Carbon fiber-reinforced plastics (CFRPs) have been specially developed to enhance the performance of commercial and military aircraft because of their strength, high stiffness-to-density ratios, and superior physical properties. On the other hand, fasteners and joints of CFRP materials may be weak due to occurring surface roughness and delamination problems during drilling operations. This study’s aim is to investigate the drilling characterization of CFRPs with different drilling parameters and cutting tools. Drilling tests were performed with the Taguchi orthogonal array design (L18: 2^1 3^3). Tests were conducted with three levels of cutting speed (15, 30, 45 m/min), three levels of feed rate (0.05, 0.1, 0.2 mm/rev), two levels of drill diameter (3 and 5 mm), and three different types of drills (two twist drills with a point angle of 138° and 120° and one brad drill). Thrust forces were recorded during drilling tests, and afterwards surface roughness and hole delamination were measured. Obtained results were analyzed with Taguchi and two-way ANOVA. The general tendency was that low cutting speed, high feed rate, and small diameter drill caused an increase in thrust force. Surface roughness decreases with increasing tool diameter, decreasing feed, and cutting speed. Delamination factors of the samples dropped depending on decreasing thrust force levels. Remarkably, it is possible to control the delamination factor values via better surface quality. The brad drill and larger point angle have a negative effect on the drilling quality of CFRPs. According to all results, the cutting speed of 45 m/min and feed rate of 0.05 mm/rev using a type II drill having a 120° point angle and 5 mm diameter (12th trial) and the cutting speed of 30 m/min and feed rate of 0.05 mm/rev using a type II drill having a 120° point angle and 3 mm diameter (2nd trial) were determined as optimum drilling conditions.
Bu çalışmada, farklı matkap geometrileri ve kesme parametrelerinin delme performansı üzerine etkileri sistematik bir şekilde incelenmiştir. Farklı geometrilere sahip dört tip matkap kullanılarak itme kuvveti, moment, yüzey pürüzlülüğü ve geometrik toleranstan sapma değerleri ölçülmüştür. Deneysel çalışmalarda ticari olarak temin edilebilen yaygın iki takım geometrisi ile özgün iki kanal geometrisinin performansları test edilmiştir. Delme operasyonu, 10 mm çapında, iki ağızlı, helisel, yekpare sementit karbür matkaplar kullanılarak GGG 50 malzemesi üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deney deseni için matkabın geometrik formu, kesme hızı ve ilerleme miktarı olmak üzere dörder seviyeli üç farklı kontrol faktörü ile bir Taguchi Deney Tasarımı oluşturulmuştur. Deney sonuçlarının değerlendirilmesinde Taguchi S/N analizi ve elde edilen verilerin işlendiği grafikler kullanılmıştır. Anova analizi yardımıyla da deney parametrelerinin deney sonuçları üzerindeki önemi ve etki oranları bulunmuştur. Deneysel sonuçlar değerlendirilerek optimum geometri ve optimum işleme şartları belirlenmiştir. Taguchi Sinyal-Gürültü analizinde "en küçük en iyidir" yaklaşımıyla değerlendirilen sonuçlara göre; ilerleme kuvveti, giriş-çıkış yüzey pürüzlülüğü, dairesellikten sapma ve diklikten sapma açısından özgün olarak geliştirilen 4 numaralı takım geometrisi diğer geometrilere üstünlük sağlarken, ilerlemenin en düşük olduğu (0,15 mm/dev.) ve kesme hızının en yüksek olduğu (110-120 m/dak.) kesme parametreleri ise kontrol faktörlerinin optimum seviyeleri olarak belirlenmiştir.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.