view in publisher's site

Wear on SiAlON ceramic tools in drilling of aerospace grade CFRP composites

Highlights•Drilling performance of SiAlON and a commercial grade WC–Co tools were investigated.•Abrasion and micro-chipping are the main wear mechanisms for the SiAlON tools.•Fracture toughness provided by β-phase determines the level of micro-chipping.•α-phase content of the SiAlON tools determines the abrasive wear resistance.•Delamination size of the holes is directly proportional to the wear of the tools.AbstractCarbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites are difficult to cut materials due to their anisotropic structure and extremely abrasive nature of the carbon fibers. The tool materials used for drilling of CFRP composites are limited; thus there is always a strong demand for new tool materials which can be utilized successfully for the high performance drilling process. In this study, wear behavior of different SiAlON ceramics, which are successfully used for machining of various materials such as gray cast iron, superalloys, etc., on the drilling of CFRP composites was investigated, compared and reported for the first time in the literature. Three different SiAlON-based drilling tools with the same geometry were manufactured and tested on the drilling of aerospace grade CFRP composites and their wear behaviors were compared to that of commercially available WC–Co tools. It was observed that the wear of the SiAlON tools occurs as micro-chipping of the cutting edge in the first few holes; then, severe abrasion takes place with further drilling. While SiAlON with high fracture toughness shows less micro-chipping, which occurs at the initial stage (1–5 holes) of the drilling process, SiAlON with high hardness has the highest abrasion resistance at the later stage. The increase in wear of the cutting edge of the SiAlONs and the WC–Co tools causes an increase in thrust force, and consequently, in peel-up delamination, which are desired to be as low as possible in order to achieve high performance from the drilling tools.

استفاده از ابزار سرامیکی sialon در دریل کردن کامپوزیت های هوافضا با درجه هوا

کاره‌ای مهم: عملکرد حفاری of و یک ابزار تجاری grade - Co مورد بررسی قرار گرفت. * و خرد chipping مکانیزم‌های اصلی سایش ابزار sialon هستند. چقرمگی شکست ارایه‌شده توسط فاز β تعیین سطح خرد کردن خرد را تعیین می‌کند. مقدار α - فاز ابزار sialon مقاومت سایشی سایش را تعیین می‌کند. اندازه سوراخ‌های ایجاد شده به طور مستقیم متناسب با فرسایش کامپوزیت های پلیمری تقویت‌شده با فیبر (CFRP)است که به دلیل ساختار anisotropic آن‌ها و ماهیت بسیار ساینده فیبرهای کربنی بسیار مشکل است. موادی که برای حفاری کامپوزیت های CFRP مورد استفاده قرار می‌گیرند، محدود هستند؛ بنابراین همواره یک تقاضای قوی برای مواد ابزار جدید وجود دارد که می‌توانند با موفقیت در فرآیند حفاری عملکرد بالا مورد استفاده قرار گیرند. در این مطالعه، رفتار سایشی سرامیک sialon مختلف که به طور موفقیت آمیزی برای ماشینکاری مواد مختلف مانند چدن خاکستری، superalloys و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند، بر روی حفاری کامپوزیت های CFRP مورد بررسی قرار گرفته و برای اولین بار در نوشته‌ها گزارش شده‌است. سه ابزار حفاری مبتنی بر sialon با هندسه مشابه ساخته شد و بر روی حفاری کامپوزیت های هوافضا با درجه هوا و رفتار سایشی آن‌ها با ابزارهای موجود در دسترس تجاری مقایسه شد. مشاهده شد که سایش ابزار sialon به صورت خرد کردن لبه برش در چند سوراخ اول رخ می‌دهد؛ سپس سایش شدید با حفاری بیشتر انجام می‌شود. در حالی که sialon با چقرمگی شکست بالا، خرد micro کمتری را نشان می‌دهد که در مرحلهی اولیهی (۱ - ۵ سوراخ)فرآیند حفاری رخ می‌دهد، sialon با سختی بالا بیش‌ترین مقاومت سایشی را در مرحله بعدی دارد. افزایش در فرسایش لبه برش of و tools - Co باعث افزایش نیروی رانشی می‌شود، و در نتیجه، در پدیده لایه‌لایه شدن پوست، که برای رسیدن به عملکرد بالا از ابزارهای حفاری بسیار کم است.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.