As estruturas laminadas compostas, en particular as que integran polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) con aliaxes de titanio, son parte integral da enxeñaría aeroespacial moderna debido á súa alta relación resistencia-peso, resistencia á corrosión e rendemento á fatiga. Estes materiais híbridos, a miúdo denominados apilamentos CFRP/Ti, empréganse en compoñentes críticos de aeronaves, como revestimentos de ás, paneis de fuselaxe e soportes de motores. Non obstante, o mecanizado destas estruturas, especialmente mediante procesos de control numérico por computadora (CNC) como perforación, fresado e recorte, presenta desafíos significativos debido ás dispares propiedades mecánicas e térmicas do CFRP e as aliaxes de titanio. Entre os problemas máis críticos está a delaminación, un modo de fallo no que as capas do composto se separan, comprometendo a integridade estrutural.

Os danos por delaminación en apilamentos de CFRP/Ti xorden de complexas interaccións entre a xeometría da ferramenta, os parámetros de mecanizado, a anisotropía do material e os efectos termomecánicos. A evolución deste dano réxese por mecanismos como a desvinculación da fibra-matriz, a fisuración entre capas e a degradación térmica inducida por lascas de titanio a alta temperatura. As estratexias de supresión de fallos teñen como obxectivo mitigar estes problemas mediante un deseño optimizado de ferramentas, técnicas de mecanizado avanzadas e control dos parámetros do proceso. Este artigo ofrece unha exploración exhaustiva do mecanismo de evolución dos danos por delaminación e as estratexias de supresión de fallos en Mecanizado CNC de estruturas laminadas de CFRP/Ti para a aviación, apoiadas por táboas detalladas para a análise comparativa.

## Propiedades dos materiais de CFRP e aliaxes de titanio

### Polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP)

O CFRP consiste en fibras de carbono incrustadas nunha matriz polimérica, normalmente epoxi, que ofrece unha resistencia á tracción, rixidez e baixa densidade excepcionais. As propiedades mecánicas do CFRP son altamente anisotrópicas, coa resistencia e a rixidez maximizadas ao longo da dirección da fibra. As configuracións comúns de CFRP na industria aeroespacial inclúen laminados unidireccionais, tecidos e multidireccionais, cada un con comportamentos de mecanizado distintos.

- **Resistencia á tracción**: Ata 3,500 MPa na dirección da fibra.
- **Módulo de Young**: 230–400 GPa ao longo da dirección da fibra.
- **Densidade**: 1.5–1.8 g/cm³.
- **Condutividade térmica**: Baixa, normalmente de 0.5 a 5 W/m·K.
- **Temperatura de transición vítrea**: 120–180 °C para matrices epoxi.

A heteroxeneidade do CFRP leva a desafíos de mecanizado, incluíndo a extracción de fibras, a fenda da matriz e a delaminación, especialmente na entrada e saída dos orificios mecanizados.

### Ligas de titanio

As aliaxes de titanio, como o Ti6Al4V, son apreciadas na industria aeroespacial pola súa alta resistencia, resistencia á corrosión e capacidade para soportar temperaturas elevadas. Non obstante, a súa baixa condutividade térmica e a súa alta reactividade química coas ferramentas de corte fan que sexan difíciles de mecanizar.

- **Resistencia á tracción**: 900–1,200 MPa.
- **Módulo de Young**: 110–120 GPa.
- **Densidade**: 4.4–4.5 g/cm³.
- **Condutividade térmica**: 6–7 W/m·K.
- **Punto de fusión**: ~1,650 °C.

Durante o mecanizado CNC, as aliaxes de titanio xeran altas temperaturas de corte e producen virutas continuas que poden danar as capas CFRP adxacentes, o que exacerba a delaminación.

### Apilamentos CFRP/Ti

As pilas de CFRP/Ti combinan as propiedades lixeiras do CFRP coa durabilidade do titanio, formando estruturas híbridas que se fixan mecanicamente (por exemplo, aparafusadas ou remachadas) nos conxuntos de aeronaves. A discrepancia nas propiedades mecánicas e térmicas entre o CFRP e o titanio complica o mecanizado, xa que as ferramentas optimizadas para un material poden ter un rendemento inferior ao do outro. A táboa 1 compara as propiedades clave do CFRP e o Ti6Al4V.

