos
La fibra de carbono de tejido liso tiene un aspecto simétrico en forma de tablero de ajedrez. Ofrece estabilidad con su ángulo de tejido y se opta por ella para componentes que tienen contornos detallados. Es adecuada para láminas planas, tubos y curvas.
Tejido de sarga
El tejido de sarga es una fibra de carbono fácil de moldear para conseguir honores precisos y ofrecer flexibilidad. Tiene una dureza superior a la del tejido de satén y cuenta con un bifilar que tiene un número de cabos.
Tejido de satén
El tejido satinado tiene un aspecto sin costuras, suave y drapeado. Ofrece baja estabilidad y alta conformabilidad. Se utiliza en la industria textil.
Cómo mecanizar planchas de fibra de carbono？
A la hora de buscar servicios de mecanizado de fibra de carbono, existen diferentes métodos CNC, que son los siguientes:
Fresado CNC
Fresado CNC La fibra de carbono utiliza husillos de alta velocidad y tiene velocidades de avance bajas; su mecanizado puede generar demasiado calor y afectar a la calidad. De ahí que sea necesario ajustar las velocidades de avance.
La conductividad térmica de la fibra de carbono es baja, por lo que la pieza tiende a retener la mayor parte del calor y, por tanto, no se desprenden virutas.
Torneado CNC
El torneado CNC es un método que ayuda a mecanizar componentes de fibra de carbono. Crea componentes con tolerancias predeterminadas y se utiliza sobre todo para superficies de formas circulares. Las herramientas utilizadas para el torneado de fibra de carbono son policristalinas, de diamante, de carburo cementado, etc. El proceso comprende varios parámetros como la velocidad de avance, la velocidad de corte y la profundidad de corte, que influyen en la calidad de la superficie y la vida útil de la herramienta.
Perforación
El proceso de taladrado es muy complejo y se utiliza para el mecanizado de compuestos de fibra de carbono. Estos componentes están equipados con múltiples capas de material y por lo tanto ofrecen astillado durante el proceso de mecanizado. Además, la fibra de carbono genera polvo al taladrarse, lo que afecta a la electrónica.
Rectificado
El rectificado de la fibra de carbono consiste en eliminar material de la superficie de estos compuestos. Utiliza herramientas abrasivas, y durante el proceso también se crea polvo, que daña los componentes electrónicos y puede incluso causar irritación en la piel.
Chorro de agua
El mecanizado por chorro de agua es un método fiable que ayuda a cortar fibra de carbono compuesta. La mayor ventaja es que no necesita herramientas especiales. El proceso acumula las partículas de polvo en el agua, y ofrece componentes con tolerancias ajustadas.
Aplicación de las piezas mecanizadas de fibra de carbono
Las aplicaciones de las piezas de fibra de carbono son múltiples, y algunas de ellas son las siguientes:
Industria aeroespacial
La industria aeroespacial es la que más utiliza la fibra de carbono. Las piezas de los aviones se fabrican con fibra de carbono, y es un gran sustituto de las piezas a base de aluminio y titanio.
Industria del deporte
Se opta por la fibra de carbono para equipamientos deportivos como ruedas de bicicleta, cascos, cuadros de bicicleta, etc. Es un material ligero y muy resistente. Gracias a su ligereza, los deportistas pueden utilizarlo con facilidad.
Industria del automóvil
La industria automovilística utiliza la fibra de carbono porque ofrece una gran durabilidad y resistencia, lo que la convierte en una opción versátil en el sector del automóvil. La fibra de carbono se utiliza para fabricar los bastidores de los coches y muchas otras piezas. Gracias a su ligereza, también mejora la velocidad y el consumo de combustible de los coches.
Consejos para el mecanizado de compuestos de fibra de carbono
A la hora de mecanizar compuestos de fibra de carbono, algunos de los consejos que pueden ayudar en el proceso son los siguientes:
- La dureza de la fibra de carbono provoca el desgaste de las herramientas, por lo que deben utilizarse materiales como el diamante, el carburo y la cerámica.
- Cuando se mecaniza fibra de carbono, se sugiere utilizar fluido de corte a base de agua para minimizar las partículas de polvo.
- El método de escariado tras el taladrado ayuda a reducir la rugosidad de la superficie del agujero y a mejorar su redondez.
Conclusión
Servicio CNC de fibra de carbono en DEK puede ofrecerle componentes versátiles para diversas aplicaciones. Puede solicitar múltiples formas, tamaños y características, y la precisión y exactitud son encomiables. Póngase en contacto con nosotros para su próximo proyecto.
