مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

اثر پارامترهای فرایند سوراخ‌کاری بر نیروی محوری در کامپوزیت فنل پرشده توسط الیاف کتان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
3 مربی، گروه مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
در این مقاله، از روش سطح پاسخ جهت بررسی اثر پارامترهای فرآیند سوراخ‌کاری شامل سرعت برشی، سرعت پیشروی، زاویه رأس مته و زاویه آزاد مته بر نیروی محوری در کامپوزیت فنل تقویت‌شده توسط الیاف کتان استفاده‌شده است. این ماده مرکب پایه پلیمری در بازار به‌عنوان فیبر استخوانی نخ دار شناخته می‌شود و در صنایع مختلف ازجمله صنایع الکترونیک و هوافضا استفاده می‌شود. بررسی اثر زاویه آزاد مته به‌عنوان یکی از پارامترهای مؤثر در فرآیند سوراخ‌کاری از نقاط قوت مقاله حاضر است. از آنالیز واریانس جهت بررسی میزان تأثیرگذاری هر یک از پارامترها بر نیروی محوری استفاده شد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده معین شد سرعت برشی (سرعت دوران ابزار) و زاویه آزاد به ترتیب بیشترین و کمترین تأثیر را بر نیروی محوری دارند.  همچنین با توجه به معادله درجه دوم برازش شده برای بیان نیروی محوری به‌عنوان تابعی از پارامترهای فرایند مورد بررسی، کمینه نیروی محوری در شرایط زاویه رأس مته  4/106 درجه و زاویه آزاد 4/8 درجه بدست آمد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The effect of drilling process parameters on thrust force in cotton phenolic composite

نویسندگان English

Vahid Mahdinezhad Qazvini 1
Masoud Rakhshkhorshid 2
Mohammadreza Maraki 3
1 MSc Graduate, Department of Mechanical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
3 Educator, Department of Materials Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
چکیده English

In this study, the response surface method is used to investigate the effect of drilling process parameters including cutting speed, feed rate, , drill bit point angle and drill bit relief angle on the thrust force of cotton phenol composite. This polymer-based composite material is used in various industries including electronics and aerospace industries. Investigating the effect of the drill bit relief angle as one of the effective parameters in the drilling process is one of the strength points of this research. Design of experiments was conducted using Box–Behnken method and the response surface method was used to express the trust force as a quadratic function of investigated process parameters. Variance analysis was used to check the influence of each parameter on the trust force. According to the obtained results, it was determined that cutting speed (i.e. tool revolution speed) and drill bit relief angle have the greatest and least effect on the trust force, respectively. Also, according to the quadratic equation fitted to express the trust force as a function of the investigated process parameters, the minimum trust force was obtained in the conditions of the drill bit point angle of 106.4 degrees and the drill bit relief angle of 8.4 degrees.

کلیدواژه‌ها English

Composite Material
Drilling
Trust Force
Spiral Drill Bit
[1] Bayly PV, Metzler SA, Schaut AJ, Young KA. Theory of torsional chatter in twist drills: model, stability analysis and composition to test. J. Manuf. Sci. Eng.. 2001 Nov 1;123(4):552-61. doi: 10.1115/1.1381399
[2] Shaw MC, Cookson JO. Metal cutting principles. New York: Oxford university press; 2005.
[3] Wang J, Zhang Q. A study of high-performance plane rake faced twist drills.: Part I: Geometrical analysis and experimental investigation. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2008 Sep 1;48(11):1276-85. doi: 10.1016/j.ijmachtools.2008.03.005
[4] Qin X, Wang B, Wang G, Li H, Jiang Y, Zhang X. Delamination analysis of the helical milling of carbon fiber-reinforced plastics by using the artificial neural network model. Journal of Mechanical Science and Technology. 2014 Feb;28:713-9. doi: 10.1007/s12206-013-1135-2
[5] Anarghya A, Harshith DN, Rao N, Nayak NS, Gurumurthy BM, Abhishek VN, Patil IG. Thrust and torque force analysis in the drilling of aramid fibre-reinforced composite laminates using RSM and MLPNN-GA. Heliyon. 2018 Jul 1;4(7). doi: 10.1016/j.heliyon.2018.e00703
[6] Parameshwaran R, Rajasekar R, Ragavendra VH, Praveenraj N. Effect of thrust force, torque, and induced temperature on Kevlar reinforced composites during drilling process. Materials Today: Proceedings. 2021 Jan 1;45:522-8. doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.162
[7] Salamat-talab M, Tahmasbi V, Safari M, Gholami R, Ghasemi R. Statistical modelling, optimization and Sobol sensitivity analysis of effective parameters on thrust force behavior in micro-drilling of glass/epoxy laminated composites. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2020 Dec 21;10(4):225-40. doi: 10.22044/jsfm.2020.9231.3089 [In Persian]
[8] Işık B, Ekici E. Experimental investigations of damage analysis in drilling of woven glass fiber-reinforced plastic composites. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2010 Aug;49:861-9. doi: 10.1007/s00170-009-2440-x
[9] Mohan NS, Kulkarni SM, Ramachandra A. Delamination analysis in drilling process of glass fiber reinforced plastic (GFRP) composite materials. Journal of Materials Processing Technology. 2007 May 7;186(1-3):265-71. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2006.12.043
[10] Iliescu DM, Gehin D, Gutierrez ME, Girot F. Modeling and tool wear in drilling of CFRP. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2010 Feb 1;50(2):204-13. doi: 10.1016/j.ijmachtools.2009.10.004
[11] Sekar KV, Gobivel K, Selvan CP, Ashwinkumaran S, Adithya DB, Chandrapraban U, Ragavendar BH. Effects of process parameters on drilling of Magnesium-reinforced with B4C composite. Materials Today: Proceedings. 2024 Mar 8. doi: 10.1016/j.matpr.2024.03.008
[12] Taheri M, Bathaee SH. Investigating machining factors of recovery powder metallurgy parts, from filings and sintered by Design of experiments in conjunction with sensitivity analysis. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020 Sep 22;7(7):24-37. [In Persian]
[13] Ghesmati-Kucheki H, Zakeri M, Ayatollahi MR. Investigating the effect of different variables to reduce delamination due to drilling in composite laminates. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2021 Aug 23;8(6):15-20. [In Persian]
[14] Giasin K, Ayvar-Soberanis S, Hodzic A. An experimental study on drilling of unidirectional GLARE fibre metal laminates. Composite Structures. 2015 Dec 1;133:794-808. doi: 10.1016/j.compstruct.2015.08.007
[15] Boughdiri I, Giasin K, Mabrouki T, Zitoune R. Effect of cutting parameters on thrust force, torque, hole quality and dust generation during drilling of GLARE 2B laminates. Composite Structures. 2021 Apr 1;261:113562. doi: 10.1016/j.compstruct.2021.113562