Drilling of carbon composites

ABSTRACT

The thrust force and torque produced during drilling contain important information related to the quality of the hole and the wear of thedrill bit . In this paper, the force and torque produced during drilling of carbon fibre using a ‘one shot’ drill bit is investigated. The signals in the time domain were divided into stages and common problems and defects associated with each stage discussed. It is also shown how tool wear and thickness of the workpiece affect the thrust force and torque throughout the drilling process. The findings of this paper are used to develop a mathematical model of the maximum thrust force and torque as described on Part II of this paper and are a valuable reference for future optimisation of drilling carbon composites with a ‘oneshot’ drill bit.

INTRODUCTION

Although carbon fibre is not metal, for many years industry has applied the theory: ‘cut it like metal’. The results of this theory were often poor finish quality and excessive tool wear. For the applications where the quality demand was higher, special drill bits have been designed fordrilling composites, to improve performance compared with twist drills . There are several common problems associated with drilling carbon fibre, with delamination and excessive tool wear usually reported as the biggest concern . Melting and softening of the matrix, fibre pull-outs and scorching of the surface can also be concerns. Delamination usually occurs when the last plies of the material do not withstand the force exerted by the drill bit’s chisel edge. Several authors have studied this phenomena and some avoid delamination by means of controlling the thrust force at breakthrough . The chip produced during drilling of carbon composites is a very abrasive dry dust. The ineffective extraction of the chip is one of the major reasons for high tool wear rates. Tool wear is also related to delamination, as the force necessary to cut the material increases with tool wear.

چکیده

نیروی محرک و گشتاور تولید شده در حین حفاری حاوی اطلاعات مهم مربوط به کیفیت سوراخ و ساییدگی آن است. در این مقاله، نیروی و گشتاور تولید شده در حین حفاری فیبر کربن با استفاده از بیت مته «یک شات» مورد بررسی قرار گرفته است. سیگنال ها در حوزه زمان به مراحل و مشکلات و نقص مشترک مرتبط با هر مرحله مورد بحث تقسیم شدند. همچنین نشان داده شده است که چگونه سایش ابزار و ضخامت قطعه کار بر نیروی محرک و گشتاور در طول روند حفاری تاثیر می گذارد. یافته های این مقاله برای توسعه یک مدل ریاضی حداکثر نیروی محوری و گشتاور که در قسمت دوم این مقاله شرح داده شده است و مرجع ارزشمند برای بهینه سازی آینده کامپوزیت های کربن حفاری با یک حفره مته “onehot” است استفاده می شود.

مقدمه

اگرچه فیبر کربن فلزی نیست، صنعت سالهاست که این نظریه را اعمال کرده است: “برش آن را مانند فلز”. نتایج این نظریه اغلب ضعیف با کیفیت بالا و سایش بیش از حد ابزار بود. برای برنامه های کاربردی که در آن تقاضا با کیفیت بالا ساخته شده است، مته های بیت مخصوص برای آماده سازی کامپوزیت ها طراحی شده اند، برای بهبود عملکرد در مقایسه با مته پیچ و تاب. چندین مشکل مشترک در زمینه حفاری فایبر کربن وجود دارد که از ویژگی های ظاهر و سایش بیش از حد ابزار است که معمولا به عنوان بزرگترین نگرانی مطرح می شود. ذوب شدن و نرم کردن ماتریس، کشیدن فیبر و سوزاندن سطح نیز می تواند نگرانی باشد. دلایل معمولا زمانی اتفاق می افتد که آخرین سطوح مواد مقاومت نیرویی را که توسط لبه برش مته بیت انجام می شود، مقاومت نمی کند. نویسندگان چندین این پدیده را بررسی کرده اند و برخی از آنها با استفاده از کنترل نیروی محرک در دستیابی به موفقیت در جلوگیری از خلع سلاح هستند. تراشه تولید شده در طول حفاری کامپوزیت کربن یک گرد و غبار خشک بسیار سایشی است. استخراج بی تاثیر تراشه یکی از دلایل اصلی برای نرخ بالای ابزار سایش است. سایش ابزار نیز به دلخراش مربوط می شود، به عنوان نیروی لازم برای برش ماده افزایش می یابد با ابزارهای برش.

Year: 2005

Publisher : ELSEVIER

By : Marta Fernandesa , Chris Cook

File Information: English Language/ 6 Page / size: 172 KB

Download

سال : 1384

ناشر : ELSEVIER

کاری از : مارتا فرناندزاس، کریس کوک

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 6 صفحه / حجم : KB 172

لینک دانلود