بررسي و بهينه‌ سازي فاكتور آسيب در سوراخ كاري كامپوزيت‌هاي سه بعدي پارابيم

Investigation and Optimization of Damage Factor in Drilling of Parabeam Three-dimensional Composites

كامپوزيت‌ها بدليل نسبت استحكام به وزن و سفتي بالا، مقاومت بالا در مقابل كمانش و خستگي و بسياري خواص مطلوب ديگر كاربرد زيادي در صنايع مختلف پيدا كرده‌اند. كامپوزيت سه‌بعدي پارابيم، به دليل استحكام بالاي خمشي و سبكي فوق العاده در مقايسه با ديگر كامپوزيت‌هاي ساندويجي امروزه جايگاه قابل توجهي را پيدا كرده است. براي اتصال كامپوزيت‌ها به سازه‌هاي ديگر نياز به سوراخ‌كاري است. در اين پژوهش، به بررسي اثر سرعت دوراني، پيشروي و قطر مته بر ميزان آسيب وارد شده به كامپوزيت-هاي سه‌بعدي پارابيم در حين عمليات سوراخ‌كاري پرداخته شده است. براي ارزيابي تاثير پارامترهاي سوراخ‌كاري بر روي اين كامپوزيت‌ها از طراحي آزمايش به روش عاملي كامل استفاده و به‌منظور بررسي عيوب موجود در نمونه‌هاي سوراخكاري از تكنيك عكاسي ديجيتال بهره گرفته شده است. جهت سنجش ميزان آسيب وارد شده به نمونه‌ها، از دو فاكتور تعريف شده استفاده شد: 1- فاكتور شكست ماتريس (MFF)، و 2- فاكتور الياف برش نخورده (UCFF). تجزيه و تحليل نتايج تجربي نشان داد كه در بين عوامل اصلي، پيشروي و سرعت دوراني به‌ترتيب بيشترين و كمترين تاثير را بر رويMFF با 23.83 و 0.34 درصد دارند؛ اما نتايج تجربي برايUCFF، حاكي از آن بود كه قطر ابزار با 17.17 درصد بيشترين اثر را دارد. همچنين مشخص شد، هر دو فاكتور رفتار مشابهي را در مقابل تغييرات سرعت دوراني داشته و اين پارامتر بر خروجي كمترين تاثير را دارد. سرعت دوراني 1750 دور بر دقيقه، پيشروي 0.1 ميلي‌متر بر دور و قطر مته 10ميلي‌متر به عنوان سطوح بهينه براي حداقل MFF وUCFF معرفي گرديد.

Composites are widely used due to their good properties such as high strength to weigh ratio, stiffness, resistance to buckling and fatigue, etc., in different industries. Parabeam three-dimensional composites have found a remarkable situation due to their high bending strength and extremely low weight compared to other sandwich composites. Drilling is necessary to connect them to other structures. In this research, the effects of rotational speed, feed rate and tool diameter have been studied regarding the amount of damage in drilling of 3D composites. A full-factorial design of experiments was used to assess the significance of drilling parameters, and digital photography technique with auto focus was used to evaluate the damages from drilling. The drilling operation was assessed based on two introduced factors including the matrix fracture factor (MFF) and uncut fiber factor (UCFF). The analysis of experimental results showed that among the main parameters, feed rate and rotational speed have the highest and lowest impact on MFF by 23.83% and 0.34%, respectively. But the experimental results for UCFF showed tool diameter with 17.17% is the most effective parameter. Both factors have similar behavior against the rotational speed which has the least impact on the output parameter. Rotational speed of 1750 rpm, feed rate of 0.1 mm/rev, and tool diameter of 10 mm were found to be optimal levels to obtain the minimum MFF and UCFF.