MODELOWANIE INŻYNIERSKIE nr 55, ISSN 1896-771X 88 ANALYSIS OF DRILLING PROCESS OF COMPOSITE STRUCTURES – PART I: EVALUATION OF THERMAL CONDITION Przemysław Sitek 1 , Andrzej Katunin 1a 1 Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology a [email protected]Summary Polymer composite structures and structural elements made of them are often subjected to various machining processes, particularly drilling for assembling purposes. Considering their compliance to high temperature result- ing from drilling, various phenomena may occur during this process, e.g. thermal phase transitions, which directly influence on both mechanical properties as well as occurrence of manufacturing damage of a treated structure. The following study presents experimental results of monitoring of drilling process using infrared thermography. An influence of a type of an applied drill bit on resulting temperature evolution was analyzed in this paper. The obtained results indicate a necessity to limit a heat occurred during the drilling process to critical temperatures of a drilled composite in order to avoid manufacturing damage occurrence by selection of appropriate drill bits or by applying techniques of cooling down a drill bit. Keywords: drilling of composite structures, delamination, thermographic inspection, thermal phenomena ANALIZA PROCESU WIERCENIA STRUKTUR KOMPOZYTOWYCH CZĘŚĆ I: OCENA STANU CIEPLNEGO Streszczenie Polimerowe struktury kompozytowe oraz wykonywane z nich elementy strukturalne są często poddawane róż- nym procesom obróbczym, m. in. wierceniu do celów montażu. Biorąc pod uwagę ich podatność na wysokie tem- peratury wynikające podczas procesu wiercenia, można zauważyć podczas tego procesu różne zjawiska, np. cieplne przemiany fazowe, co bezpośrednio wpływa zarówno na właściwości mechaniczne, jak i powstawanie uszkodzeń technologicznych w obrabianej strukturze. Niniejsze badania przedstawiają wyniki eksperymentalne monitorowa- nia procesu wiercenia z wykorzystaniem termografii w podczerwieni. W artykule zbadano wpływ typu zastosowa- nego wiertła na wynikową charakterystykę temperaturową. Otrzymane wyniki wskazują na potrzebę ograniczenia ciepła powstającego podczas procesu wiercenia do temperatur krytycznych wierconego kompozytu w celu uniknię- cia wystąpienia uszkodzeń technologicznych poprzez wybór odpowiednich wierteł lub zastosowania technik chło- dzenia wiertła. Słowa kluczowe: wiercenie struktur kompozytowych, delaminacja, inspekcja termograficzna, zjawiska cieplne 1. INTRODUCTION 1.1 REVIEW OF DRILLING METHODS Many of unconventional drilling methods such as laser machining [1-3], water-jet machining [4-6], electrical discharge machining [7] are currently used for treatment of polymer composite materials. However, the most developed and the most often used methods are mechanical drilling operations using of conventional or special drill bits. These
7
Embed
ANALYSIS OF DRILLING PROCESS OF COMPOSITE STRUCTURES ... · ANALYSIS OF DRILLING PROCESS OF COMPOSITE STRUCTURES – PART I: EVALUATION OF THERMAL CONDITION Przemysław Sitek1, Andrzej
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MODELOWANIE INŻYNIERSKIE nr 55, ISSN 1896-771X
88
ANALYSIS OF DRILLING PROCESS
OF COMPOSITE STRUCTURES – PART I:
EVALUATION OF THERMAL CONDITION
Przemysław Sitek1, Andrzej Katunin1a
1Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology [email protected]
Summary Polymer composite structures and structural elements made of them are often subjected to various machining
processes, particularly drilling for assembling purposes. Considering their compliance to high temperature result-
ing from drilling, various phenomena may occur during this process, e.g. thermal phase transitions, which directly
influence on both mechanical properties as well as occurrence of manufacturing damage of a treated structure.
The following study presents experimental results of monitoring of drilling process using infrared thermography.
An influence of a type of an applied drill bit on resulting temperature evolution was analyzed in this paper. The
obtained results indicate a necessity to limit a heat occurred during the drilling process to critical temperatures of
a drilled composite in order to avoid manufacturing damage occurrence by selection of appropriate drill bits or by
applying techniques of cooling down a drill bit.
Keywords: drilling of composite structures, delamination, thermographic inspection, thermal phenomena
ANALIZA PROCESU WIERCENIA STRUKTUR
KOMPOZYTOWYCH
CZĘŚĆ I: OCENA STANU CIEPLNEGO
Streszczenie Polimerowe struktury kompozytowe oraz wykonywane z nich elementy strukturalne są często poddawane róż-
nym procesom obróbczym, m. in. wierceniu do celów montażu. Biorąc pod uwagę ich podatność na wysokie tem-
peratury wynikające podczas procesu wiercenia, można zauważyć podczas tego procesu różne zjawiska, np. cieplne
przemiany fazowe, co bezpośrednio wpływa zarówno na właściwości mechaniczne, jak i powstawanie uszkodzeń
technologicznych w obrabianej strukturze. Niniejsze badania przedstawiają wyniki eksperymentalne monitorowa-
nia procesu wiercenia z wykorzystaniem termografii w podczerwieni. W artykule zbadano wpływ typu zastosowa-
nego wiertła na wynikową charakterystykę temperaturową. Otrzymane wyniki wskazują na potrzebę ograniczenia
ciepła powstającego podczas procesu wiercenia do temperatur krytycznych wierconego kompozytu w celu uniknię-
cia wystąpienia uszkodzeń technologicznych poprzez wybór odpowiednich wierteł lub zastosowania technik chło-
dzenia wiertła.
Słowa kluczowe: wiercenie struktur kompozytowych, delaminacja, inspekcja termograficzna, zjawiska cieplne
1. INTRODUCTION
1.1 REVIEW OF DRILLING METHODS
Many of unconventional drilling methods such
as laser machining [1-3], water-jet machining [4-6],
electrical discharge machining [7] are currently
used for treatment of polymer composite materials.
However, the most developed and the most often
used methods are mechanical drilling operations
using of conventional or special drill bits. These