I.掘削
複合材料の掘削は、金属航空機構造の掘削とは大きく異なります。特別なドリル、高速、およびより低い飼料速度が、精密な穴を開けるために不可欠です。炭素繊維とエポキシで構成される構造は非常に硬く研磨性であり、特別なフラットフルートまたは類似の4 fl式ドリルを使用する必要があります。炭素繊維ほど硬くはありませんが、エポキシに埋め込まれているようにきれいに切断しない限り、繊維は摩耗または引き裂く傾向があるため、炭素繊維ほど硬くはありませんが、炭素繊維ほど硬くはありませんが、ドリルするのは困難です。洗濯豚のポイントとフィッシュテイルポイントを備えた特別なドリルが開発されており、繊維が掘削された穴から引き出される前に隔離されています。ただし、Kevlar®とエポキシセクションが2つの金属セクションの間に挟まれている場合、標準のツイストドリルを利用できます。
ii。装置
空気圧ツールは、複合材料の掘削に使用されます。ドリルモーターの自由速度は、1分あたり最大20、000回転に達することができます。掘削複合材料の一般的なルールは、高速と低い飼料速度（圧力）を採用することです。電動飼料制御を備えた掘削装置は、それなしのドリルモーターと比較して優れた穴の品質を生成します。特に厚いラミネートには、ドリルガイドの使用が推奨されます。
標準のツイストドリルビットを使用して複合構造を掘削しないでください。標準的な高速鋼は、すぐに鈍くなり、過度の熱を発生させ、層間剥離、繊維裂、および容認できない穴の品質を引き起こすため、受け入れられません。
炭素繊維とガラス繊維のドリルビットは、繊維が非常に硬く、標準的な高速鋼（HSS）ドリルビットが長く続かないため、ダイヤモンドコーティング材料または固体炭化物で作られています。
ツイストドリルが一般的に使用されますが、ブラッドポイントドリルも利用できます。 Kevlarファイバーは炭素繊維ほど難しくなく、標準のHSSドリルに対応できます。ただし、穴の品質が損なわれる可能性があります。好みのドリルタイプは、鎌状の型クレンクドリルで、最初に繊維を関与させてからせん断し、穴の品質が向上します。ダイヤモンドコーティングされた穴のこぎりまたはフライカッターを使用して大きな穴を切ることができますが、ハエのカッターはドリルプレスでのみ使用して、ドリルモーターではありません。 （図85、86、および87に示すように）
（図85）Kevlar®の掘削用のKlenk Drill
（図86）複合材料用の掘削および切削工具
（図87）自動掘削と切断
iii。操作手順と予防策
複合掘削モーターは、2 000から20,000 rpmの範囲内で動作し、供給率が低くなります。油圧式飼料チャンバーまたはその他の種類の飼料制御を備えたドリルモーターは、複合材料からドリルビットの急増を制限し、バーストの損傷と剥離を減らします。テープ製品で作られた部品は、特に破裂した損傷の影響を受けやすく、ファブリック材料で作られた部品はそれほど傾向がありません。複合構造には、破裂を避けるために、金属シートまたはプレートがバッキングとして必要です。複合構造の穴は、通常、小さなパイロット穴で事前に装飾され、ダイヤモンドコーティングまたはカーバイドドリルビットで拡大し、最終的に炭化物リーマーで最終的な穴のサイズに巻き込まれます。
バックドリルは、炭素繊維エポキシ部品が金属の下部構造部品と交配している場合に発生する可能性のある問題です。カーボンファイバーエポキシセクションの穴の後端は、複合材を引っ張った金属チップによって侵食または擦り切れます。これは、部品の間に隙間がある場合、または金属チップが断片化されているのではなく線形である場合、より一般的です。バックドリルは、フィードレートと速度、ツールジオメトリ、パーツクランプ、最終的なリーミングの追加、ペッキングドリルの使用、またはこれらの方法の組み合わせを調整することで緩和できます。
