| عنوان فارسی مقاله: | دریل کاری مواد مرکب و کامپوزیت کربن با مته وان شات |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Drilling of carbon composites using a one shot drill bit |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| سال انتشار | 2006 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 6 صفحه |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 13 صفحه |
| مجله | مجله بین المللی ماشین ابزار و تولید |
| دانشگاه | ولونگونگ کشور استرالیا |
| کلمات کلیدی | سوراخ کاری ، کامپوزیت کربن ،پوشش سطحی ابزار آلات |
| نشریه الزویر | Elsevier |
فهرست مطالب:
چکیده
۱ مقدمه
۲ شرایط آزمایشی
۳ نیروی پیشروی ، گشتاور پیچشی و مراحل دریل کاری
۱-۳ مرحله آغازین I
۲-۳ مرحله II ، دریل کاری
۳-۳ مرحله III دریل کاری و گشادکردن حفره
۴-۳ مرحله IV گشاد کردن
۵-۳ مرحله V خروج از حفره
۴ اثر سطح پوششی ابزار آلات
۵ نتیجه گیری نهایی
بخشی از ترجمه:
مقدمه
اگر چه الیاف کربنی از جنس فلز نمی باشند ، اما سالهاست که در صنایع از این الیاف استفاده می شود و به اصطلاح می گویند : « آنرا مانند فلز ببُر» نتایج این نظریه معمولاً ایجاد پوشش های غیر معمول می باشد . در مواردی که ماندگاری ویژه بالا و کیفیت بالایی همچون نوک مته های دریل در سوراخ کاری کامپوزیتها مورد نظر است می توانیم کارایی دریل های پیچشی را بهبود ببخشیم . در این حالت موانعی در سوراخ کاری رشته های کربنی وجود د ارد . ذوب و قالب ریزی و صافکاری این سطوح در چنین شرایطی مورد توجه می باشد . ورق کاری را معمولاً به نحوی انجام می دهند که اثرات نیروهای اعمالی ایجاد لبه نکند . محققین مطالعات فراوانی بر روی این پدیده انجام داده اند .و برای دستیابی به چنین ورق کاری مطلوبی باید بر روی کنترل نیروهای رانشی در طول عملیات کار کرد .
براده های ورق کاری که در طول انجام عملیات سوراخ کاری کامپوزیتهای کربنی ایجاد می کردند ذراتی بسیار خشک و زبر هستند . ایجاد براده های زیاد و استخراج این براده ها تا حد زیادی به بالا بودن نسبت پوششی ابزار کار مربوط می شود . پوشش سطح ابزار با عملیات ورق کاری ارتباط نزدیکی دارد و نیرویی لازم برای برش مواد با توجه به نوع پوشش ابزار افزایش می یابد . مطالعات فراوانی توسط مؤلفین این مقاله بر روی عملیات پوشش ابزار آلات به منظور بهره گیری از آنها در دریل کاری کامپوزیتهای کربنی ، با توجه به اثرات پوشش ابزار آلات بر روی نیروها و کیفیت حفره ای که نهایتاً ایجاد می شود ، صورت گرفته است . اغلب این مطالعات و بررسی های انجام گرفته ،به کمک دریل های دورانی صورت پذیرفته است .
یافتن درکی بهتر از پروسه سوراخ کاری کامپوزیتهای کربنی و با توجه به تغییر شکل مته های مصرفی در عملیات دریل کاری به منظور بهبود و بهینه سازی پروسه دریل کاری ، ضروری به نظر می رسد . در این مقاله ،عملیات دریل کاری کامپوزیتهای کربنی با استفاده از مته دریل ‘ oneshot’ مورد تحلیل آنالیز قرار گرفته است . نیروهای رانش و گشتاور پیچشی ایجاد شده طی مراحل دریل کاری با توجه به مراحل مختلف و اثرات خاص این مراحل تشریح گردیده است . اثر پوشش ابزار آلات بر روی این نیروها نیز مورد مطالعه قرار گرفته است . این آنالیزها مبنای مدلسازی عملیات مذکور را ،همانطور که در بخش ۲ از این کار تحقیقاتی ارائه شده است ، تشکیل می دهند و ما را به سمت بهینه کردن تولید و افزایش کیفیت عملیات دریل کاری هدایت می نماید .
