بهینه‌سازی پارامترهای ماشینکاری در سنگزنی کامپوزیت تک‌جهته تقویت‌شده با الیاف کربن به روش سطوح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد/سازمان انرژی اتمی ایران

2 استادیار /پژوهشکده چرخه سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

3 پژوهشگر سازمان انرژی اتمی ایران، تهران

10.22060/mej.2021.20145.7186

چکیده

امروزه استفاده از مواد کامپوزیتی در صنایع مختلفی هم‌چون هوافضا، حمل و نقل، ساختمان و .... رو به افزایش است. بنابراین درک صحیح از فرایندهای تولید و مونتاژ قطعات تولید‌شده با این مواد امری اجتناب‌ناپذیر است. یکی از فرآیندهای مهم و پرکاربرد در مونتاژ قطعات کامپوزیتی، ماشینکاری است. این فرآیند شامل دو دسته فرآیندهای سنتی و نوین ماشینکاری بوده که سنگزنی از رایج‌ترین روش‌های سنتی می‌باشد. پارامترهای ماشینکاری مختلفی همچون سرعت چرخش سنگ، سرعت پیشروی، عمق برشی، مشخصات قطعه کار، اندازه و جنس ذرات ساینده و هندسه سنگ بر کیفیت ماشینکاری تاثیرگذار است. در این مطالعه تأثیر پارامترهای سنگزنی شامل نرخ پیشروی، عمق برشی، راستای الیاف و اندازه ذرات ساینده بر زبری سطح کامپوزیت تقویت‌شده با الیاف کربن مورد بررسی قرارگرفته است. قطعات از جنس الیاف کربن-اپوکسی بوده اند. آزمایشات با نرم افزار مینی‌تب نسخه 19 و به روش سطوح پاسخ طرح‌ریزی شدند. نتایج نشان دادند که اندازه ذرات و عمق برش مؤثرترین پارامترها بر زبری سطح می‌باشند. پس‌ازآن نرخ پیشروی و راستای الیاف در مراتب بعدی اهمیت قرار دارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز تأییدکننده نتایج می‌باشند. در پایان پیشنهاد شد برای روتراشی کامپوزیت از سنگ با دانه‌بندی زبر، عمق برشی 50 میکرومتر، نرخ پیشروی 200 میلی‌متر بر دقیقه و عمود بر الیاف استفاده شود تا به زبری کم‌تر از 5/0 میکرومتر دست‌یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of machining parameters in grinding of unidirectional carbon fiber reinforced composites by Response Surface Method

نویسندگان [English]

  • Seyed Mahmoud Mousavi 1
  • Amjad Sazgar 2
  • Vahid FallahPour 3
1 Researcher of Atomic Energy Organization of Iran, AEOI
2 Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), Tehran, Iran
3 Researcher of Atomic Energy Organization of Iran
چکیده [English]

Today, the usage of composite materials in various industries such as aerospace, transportation, construction, etc. has increased. Therefore, an adequate understanding of the production processes and assembly of these materials is inevitable. Machining is one of the common processes in assembling composite parts. This process includes two categories of traditional and non-traditional machining processes that grinding is one of the traditional methods. Grinding is one of the applicable machining processes for the finishing of composite parts. Many parameters such as feed rate, depth of cut, tool geometry, fiber direction, and abrasive particles material and size are effective on the machined surface. In this study, the effect of grinding parameters including feed rate, depth of cut, abrasive particles size, and fiber orientation on the surface quality of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRPs) has been evaluated. The experiments were designed by Response Surface Method (RSM) in Minitab software V.19. The results showed that abrasive particle's size and depth of cut are the most effective parameters on the machined surface roughness. The feed rate and fiber direction are of secondary importance, respectively. Also, the scanning electron microscopy (SEM) images confirm these results. Finally, it was suggested to use 50µm of the depth of cut, 200mm/min of feed rate, perpendicular to fiber direction and course abrasive particle to achieve a roughness of less than 5µm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbon Fiber reinforced Composite
  • Grinding
  • Surface roughness
  • Depth of cut
  • Feed rate