Karbon fiber takviyeli kompozit malzemenin kuruve kriyojenik şartlarda delinebilirliğinin deneysel araştırılması

Abstract

Karbon fiber takviyeli polimerik (CFRP) malzemelerin homojen olmaması veanizotropi nedeniyle işlemesi oldukça zor bir görevdir. CFRP işlendiğinde malzeme içindeçeşitli hatalar oluşur ve bu malzeme özellikleri nedeniyle işleme kalitesi bozulur. Son yıllarda çevreye duyarlı, temiz ve toksik olmayan bir soğutucu olarak kabul edilen sıvı azot,işlenebilirliği artırmak ve malzemenin işlenmesi esnasında oluşan yüzey hasarını önlemekiçin kullanılmaktadır. Bu çalışmada CFRP delinmesi için daldırmalı kriyojenik işlemeolarak adlandırılan yeni, bir kriyojenik işleme tekniği uygulanmıştır. Bu deneyselçalışmada ilerleme hızı ve matkap çapının oluşturduğu itme kuvveti, delaminasyon faktörü,yüzey kalitesi ve matkap aşınması üzerine etkisi araştırılmıştır. İşlenmiş yüzeyler taramalıelektron mikroskopu ve atomik kuvvet mikroskopu kullanılarak detaylı olarak analizedimiştir. Sonuçlar, daldırma kriyojenik tekniği ile CFRP'nin delinmesinin kolaylaştığı,delinmiş parçaların ve takım aşınmasının ve yüzey pürüzlülüğünü azaltarak işlenebilirliğibüyük ölçüde artırdığını gösterdi. Bununla birlikte, itme kuvveti ve delaminasyon faktörüartmıştır.

Machining of carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) is a rather hard task due tothe in homogeneity and anisotropy of this material. Several defects occur in the materialwhen CFRP is machined and machining quality deteriorates owing to these materialproperties. In recent years, liquid nitrogen has been considered an environmentally safe,clean, and non-toxic coolant used to cut various materials in order to enhancemachinability and prevent damage during machining. In this study, a new, eco-friendlycryogenic machining technique called dipped cryogenic machining was applied for thedrilling of CFRP. This experimental study investigated the effect of feed rate and drilldiameter on the thrust force, delamination factor, surface quality and drill wear. Machinedsurfaces were analyzed in detail using a scanning electron microscope and atomic forcemicroscope. Results indicated that the drilling of CFRP with the dipped cryogenicmachining approach greatly improved machinability by reducing the surface roughness ofthe drilled parts and tool wear. However, it increased the thrust force and delaminationfactor.