5. نتيجه گيري نهايي :
با انجام آزمايشهاي گسترده نشان داده شد ه عمليات سوراخ کاري با استفاده از دريل هاي ‘ oneshot’ را مي توان در 5 مرحله مدل کرد که هر مرحله به طور جداگانه از لحاظ سوراخ کاري و گشادکاري خصوصيات فيزيکي جداگانه اي دارد . در اينجا رابطه بين سرعتهاي تغذيه متفاوت و استفاده از ضخامتهاي مختلفي از مواد در هنگام انجام کار با يک قطعه 2 لايه ، نشان داده شد . اين مدل به موقعيت قرارگيري دريل و مته آن در قطعه و در مراحل مختلف کار بستگي دارد . همچنين مي توان محاسبه کرد که در حالتي که سوراخ کاري افزايش مي يابد نيروهاي رانشي نيز افزايش مي يابد ولي در اين حالت گشتاور پيچشي تغيير چنداني نخواهد داشت . همانطوري که نشان داده شده است اثرات ناشي از سطح پوششي ابزارآلات بر روي نيروهاي پيش بري و تغييرات آن در مراحل مختلف سوراخکاري قابل توجه مي باشد .ضخامت قطعه کار مورد نظر نيز نقش عمده اي را در افزايش گشتاور پيچشي و نيروهاي مذکور بازي مي کند . تغذيه استفاده شده براي دريل کاري ها نيز بر روي افزايش موارد مذکور تأثير گذار مي باشد . يافته هاي به دست آمده از اين مطالعات که در اين مقاله ارائه گرديد را مي توان براي مدلهاي متفاوت ديگري که در آنها از مواد مختلف استفاده شده است ربط داد . سپس مي توان آنطوري که در بخش II از اين سري مقاله گزارش شده است اين مدل توسعه يافته را به کار برد . با توجه به اين مدل اثرات مثبت و منفي بر روي عمر قطعه و بهبود کيفيت مراحل دريل کاري در صنايع و مخصوصاً در دريل کاري کامپوزيتها در مراحل با اهميت توليد ، بررسي شده است .
بخشی از مقاله انگلیسی:
Introduction
Although carbon fibre is not metal, for many yearsindustry has applied the theory: ‘cut it like metal’. Theresults of this theory were often poor finish quality andexcessive tool wear. For the applications where the qualitydemand was higher, special drill bits have been designed fordrilling composites, to improve performance compared withtwist drills [2–5]. There are several common problemsassociated with drilling carbon fibre, with delamination andexcessive tool wear usually reported as the biggest concern[6]. Melting and softening of the matrix, fibre pull-outs andscorching of the surface can also be concerns. Delaminationusually occurs when the last plies of the material do notwithstand the force exerted by the drill bit’s chisel edge.Several authors have studied this phenomena [7–9] andsome avoid delamination by means of controlling the thrustforce at breakthrough [2,5,10].
The chip produced during drilling of carbon compositesis a very abrasive dry dust. The ineffective extraction of thechip is one of the major reasons for high tool wear rates Tool wear is also related to delamination, as the forcenecessary to cut the material increases with tool wear[11–13]. Many authors have studied the tool wear processfor drilling carbon composites as well as the effect of toolwear on the drilling forces and quality of the holes produced[14–19]. Mostly, these studies are done using twist drills.
A better understanding of the drilling of carboncomposites with other shaped drill bits is still necessaryfor further improvement and optimization of the drillingprocess. In this paper, the drilling process of carboncomposite using an ‘one shot’ drill bit will be analysed.The thrust force and torque produced during drilling areinvestigated, divided into stages and each stage related tocommon defects. The effect of tool wear on the forces willalso be studied. This provides the foundation for moreaccurate modelling of this process, as outlined in part 2 ofthis work, leading to the improvement of quality andproductivity of the drilling process.
5. Conclusions
The large number of experiments conducted show that the drilling process with the one shot drill can be modelled as a five step process with each step directly related physically to the various drilling and reaming processes. This was shown to be the case irrespective of the feed rates for different thicknesses of material and also for a two-layer stack. This model depends on the position of the drill bit in relation to the workpiece. It can also be concluded that the thrust force increases with number of holes drilled with a given drill bit, while torque is not particularly affected. It has been shown that the effect of tool wear on thrust force varies throughout the different stages, with the increase in thrust force being more noticeable just before breaking through. The thickness of the workpiece also plays a role on the effect of tool wear on the thrust force; the thinner the workpiece the bigger the increase of thrust force due to wear. The feeds used to drill also affect the increase of thrust force due to tool wear: the higher the feed the bigger the effect the tool wear will have on the thrust force produced by worn drill bits. Hence, thrust force and torque are a function of feed, drill bit, thickness of the workpiece, and tool wear (number of holes previously drilled). The findings of this paper enable the development of a mathematical model of the thrust force as described in part II of this paper. This model can then be used to extend and/or predict drill life and improve productivity and quality of hole drilling for industries such as aerospace, in which the drilling of composites is an important manufacturing process.
| عنوان فارسی مقاله: | دریل کاری مواد مرکب و کامپوزیت کربن با مته وان شات |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Drilling of carbon composites using a one shot drill bit |
خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد