Die Verarbeitung von Verbundstrukturen unterscheidet sich erheblich von der von Metallteilen, was zu einzigartigen Verarbeitungsfehlern führt. Zahlreiche Studien haben diese Mängel beobachtet. Die meisten Probleme bei der Verarbeitung von Verbundwerkstoffen hängen mit der Verarbeitungsqualität zusammen. Die wesentlichen Verarbeitungsmängel sind folgende:
Zu den durch mechanische Beschädigung verursachten Mängeln zählen das Herausziehen-der Fasern, Delaminierung, Rissbildung und die Bildung von Oberflächenrissen in Materialien.
Defekte durch thermische Schäden: Substratverbrennungen usw.;
Durch chemische Schäden verursachte Defekte: Schrumpfung des Matrixmaterials und Trennung der Faser-{0}}Matrix-Grenzfläche.
Die bei der Verarbeitung von Verbundwerkstoffen entstehenden mechanischen und thermischen Stöße verursachten die oben genannten Mängel.
Mechanischer Schaden
1. Fasergrate
Das Schneidwerkzeug kann die Fasern nicht effektiv schneiden, wodurch Grate entstehen. Beim Bohren oder Fräsen reiben die geschnittenen Fasern an der Spanfläche des Werkzeugs. Dieses Phänomen tritt vor allem bei der Bearbeitung von Aramidfaserverbundwerkstoffen auf.
2. Faserauszug-und Matrixablösung
Ungebrochene Fasern lösen sich von der Matrix, was zu einer Faserablösung führt. Die Schneidkante wirkt auf die bearbeitete Oberfläche und bewirkt, dass sich die Fasern biegen und relativ zur Matrix verschieben. Faserschlupf führt zur Ablösung an der Faser/Matrix-Grenzfläche.
Das Herausziehen der Fasern tritt auf, wenn die Faserrichtung zwischen 15 Grad und 75 Grad zur Werkzeugverschiebungsrichtung liegt. Die Faser wird einer Spannung ausgesetzt, die zum Reißen zwischen der Faser und der Matrix führt, was zur Bildung von Grübchen auf der bearbeiteten Oberfläche führt. Dieses Phänomen tritt häufiger auf, wenn es sich bei dem Material um ein stark orientiertes Laminat handelt oder wenn die Werkzeugschärfe nachlässt. Dieses Phänomen wiederholt sich in jeder Schicht im gleichen Winkel zwischen dem Werkzeug und der Faser.
3. Schichtung
Die Delaminierung ist durch die Trennung von Schichten entlang der Dickenrichtung des Verbundmaterials und die Bildung von Mikrorissen zwischen den Schichten gekennzeichnet. Diese Form der Beschädigung entsteht beim Bohren, insbesondere dann, wenn der Bohrer kurz vor dem Austritt steht oder bereits aus der Verbundwerkstoffplatte ausgetreten ist. Beim Fräsen hängt dieses Phänomen mit der Geometrie des Schneidwerkzeugs zusammen, das die Oberflächenschicht des Materials von der Kernschicht trennt.
Zwischenschichtrisse können auch durch die Bearbeitung verursacht werden und werden hauptsächlich durch die Faserrichtung und die Werkzeugverschiebungsrichtung bestimmt.
thermischer Schaden
Lokale Überhitzungen bei der Verarbeitung von Verbundwerkstoffen können zu thermischen Schäden führen. Im Allgemeinen führt dieser Schaden zu einer Karbonisierung der duroplastischen Matrix und einem Schmelzen der thermoplastischen Matrix. Es kann auch zu Faserschäden kommen (Verbrennen von Kohlenstofffasern). Dieser Schaden tritt in zwei Formen auf: mit oder ohne thermischen Abbau.