金属部品と組み合わせて複合部品を掘削する場合、金属部品は掘削速度を決定できます。たとえば、チタンは腐食の観点から炭素繊維エポキシ材料と互換性がありますが、チタンの冶金損傷を防ぐためには、掘削速度を低下させる必要があります。チタン合金は、高速で高速で掘削されています。チタンに適したドリルは、炭素繊維やガラス繊維には適していない場合があります。チタン用のドリルは通常、コバルトバナジウムで作られていますが、カーボンファイバー用のドリルは、炭化物またはダイヤモンドコーティングで作られており、ドリルビットの寿命を強化し、正確な穴を生み出します。 ＃40ドリルなどの小径HSSドリルは、比較的低コストのために手動でパイロットホールを掘削するために一般的に使用され、限られた寿命を相殺します。 HSSドリルは、単一の穴にのみ適しています。
ハンド掘削操作で炭化物ツールを使用することの最も一般的な問題は、ツールの損傷、特にエッジチッピング）です。ゆっくりと一定のフィードを備えた鋭いドリルビットは、{{{0}}}。ハードツーリングは、より厳しい許容範囲を維持できます。炭素繊維エポキシの下の構造がチタンである場合、ドリルビットはカーボンファイバーエポキシを介してチタンチップを引き、穴を拡大することができます。そのような場合、穴の直径の耐性を維持するために、最終的なリーミング操作が必要になる場合があります。炭素繊維エポキシ複合構造の穴には、炭化物リーマーが必要です。さらに、リーマーが直径0.13mm（0.005インチ）を超えると、穴の出口端には、亀裂と剥離を防ぐために適切なサポートが必要です。サポートは、下面に固定された下部構造またはプレートによって提供できます。典型的なリーミング速度は、掘削速度の約半分です。
通常、切断液は、薄い掘削（6.3mmまたは0未満）の掘削には使用または推奨されていません。厚さ25インチ）炭素繊維エポキシ構造。掘削する際に真空を使用することは、作業エリアに自由に浮かぶ炭素塵を避けるための良い習慣です。
IV。掘削
フラッシュファスナーをアセンブリに設置する場合、複合構造にはカウンターボーリングが必要です。金属構造の場合、100度のせん断または張力ヘッドファスナーが典型的な方法です。複合構造には、100度の張力ヘッドファスナーまたは130度の張力ヘッドファスナーの2つの一般的に使用されるファスナーが2つあります。 130度のヘッドの利点は、ファスナーヘッドの直径が100度の張力ヘッドファスナーの直径と同じであり、頭の深さは100度せん断ヘッドファスナーの深さと同じであることです。複合部品のフラッシュファスナーの場合、穴とカウンターボアの間に制御された半径を備えたカウンターボーリングツールを設計して、ファスナーの頭からシャンクのフィレット半径に対応することをお勧めします。さらに、ヘッドファスナーを突出するための適切なクリアランスを提供するには、面取り操作またはワッシャーが必要になる場合があります。使用されるヘッドタイプに関係なく、一致するbountersinkまたはチャンファーを複合構造で準備する必要があります。
炭化物ツールは、炭素繊維エポキシ構造のbountersinksを生成するために使用されます。これらのbountersinkカッターには、通常、金属で使用されるものと同様のストレートフルートがあります。 Kevlarファイバーエポキシ複合材料の場合、S字型の陽性レーキ切断液が使用されます。ストレートフルートまたはカウンターインクカッターを使用する場合、カットケブラー繊維をきれいにするために表面に特別な厚い接着テープを適用できますが、これはS字型のフルートカッターよりも効果が低くなります。パイロットカウンターインクツールは、穴とbountersInkの間のより良い同心性を保証し、部品の非対称性または剥離によりファスナーの下のギャップの可能性を減らすため、推奨されます。
マイクロストップのcountersinkゲージを使用して、一貫したカウンターボールを生成します。より深いbountersinksが材料の強度を低下させる可能性があるため、表面層の深さの70％を超えるとは異なります。パイロットBountersinkツールを使用する場合、摩耗が穴とBoutersinkツールの間の同心性の低下につながる可能性があるため、パイロットの摩耗を定期的にチェックすることが不可欠です。これは、特に1つの最先端のみを備えたBountersinkツールに適用できます。パイロットのカウンターインクの切断の場合は、パイロットを穴に配置し、切断歯の給餌を穴に開始し、カウンターインク切断の準備を開始する前に、切断歯を最大rpmに調整します。切断歯がドリルモーターをトリガーする前に複合材料と接触すると、破片が生成される可能性があります。
