Analysis of drilling process of composite structures - Part II: Quality control of drilled holes

• Autorzy: Sitek P. , Katunin A. , Kajzer A.

Warianty tytułu

PL

Analiza termograficzna procesu wiercenia struktur kompozytowych część II: Kontrola jakości wierconych otworów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Wide application of polymer composites in various industrial branches and their treatment requires the development and adaptation of suitable methods of quality control after treatment. One of the most often technological operation on composite structures is drilling. The paper focuses on evaluation of drilled holes quality in two composite structures using the most common methods of non-destructive testing (NDT) applied for composite materials. The applied NDT methods cover microscopic imaging, ultrasonic testing, infrared testing and X-ray computed tomography. Moreover, the new delamination factor as well as an automatic detection method of delaminations was proposed. The obtained results of quality control of drilled holes in composites were compared and discussed. Based on them the recommendations of quality control of drilled holes in composite materials were formulated.

PL

Szerokie zastosowanie kompozytów polimerowych w różnych gałęziach przemysłu i ich obróbka wymagają rozwoju i adaptacji odpowiednich metod kontroli jakości po obróbce. Jedną z najczęściej wykonywanych operacji technologicznych na strukturach kompozytowych jest wiercenie. W artykule skupiono się na ocenie wierconych otworów w dwóch strukturach kompozytowych, stosując metody badań nieniszczących najczęściej wykorzystywane do materiałów kompozytowych. Zastosowane metody badań nieniszczących obejmują obrazowanie mikroskopowe, badania ultradźwiękowe i termograficzne oraz rentgenowską tomografię komputerową. Ponadto zaproponowano nowy wskaźnik delaminacji oraz metodę automatycznego wykrywania delaminacji. Uzyskane wyniki kontroli jakości wierconych otworów w kompozytach zostały porównane i omówione. Na ich podstawie sformułowano zalecenia kontroli jakości wierconych otworów w materiałach kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

drilling of composite structures; quality control; delamination; non-destructive testing

PL

wiercenie w strukturach kompozytowych; kontrola jakości; delaminacja; metody nieniszczące

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 24, nr 55
• Strony: 95--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Sitek P.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

Katunin A.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

Kajzer A.

• Department of Biomaterials and Medical Devices Engineering, Silesian University of Technology

Bibliografia

• 1. Arul S., Vijayaraghavan L., Malhotra S.K., Krishnamurthy R.: The effect of vibratory drilling on hole quality in polymeric composites. “International Journal of Machine Tools and Manufacturing” 2006, Vol. 46, p. 252-259.
• 2. Pawłowski Z.: Badania nieniszczące: poradnik. Warszawa: Wyd. SIMP, 1988.
• 3. Piquet R., Ferret B., Lachaud F., Swider P.: Experimental analysis of drilling damage in thin carbon/epoxy plate using special drills. “Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing” 2000, Vol. 31, p. 1107-1115.
• 4. Davim J.P., Campos Rubio J., Abrão A.M.: A novel approach based on digital image analysis to evaluate the delamination factor after drilling composite laminates. “Composites Science and Technology” 2007, Vol. 67, p. 1939-1945.
• 5. Palanikumar K.: Experimental investigation and optimisation in drilling of GFRP composites. “Measurement” 2011, Vol. 44, p. 2138-2148.
• 6. Isbilir O., Ghassemieh E.: Numerical investigation of the effects of drill geometry on drilling induced delamination of carbon fiber reinforced composites. “Composite Structures” 2013, Vol. 105, p. 126-133.
• 7. Grilo T.J., Paulo R.M.F., Silva C.R.M., Davim J.P.: Experimental delamination analyses of CFRPs using different drill geometries. “Composites Part B: Engineering” 2013, Vol. 45, p. 1344-1350.
• 8. Turki Y., Habak M., Velasco R., Aboura Z., Khellil K., Vantomme P.: Experimental investigation of drilling damage and stitching effects on the mechanical behavior of carbon/epoxy composites. “International Journal of Machine Tools and Manufacture” 2014, Vol. 87, p. 61-72.
• 9. Tsao C.C., Hocheng H.: Taguchi analysis of delamination associated with various drill bits in drilling of composite material. “International Journal of Machine Tools and Manufacture” 2004, Vol. 44, p. 1085-1090.
• 10. Tsao C.C., Hocheng H.: Computerized tomography and C-Scan for measuring delamination in the drilling of composite materials using various drills. “International Journal of Machine Tools and Manufacture” 2005, Vol. 45, p. 1282-1287.
• 11. Durão L.M.P., Tavares J.M.R.S., de Albuquerque V.H.C., Gonçalves D.J.S.: Damage evaluation of drilled carbon/ epoxy laminates based on area assessment methods. “Composite Structures” 2013, Vol. 96, p. 576-583.
• 12. Lewińska-Romicka A.: Badania nieniszczące : podstawy defektoskopii. Warszawa: WNT, 2001.
• 13. Kurzydłowski K., Boczkowska A., Schmidt J., Konopka K.: Monitorowanie uszkodzeń w kompozytach metodami nieniszczącymi. „Polimery” 2005, Vol. 50, p. 255-261.
• 14. Durão L.M.P., Gonçalves D.J.S., Trvares J.M.R.S., de Albuquerque V.H.C., A.A. Vieira, Marques A.T.: Drilling tool geometry evaluation for reinforced composite laminates. “Composite Structures” 2010, Vol. 92, p. 1545-1550.
• 15. Tsao C., Hocheng H.: Parametric study on thrust force of core drill. “Journal of Materials Processing Technology” 2007, Vol. 192-193, p. 37-40.
• 16. Davim J.P., Reis P.: Drilling carbon fiber reinforced plastics manufactured by autoclave – experimental and statistical study. “Materials & Design” 2003, Vol. 24, p.315-324.
• 17. Ho-Cheng H., Dharan C.K.H.: Delamination during drilling in composite laminates. “Journal of Engineering for Industry” 1990, Vol. 112, p. 236-239.
• 18. Sitek P., Katunin A.: Analysis of drilling process of composite structures. Part I: Evaluation of thermal condition, “Modelowanie Inżynierskie”, in this issue.