**Táboa 1: Comparación das propiedades dos materiais de CFRP e Ti6Al4V**

| Propiedade | CFRP (unidireccional) | Ti6Al4V |
|--------------------------|----------------------|---------------------|
| Resistencia á tracción (MPa) | 2,500–3,500 | 900–1,200 |
| Módulo de Young (GPa) | 230–400 | 110–120 |
| Densidade (g/cm³) | 1.5–1.8 | 4.4–4.5 |
| Condutividade térmica (W/m·K) | 0.5–5 | 6–7 |
| Expansión térmica (10⁻⁶/K) | ~0 (dirección da fibra) | 8.6–9.0 |
| Dureza | Baixa (dependente da matriz) | 330–380 HV |

## Danos por delaminación no mecanizado CNC

### Definición e importancia

A delaminación é a separación de capas dentro dun composto laminado, resultante de tensións interlaminares que superan a resistencia da capa intermedia do material. Nos apilamentos de CFRP/Ti, a delaminación maniféstase como defectos de despregamento (na entrada) ou de expulsión (na saída), o que reduce a vida útil á fatiga e compromete prendedor rendemento. A delaminación é particularmente prexudicial na industria aeroespacial, onde a fiabilidade estrutural é primordial.

### Tipos de delaminación

A delaminación nas pilas de CFRP/Ti pódese clasificar en tres tipos segundo a norma ASTM D5528 e as observacións experimentais:

1. **Tipo I (delaminación por despregamento)**: prodúcese na entrada debido ás forzas de empuxe cara arriba da broca, o que fai que as capas superiores se leven.
2. **Tipo II (delaminación por empuxe)**: prodúcese na saída debido á flexión das capas non soportadas baixo forzas axiais.
3. **Tipo III (delaminación inducida térmicamente)**: resulta do abrandamento da matriz CFRP por lascas de titanio a alta temperatura, o que reduce a resistencia interlaminar.

### Factores que inflúen na delaminación

A delaminación está influenciada por varios factores, entre eles:

- **Xeometría da ferramenta**: o ángulo da punta da broca, o ángulo da hélice e a afiação do filo afectan á forza de empuxe e á formación de virutas.
- **Parámetros de mecanizado**: a velocidade de avance, a velocidade do fuso e a velocidade de corte determinan as forzas de corte e a xeración de calor.
- **Anisotropía do material**: a orientación da fibra (por exemplo, 0°, 45°, 90°) inflúe na resistencia á separación entre capas.
- **Efectos térmicos**: A baixa condutividade térmica do titanio provoca a acumulación de calor, o que degrada a matriz de CFRP.
- **Condicións de soporte**:

Declaración de reimpresión: se non hai instrucións especiais, todos os artigos deste sitio son orixinais. Indique a fonte para reimprimir: https: //www.cncmachiningptj.com/，grazas！

PTJ® ofrece unha gama completa de precisión personalizada cnc Usinagem de China servizos.Certificación ISO 9001: 2015 e AS-9100. Servizos de mecanizado CNC de precisión rápida de 3, 4 e 5 eixes, incluíndo fresado, adaptación ás especificacións do cliente, capaz de pezas mecanizadas de metal e plástico con tolerancia de +/- 0.005 mm. Os servizos secundarios inclúen moenda CNC, perforación,fundición,folla de metal estampadoProporcionar prototipos, producións completas, soporte técnico e inspección completa automotivo, Aeroespaço, moldes e accesorios, iluminación led,médico, bicicleta e consumidor electrónica industrias. Entrega a tempo. Fálenos un pouco sobre o orzamento do teu proxecto e o prazo de entrega previsto. Estableceremos estratexias contigo para ofrecerte os servizos máis rendibles para axudarche a alcanzar o teu obxectivo. Benvido a contactar connosco ( sales@pintejin.com ) directamente para o seu novo proxecto.