بررسي تاثير پارامترهاي ماشين‌كاري بر فرآيند سوراخ‌كاري كامپوزيت‌ها و پايش آن توسط روش آكوستيك اميشن

Study of the Effect of Machining Parameters on Drilling of Composite Materials and Monitoring of Process by Acoustic Emission

سوراخ‌كاري فرآيند اصلي براي مونتاژ كردن سازه هاي كامپوزيتي به‌ويژه در صنايع هوافضا و خودروسازي مي‌باشد. يكي از مهم‌ترين عيوبي كه حين سوراخ‌كاري كامپوزيت ها اتفاق مي افتد، جدايش لايه‌اي است. در اين مقاله اثر پارامترهاي سوراخ‌كاري شامل نرخ پيش‌روي، سرعت برشي و زاويه‌ي راس مته بر نيروي محوري و فاكتور جدايش لايه‌اي با استفاده از روش طراحي آزمايش عاملي كامل بررسي مي‌شود. با توجه به نتايج، نرخ پيش‌روي و به‌دنبال آن زاويه‌ي راس مهم‌ترين عوامل تاثيرگذار بر نيروي محوري مي‌باشند. هم‌چنين نمودار احتمال نرمال براي برآورد اثرات پارامترهاي مختلف بر فاكتور جدايش لايه‌اي استفاده گرديد. مطابق نتايج تنها اثر معنادار، نرخ پيش‌روي است. روش آكوستيك اميشن به‌همراه روش تحليل سيگنال موجك براي پايش فرآيند سوراخ‌كاري و تفكيك حوزه‌ي فركانسي مكانيزم‌هاي مختلف برش به‌كار گرفته شده است. پس از تحليل سيگنال هاي آكوستيك اميشن در حوزه‌ي زمان-فركانس (موجك)، المان 2 (EPC2) با محدوده‌ي فركانسي 5/62-125 كيلوهرتز به ترك خوردن ماتريس و المان 5 (EPC5) با محدوده‌ي فركانسي 250-5/312 كيلوهرتز و ميانگين درصد انرژي 32% به برش الياف نسبت داده شد.

Drilling is one of the main machining processes carried out in the assembly stage of automobile manufacturing and aerospace components. Generally, delamination is considered as a major problem during drilling of composite materials. In this paper, the effects of feed rate, cutting speed and drill point angle on thrust force and delamination factor have been studied by using full factorial design. According to the results, feed rate has the most significant effect on thrust force followed by drill point angle. Moreover, the Half-Normal plot was used to identify which experiment factors have significant effects on the delamination factor; According to the results, feed rate has the most important effect. Acoustic emission signals and wavelet analysis were employed to monitor drilling process and discriminate frequency distributions of different cutting mechanisms. After time-frequency analyzing of AE signals, component 2 (EPC2) with frequency range of 62.5-125 kHz was attributed to matrix cracking and component 5 (EPC5) with frequency range of 250-312.5 kHz and average energy of 32% was attributed to fiber cutting.