Khoan nhựa, mica, composite không bị nứt

Ai từng khoan tấm mica đều biết cảm giác tấm nứt toác ngay khi mũi sắp xuyên qua, hỏng cả miếng vật liệu đắt tiền. Nhựa cứng, mica và composite không khó vì cứng, mà vì giòn và nhạy với ứng suất. Dùng mũi khoan kim loại thông thường là gần như chắc chắn nứt. Bài viết này chỉ ra vì sao và cách khoan lỗ sạch, không nứt vỡ.

Vì sao nhựa và mica dễ nứt khi khoan

Vấn đề nằm ở chỗ mũi khoan kim loại thông thường được thiết kế để cắt kim loại dẻo, với góc mũi lớn khoảng 118 đến 130 độ và lưỡi hớt mạnh. Khi đưa mũi này vào nhựa giòn như mica, lưỡi ăn quá tham, tạo ứng suất đột ngột và làm vật liệu nứt hoặc mẻ, đặc biệt ở mặt thoát của lỗ.

Có hai nguồn gây hỏng chính khi khoan nhựa:

• Ứng suất cơ học: lưỡi hớt mạnh hoặc mũi bị giật kéo làm nhựa giòn nứt. Một vết mẻ nhỏ ở mép lỗ dễ lan thành vết nứt lớn.
• Nhiệt: tốc độ quá cao sinh nhiệt làm nhựa chảy, bết vào mũi rồi nứt khi nguội. Nhựa dẫn nhiệt kém nên nhiệt tích lại quanh lỗ.

Hiểu hai nguồn này sẽ thấy mọi giải pháp phía sau đều nhằm giảm ứng suất và kiểm soát nhiệt.

Chọn mũi khoan đúng: yếu tố quan trọng nhất

Đây là khác biệt lớn nhất so với khoan kim loại. Mũi cho nhựa có hình học riêng để cạo gọt vật liệu thay vì hớt mạnh. Một trong những thông số quan trọng nhất là góc mũi khoan, còn gọi là góc chóp, tức góc ở ngay đầu mũi.

• Góc mũi nhỏ hơn, khoảng 90 độ: giúp mũi định vị và ăn từ tốn, giảm giật kéo.
• Góc trước gần bằng 0: để lưỡi cạo gọt vật liệu thay vì hớt tham, giảm ứng suất gây nứt.
• Lưỡi thật sắc: nhựa cứng nhạy với vết khía, lưỡi cùn ép và làm nứt; lưỡi sắc là bắt buộc.

Nếu chỉ có mũi kim loại, có thể mài lại lưỡi cho tù bớt góc trước, hoặc dùng mũi còn thật sắc kết hợp giảm bước tiến. Với mica mỏng, một số người dùng mũi côn để lỗ hơi loe, tránh mẻ ở mặt thoát.

Tốc độ và bước tiến

Sau mũi khoan, đây là yếu tố quyết định thứ hai. Nguyên tắc là kiểm soát nhiệt và giảm lực đẩy ở điểm nhạy nhất là lúc mũi thoát ra.

• Tốc độ vừa phải: quá cao sinh nhiệt làm chảy nhựa; lỗ càng lớn tốc độ càng phải giảm.
• Giảm bước tiến khi sắp xuyên qua: đây là mẹo quan trọng nhất chống mẻ mặt thoát; nhẹ tay hẳn ở những milimet cuối.
• Bôi trơn hoặc làm mát bằng nước: giảm nhiệt và hạn chế nhựa chảy, nhất là tấm dày.
• Rút mũi thoát phoi: với lỗ sâu, rút mũi định kỳ để phoi thoát và cho nhựa nguội.

Kê lót và giữ chặt phôi

Cách gá đặt ảnh hưởng lớn tới kết quả với vật liệu giòn.

• Kê tấm lót phía sau: ép sát miếng gỗ hoặc ván vào mặt dưới, đỡ vật liệu ở điểm mũi thoát ra, ngăn mẻ và vỡ.
• Kẹp chặt phôi: tránh để tấm rung hoặc bị mũi giật kéo, vì giật kéo là nguyên nhân trực tiếp gây nứt.
• Dán băng keo giấy: dán lên vị trí khoan giúp giảm mẻ bề mặt và giữ mũi không trượt khi định tâm.
• Khoan vuông góc: giữ mũi vuông góc với bề mặt để lực phân bố đều, tránh ứng suất lệch gây nứt.

Lưu ý riêng cho composite sợi

Composite sợi, như sợi thủy tinh hay sợi carbon, có thêm hai vấn đề riêng ngoài chuyện nứt.

• Tách lớp ở mặt thoát: khi mũi đẩy các lớp tách ra thay vì cắt qua, các lớp bị bung. Cần mũi sắc, kê lót phía sau và giảm bước tiến ở lối ra để lực đẩy không làm bung lớp.
• Sợi mài mòn dao nhanh: sợi trong composite có tính mài mòn cao, làm mũi mòn nhanh. Nên dùng dao chống mài mòn và thay hoặc mài lại đúng lúc, vì mũi mòn vừa gây tách lớp vừa sinh nhiệt.

Với composite, giữ mũi luôn sắc và kê lót cẩn thận là hai việc quan trọng nhất để có lỗ sạch, không bung lớp.

Tổng lại, khoan nhựa, mica và composite không khó nếu nắm đúng vài nguyên tắc: mũi đúng góc và thật sắc, tốc độ và bước tiến kiểm soát, nhẹ tay khi thoát, và luôn kê lót. Cách chọn mũi khoan theo vật liệu và tra thông số được trình bày kỹ trong các bài viết liên quan bên dưới.