Comparison of composite laminates machining methods and its influence on process temperature and edge quality

• Autorzy: Jaśkiewicz Robert

Identyfikatory

DOI

10.2478/tar-2019-0022

Warianty tytułu

PL

Porównanie metod obróbki laminatów kompozytowych i ich wpływ na temperaturę procesu i jakość powierzchni cięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the description of technological trials and the results of three methods of machining carbon fiber reinforced composites panels. It also reviews the literature concerned heat affected zone in composites and its influence on material properties. As a part of the research, the cutting method using diamond coated saw was tested, as well as the milling method with two different types of carbide milling cutters. The processing of the panels was done using 4-axis CNC machine with special adapter for cutting discs in Composite Testing Laboratory (Center for Composite Technologies, Warsaw Institute of Aviation). The methods were compared in terms of machined edge quality and panel temperature during the processes. For this purpose, thermocouples were mounted into panels. Records from thermocouples were included. Edge quality and surface roughness have been checked by microscopic observation. Additionally, samples machined by each evaluated processing method were tested using differential scanning calorimetry (DSC). The method was used to determine the glass transition temperature of the tested material. The article conclusions contain a comparison of three processing methods in terms of cutting quality, process temperature, processing method productivity as well as DSC tests results.

PL

W niniejszym artykule zawarto opis i rezultaty trzech metod obróbki materiałów kompozytowych wzmocnionych włóknami węglowymi. Artykuł zawiera przegląd literaturowy tematu wpływu ciepła podczas obróbki na właściwości obrabianych materiałów kompozytowych. W ramach wykonanych prób użyto tarczy z nasypem diamentowym i dwóch różnych frezów węglikowych. Testy zostały wykonane z użyciem 4-osiowego plotera frezującego z agregatem do tarcz tnącym w warsztacie Laboratorium Badań Kompozytowych w Instytucie Lotnictwa w Warszawie. Metody obróbki zostały porównane pod względem uzyskiwanej jakości krawędzi cięcia i temperatury podczas procesu. W artykule zawarto wykresy zapisów temperatury z termopar umieszczonych w panelach testowych. Jakość i chropowatość uzyskiwanych podczas cięcia powierzchni zostały porównane podczas obserwacji mikroskopowych. Dodatkowo wykonano testy sprawdzenia temperatury zeszklenia próbek z obrabianych obszarów z użyciem kalorymetru różnicowego. Wniosku artykułu podsumowują testy z uwzględniając rezultaty przeprowadzonych testów obróbki, wyniki DSC i możliwości produkcyjne.

Słowa kluczowe

EN

CFRP machining; composite machining temperature; DSC tests; temperature tests

PL

obróbka kompozytów węglowych; temperatura obróbki; temperatura zeszklenia; jakość powierzchni

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 4 (257)
• Strony: 46--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jaśkiewicz Robert

• Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation, Center for Composite Technologies, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Hocheng H. (2012), Machining technology for composite materials, Woodhead Publishing Limited.
• [2] Uusitalo K. (2013), Designing in Carbon Fiber Composites, Chelmers University of Technology, Master of Science Thesis in the Master Defree Programme Product Development, pp. 99, Göteborg, Sweden.
• [3] Jaśkiewicz R. (2018), Implementation of automatic sample and composite element cutting technologies, Transactions of the Institute of Aviation, No. 2(251), pp. 30-39, Warsaw .
• [4] Leone C., Papa I., Tagliaferri F., Lopresto V. (2013), Investigation of CFRP laser milling using a 30W Q-switched Yb:YAG fiber laser: Effect of process parameters on removal mechanisms and HAZ formation, Elsevier, Composites: Part A 55.
• [5] Abedin F. (2013), Review on Heat Affected Zone (HAZ) in Laser Machining, Proceedings of the 6th Annual GRASP Symposium, Wichita State University.
• [6] Hashish M. (2013), Trimming of CFRP components, WJTA-IMCA Conference and Expo, September 9-11, Houston, Texas, pp. 4,
• [7] Wiśniowski W. (2014), Joint activity and common platform of cooperation, Institute of Aviation, 978-83-63539-12-2, pp 163-171.
• [8] Karny M. (2017) The influence of the fastener hole preparation method on the fastener pull-through process in a carbon composite, Transactions of the Institute of Aviation, No. 1(246), pp. 45-53, Warsaw.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).