بهبود كيفيت ماشين‌كاري كامپوزيت‌هاي زمينه‌پليمري تقويت‌شده با ذرات نانولوله كربني تحت شرايط خستگي حرارتي

Enhancement of Machining Quality in Polymeric CNT-Reinforced Composites Subjected to Thermal Fatigue

پديده خستگي حرارتي همواره يكي از مباحث مورد توجه محققين در رشته‌هاي مختلف مهندسي بوده است. اهميت اين پديده در كاربردهاي وسيع آن در صنايع هوافضا و تاثيرات قابل توجه آن بر خواص مواد كامپوزيتي است. در اين پژوهش، به بررسي تاثير خستگي حرارتي بر كيفيت ماشين‌كاري كامپوزيت‌هاي زمينه‌پليمري تقويت‌شده با ذرات نانولوله كربني پرداخته مي‌شود. بدين منظور، ابتدا نمونه‌هاي كامپوزيتي 8 لايه با چيدمان‌هاي متقارن و نامتقارن ساخته ‌شده و در معرض چرخه حرارتي قرار داده مي‌شوند. سپس، نمونه‌ها تحت دو نوع فرآيند ماشين‌كاري شامل ماشين‌كاري معمولي و ماشين‌كاري به كمك ارتعاشات اولتراسونيك قرار گرفته و تاثيرات خستگي حرارتي به‌صورت تجربي مطالعه مي‌شود. همچنين، تاثيرات پارامترهاي متفاوتي از جمله افزودن ذرات نانولوله كربني چندجداره، فرآيند ماشين‌كاري و نحوه لايه‌گذاري، بر كيفيت ماشين‌كاري مواد كامپوزيتي تحت خستگي حرارتي مورد مطالعه قرار گرفته است تا كمترين ميزان لايه‌لايه‌شدگي به‌دست آيد. نتايج نشان داد كه افزودن ذرات نانولوله كربني چندجداره منجر به بهبود كيفيت ماشين‌كاري تا 13% مي‌شود. همچنين مشخص شد كه به‌كارگيري روش سوراخ‌كاري اولتراسونيك مي‌تواند ميزان لايه‌لايه‌شدگي را تا 10% كاهش دهد.

Thermal fatigue is one of the most important issues in different engineering fields. The importance of this phenomenon is its application in aerospace industries and considerable effects on the material properties. In this research, the effect of thermal fatigue on the machining quality of polymeric CNT-reinforced composites is studied. To follow this aim, initially the composite specimens with eight layers in symmetrical and unsymmetrical layups are fabricated and subjected to thermal cycling. Then, two different machining processes including conventional drilling and ultrasonic vibration assisted drilling are carried out and the thermal fatigue effects are experimentally studied. Additionally, the effects of various parameters including “addition of multi wall carbon nanotube”, “machining process” and “layup method” on machining quality of composites under thermal fatigue condition is investigated in order to obtain the least delamination. The results indicated that addition of multi-walled carbon nanotubes enhances the machining quality up to 13%. It was also revealed that the implement of ultrasonic assisted drilling could reduce the delamination damage up to 10%.