مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی تاثیر پارامترهای ماشینکاری در شیارزنی پلیمر تقویت شده با الیاف کربن و نانوذرات MWCNT

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
محمد براهنی
رسول خوشدونی فراهانی
علی ملک حسینی
دانشگاه صنعتی اراک
10.22034/mme.23.10.57
چکیده
کامپوزیت­های تقویت شده با الیاف کربن کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارا می باشد که خواص فیزیکی و مکانیکی دلیل اهمیت آنها می­باشد. در این راستا همچنین جهت استحکام بخشی به زمینه رزین اپوکسی از نانو لوله­های چند جداره کربنی استفاده می­شود که از جمله مواد نو ظهور و مهم می­باشد. از آنجایی که برای اصلاح قطعات کامپوزیتی تقویت شده نیاز به ماشینکاری می­باشد، در این تحقیق آسیب­های ایجاد شده طی فرآیند نیز باید مورد بررسی قرار گرفته و راهکارهایی جهت رفع آن ارایه میگردد. در این مطالعه، بر روی آسیب لایه لایه شدگی در ماشینکاری قطعات کامپوزیتی زمینه اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن و نانو لوله­های چند جداره کربنی پرداخته شده است. در این راستا آزمایش هایی با ابزار فرز انگشتی از جنس کاربایدی در سرعت دروانی و سرعت پیشرویهای مختلف انجام شده است، سپس لایه لایه شدگی هایی که در این آزمایشات ایجاد شده است مورد مطالعه قرار میگیرد.در تحلیل نتایج با افزایش سرعت دورانی از 500 به 2500 میزان لایه لایه شدگی 25درصد افزایش و نیرو 87 درصد کاهش یافت.همچنین راهکارهایی که شامل کاهش سرعت پیشروی می باشد تاثیر بسزایی در بهبود کیفیت نهایی قطعه ماشینکاری شده خواهد داشت.
کلیدواژه‌ها
الیاف کربن
MWCNT
سرعت دورانی
سرعت پیشروی
لایه لایه شدگی

موضوعات

عنوان مقاله English

Exprimental Study on Effect of Machining Parametrs in Slotting Polymers Reinforced by Carbon Fibers and MWCNT Nanoparticles

نویسندگان English

Mohammad Baraheni
Rasoul Khoshdoni Farahani
Ali Malekhoseini
چکیده English

Composites reinforced with carbon fibers have various applications in different industries, due to their physical and mechanical properties. In this regard, multi-walled carbon nanotubes are used to strengthen the epoxy resin base, which is one of the emerging and important materials. Since machining is required to repair reinforced composite parts, in this research, the damages caused during the process should also be investigated and solutions should be provided. In this study, the delamination damage in the machining of composite parts of epoxy reinforced with carbon fibers and multi-walled carbon nanotubes has been discussed. In this regard, experiments have been conducted with a carbide end-mill at different cutting speeds and feed speeds. Then the delaminations created in these tests are studied. In the analysis of the results, by increasing the rotational speed from 500 to 2500, the amount of delamination increased by 25% and the force decreased by 87%. Also, solutions that include reducing the feed speed will have a significant effect on improving the final quality of the machined part.

کلیدواژه‌ها English

Carbon Fiber
MWCNT- Spindel Speed
Feed Rate – Delamination
1. Kiliçkap E, Yardimeden A, Çelik YH. Investigation of experimental study of end milling of CFRP composite. Science and Engineering of Composite Materials. 2015;22(1):89-95.
2. Xu Z, Wang Y. Study on milling force and surface quality during slot milling of plain-woven CFRP with PCD tools. Materials. 2022;15(11):3862.
3. Li H, Qin X, Huang T, Liu X, Sun D, Jin Y. Machining quality and cutting force signal analysis in UD-CFRP milling under different fiber orientation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018;98:2377-87.
4. Mohan VB, Lau K-t, Hui D, Bhattacharyya D. Graphene-based materials and their composites: A review on production, applications and product limitations. Composites Part B: Engineering. 2018;142:200-20.
5. Kumar MN, Mahmoodi M, TabkhPaz M, Park S, Jin X. Characterization and micro end milling of graphene nano platelet and carbon nanotube filled nanocomposites. Journal of Materials Processing Technology. 2017;249:96-107.
6. Kanagaraj S, Varanda FR, Zhil’tsova TV, Oliveira MS, Simões JA. Mechanical properties of high density polyethylene/carbon nanotube composites. Composites Science and Technology. 2007;67(15-16):3071-7.
7. Rafiee MA, Rafiee J, Srivastava I, Wang Z, Song H, Yu ZZ, et al. Fracture and fatigue in graphene nanocomposites. small. 2010;6(2):179-83.
8. Wang X-Y, Narita A, Müllen K. Precision synthesis versus bulk-scale fabrication of graphenes. Nature Reviews Chemistry. 2017;2(1):0100.
9. Adak NC, Chhetri S, Sabarad S, Roy H, Murmu NC, Samanta P, et al. Direct observation of micro delamination in graphene oxide incorporated carbon fiber/epoxy composite via in-situ tensile test. Composites Science and Technology. 2019;177:57-65.
10. Sorrentino L, Turchetta S, editors. Milling of carbon fiber-reinforced plastics: analysis of cutting forces and surface roughness. 18th International Conference of Composite Materials; 2011.
11. Çolak O, Sunar T. Cutting forces and 3D surface analysis of CFRP milling with PCD cutting tools. Procedia Cirp. 2016;45:75-8.
12. El-Hofy M, Soo S, Aspinwall D, Sim W, Pearson D, Harden P. Factors affecting workpiece surface integrity in slotting of CFRP. Procedia Engineering. 2011;19:94-9.
13. Colligan K, Ramulu M. Delamination in surface plies of graphite/epoxy caused by the edge trimming process. Processing and Manufacturing of composite materials. 1991;112:113-25.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 23، شماره 10
مهر 1402
صفحه 57-62