بررسي سوراخ كاري لوله هاي كامپوزيتي توليد شده به روش رشته پيچي با استفاده از روش طراحي عاملي

Experimental Study in Drilling Composite Pipes Manufactured by Filament Winding Process Using Full Factorial Design Method

سوراخ ­كاري يكي از فرآيندهاي اصلي ماشين كاري براي تكميل كردن فرآيند ساخت و مونتاژ در لوله هاي كامپوزيتي مي باشد. هنگام سوراخ كاري ممكن است آسيب هايي نظير جدايش لايه­ اي و ترك ماتريس در اطراف سوراخ، باعث افت استحكام باقيمانده­ ي لوله­ هاي كامپوزيتي شود. در اين مقاله اثر پارامترهاي سوراخ كاري نظير سرعت اسپيندل، سرعت پيشروي، قطر و شكل مته سوراخ كاري بر نيروي محوري و فاكتور جدايش لايه­ اي، براي لوله ­هاي كامپوزيتي كه به روش رشته ­پيچي توليدشده اند، به كمك روش طراحي عاملي بررسي گرديد. مطابق نتايج پارامترهاي تأثيرگذار بر فاكتور جدايش لايه ­اي به ترتيب شكل هندسي مته، سرعت پيشروي، قطر مته و سرعت اسپيندل تعيين گرديد. مطابق نتايج با انتخاب ابزار مته مارپيچ با قطر 12 ميلي متر، سرعت اسپيندل 1000 دور در دقيقه و سرعت پيشروي 25 ميلي متر بر دقيقه، ميزان فاكتور جدايش لايه اي به حداقل اندازه ممكن مي ­رسد. بهترين و بدترين نمونه سوراخ كاري شده ازنظر ابعاد منطقه خرابي تحت آزمايش فشار قرار داده شد و استحكام باقيمانده فشاري آن بررسي گرديد. مطابق نتايج با كاهش فاكتور جدايش لايه اي استحكام باقيمانده فشاري افزايش مي يابد. همچنين اگر پارامترهاي ورودي در سوراخ كاري به درستي انتخاب گردد، در مته مارپيچ 8 ميلي متري نسبت به مته بردپوينت با همان قطر، در حدود 12 درصد استحكام باقيمانده فشاري افزايش مي يابد.

Drilling is one of the major machining processes for assembling process in composite tubes. During drilling, damages such as matrix cracking, fiber pull out and delamination around the hole may cause the loss of residual compression strength of the composite tubes. In this paper, the effect of drilling parameters such as spindle speed, feed rate, diameter and geometry shape of the drill on thrust force and delamination factor with full factorial design method for composite tubes manufactured by filament winding process was investigated. According to the results, the parameters affecting the delamination factor are the geometric shape of the drill, feed speed, drill diameter and spindle speed, respectively. Also, by selecting twist drill tools with a diameter of 12 mm, spindle speed of 1000 rpm and feed rate of 25 mm/min, the amount of delamination factor is minimized. The residual compressive strength of the best and worst specimens according to delamination factor was investigated. According to the results, by decreasing delamination factor, the residual compressive strength increases. Also, if the input parameters in the drilling process are selected correctly, the residual compressive strength would increase around 12%.