Analysis of fracture mechanisms and surface quality in drilling of composite materials

Abstract

The aim of this work is to clarify the interaction mechanisms between the drilling tool and material. Drilling tests were carried out on glass/polyester and carbon/epoxy composites using different twist drills. The cutting tools and machined surfaces were examined by optical microscopy, scanning microscopy and surface profilometry to study composite damage and tool wear. Among the defects caused by drilling, delamination appears to be the most critical and may occurs at both the entrance and exit planes. A prediction model of thrust force for drilling without delamination is proposed.

Определены механизмы взаимодействия между сверлом и материалом. Испытания проводили на стеклонаполненном полиэфире и эпоксикарбопласте с использованием различных спиральных сверл. Режущий инструмент и обработанные поверхности изучали с помощью оптической микроскопии, сканирующей микроскопии и поверхностной профилометрии, чтобы выявить повреждение композиционного материала и износ инструмента. Среди дефектов, вызванных сверлением, наиболее серьезным является расслоение как на плоскостях входа, так и выхода. Предложена модель прогнозирования усилия подачи при сверлении без расслоения.