انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران مهندسی ساخت و تولید ایران 2476-504X 12 11 2026 01 21 Experimental and statistical study of uncut fibers in the drilling of GLARE and CARALL Fiber-Metal Laminates مطالعه تجربی و آماری الیاف برش نخورده در سوراخکاری چندلایه‌های الیافی-فلزی GLARE و CARALL 1 17 243202 10.22034/ijme.2026.555124.2145 FA رامین بیرانوند گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران 0009-0005-4814-1974 مهدی انصاری گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران 0000-0002-8518-8609 البرز محبی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران 0009-0005-0951-4256 محمد کشفی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله بروجردی، بروجرد، ایران 0000-0002-2980-9001 Journal Article 2025 10 30 Fiber–metal laminates (FMLs) of the GLARE and CARALL families are widely utilized in advanced industries such as automotive and aerospace due to their high strength-to-weight ratio and favorable mechanical performance. However, drilling these hybrid laminates remains a fundamental challenge in ensuring hole-surface quality and structural integrity. In this study, a multifactorial analysis of uncut fibers and hole-surface quality in GLARE and CARALL laminates was conducted under controlled drilling conditions. For this purpose, a full factorial experimental design was employed with three spindle speeds (1000, 1600, and 2500 rpm), three feed rates (8, 16, and 25 mm/min), and three tool diameters (3, 5, and 7 mm). The results indicated that CARALL samples exhibited significantly lower amounts of uncut fibers and superior hole-surface quality compared to GLARE, which is attributed to the higher stiffness, stronger fiber–matrix interfacial bonding, and improved thermal stability of carbon fibers. GLARE showed greater sensitivity to changes in feed rate and tool diameter, where increasing the feed rate intensified the formation of uncut fibers and increased surface roughness. Force–time analysis revealed that increasing spindle speed reduced thrust force and improved hole-surface quality in both systems, although the effect was more pronounced in GLARE. The influence of tool diameter demonstrated a nonlinear trend: smaller diameters reduced the presence of uncut fibers, whereas larger diameters led to increased thrust force and interlaminar damage. Overall, the findings confirm the superior resistance of CARALL to uncut-fiber formation and its ability to maintain higher hole quality. چند ‌لایه‌های الیافی- فلزی (FML) از خانواده‌های GLARE و CARALL به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا و عملکرد مکانیکی مطلوب در صنایع پیشرفته‌ای مانند خودروسازی و هوافضا به‌طور گسترده استفاده می‌شوند، اما سوراخ‌کاری آن‌ها همچنان چالشی اساسی در تضمین کیفیت سطح و یکپارچگی سازه‌ای است. در این پژوهش، تحلیل چند عاملی الیاف برش نخورده و کیفیت سطح سوراخ در نمونه‌های GLARE و CARALL تحت شرایط کنترل ‌شده سوراخ‌کاری مورد بررسی مقایسه‌ای قرار گرفت. برای این منظور، آزمایش‌ها بر پایه طرح عاملی کامل با سه سطح برای سرعت دورانی 1000، 1600 و 2500 دور در دقیقه، نرخ پیشروی 8، 16 و 25 میلی‌متر در دقیقه و قطر ابزار 3، 5 و 7 میلی‌متر انجام شد. نتایج نشان داد که نمونه‌های CARALL به‌طور معناداری مقدار الیاف برش نخورده کمتر و کیفیت سطح بالاتری نسبت به GLARE ارائه می‌دهند که به سفتی بالاتر، چسبندگی قوی‌تر الیاف-ماتریس و پایداری حرارتی بهتر الیاف کربن نسبت داده می‌شود. در GLARE، حساسیت بیشتری نسبت به تغییر نرخ پیشروی و قطر ابزار مشاهده شد، به‌طوری‌که افزایش نرخ پیشروی منجر به تشدید الیاف برش نخورده و زبری سطح گردید. تحلیل نیرو-زمان نشان داد که افزایش سرعت دورانی به کاهش نیرو و بهبود کیفیت سطح در هر دو سیستم منجر می‌شود، هرچند اثر آن در GLARE بارزتر بود. همچنین اثر قطر ابزار الگوی غیرخطی نشان داد؛ قطرهای کوچک‌تر باعث کاهش الیاف برش نخورده شدند اما در قطرهای بزرگ‌تر نیروی محوری و آسیب لایه‌ای افزایش یافت. نتایج بیانگر برتری نسبی CARALL در مقاومت در برابر الیاف برش نخورده و دستیابی به کیفیت سطح مطلوب است.

https://www.iranjme.ir/article_243202_39261608108908332fdd6c7188fe1687.pdf