V.切断プロセスと予防策
金属向けに設計された切削工具は、寿命が短いか、複合材料で使用すると切断端が不十分です。複合材料に使用されるツールは、カットされている複合材料によって異なります。複合材料を切断するための一般的なルールは、遅い飼料を備えた高速です。
炭素繊維強化プラスチック（CFRP）：炭素繊維は非常に硬く、高速スチールツールはすぐに摩耗します。ほとんどのトリミングとカットタスクには、ダイヤモンドグリットブレードが最良の選択です。粉砕は、アルミナまたはシリコンカーバイドのサンドペーパーまたは研磨布で行うことができます。炭化シリコンは、アルミナよりも寿命が長くなっています。ルータービットは、固体炭化物またはダイヤモンドコーティングで作ることもできます。
ガラス繊維強化プラスチック（GFRP）：ガラス繊維は炭素繊維と同じくらい硬く、高速鋼鉄のツールはそれらに使用するとすぐに摩耗します。ガラス繊維の掘削穴は、炭素繊維に使用されているものと同じタイプとドリルビットの材料を使用して行う必要があります。
Aramid（Kevlar®）繊維強化プラスチック：Aramid Fibersは炭素やガラス繊維ほど硬くはなく、高速鋼で作られたツールを使用できます。アラミッド複合材料の端で繊維が緩むのを防ぐために、せん断前に部品をしっかりと保持します。アラミッド複合材料は、プラスチック製のバッキングプレートでサポートする必要があります。アラミッドとバッキングプレートは同時に切断する必要があります。アラミッド繊維に最適な切断方法は、最初にそれらを張力してからせん断することです。繊維を握ってからカットできる特別な形のカッターがあります。ハサミを使用してケブラーファブリックまたはプリプレグを切断する場合、刃を切断する片側と、鋸歯状または溝のある表面を備えたもう一方の側面がなければなりません。これらのセレーションは、材料の滑りを防ぎます。繊維の損傷を減らすことができるので、常に鋭い刃を使用してください。使用後、無傷の樹脂による損傷を防ぐために、ハサミのセレーションをすぐにきれいにしてください。
ツールや機器を使用する場合は、常にセーフティグラスやその他の保護具を着用してください。
vi。切断装置
バンドソーは、複合材料を切断するためのメンテナンスワークショップで最も一般的に使用される機器です。歯のない炭化物の先端またはダイヤモンドコーティングされたブレードを使用することをお勧めします。典型的な歯の刃は、炭素繊維またはガラス繊維を切断するために使用しても長持ちしません。 [図88]に示すように、ルーター、ジャブソー、ダイグラインダー、切断ホイールなどの空気圧および手動ツールは、複合部品のトリミングに使用できます。炭化物の先端またはダイヤモンドコーティングされたツールは、より良い仕上げと寿命が長くなります。専門的なオプションには、超音波、ウォータージェット、レーザー切断機が含まれます。これらのタイプの機器は数値的に制御されており（NC）、優れたエッジと穴の品質を生成します。ウォータージェット切断機は、部品に水を導入するため、ハニカム構造には使用できません。他の材料が複合材料を汚染する可能性があるため、複合材を対象とした機器に何もカットしないでください。
（図88）バンドソー
プリプレグは、（CNC）ガーバーカッティングテーブルを使用して切断できます。この機器を使用すると、切断プロセスが加速し、材料の使用が最適化されます。設計ソフトウェアは、複雑な形状のレイヤーをカットする方法を計算できます。図89に示すように：
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（図89）ガーバーカッティングテーブル
つづく
ソース「Composites Frontier」パブリックWebサイト