ارزیابی انرژی فرایند تشکیل براده در سنگ‌زنی کامپوزیت با الیاف کربن و شیشه

امروزه کامپوزیت‌های پلی‌اتر اتر کتون به‌دلیل نسبت استحکام به وزن و سفتی بالا، خواص ضدآلرژیکی، مقاومت بالا در مقابل کمانش و خستگی به وفور در صنایع پزشکی و هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند. سنگ‌زنی دارای انرژی مخصوص بالایی در بین فرایندهای سنتی براده برداری می‌باشد. معمولاً سهم بسیار بالای از انرژی فرایند به گرما تبدیل خواهد شد. با توجه به اینکه حرارت نقش بسیار مهمی را در سنگ زنی پلیمرها بازی می کند، لزوم مدلسازی حرارت آن احساس می گردد. علاوه بر انرژی‌ تشکیل براده در حین براده برداری ماده، انرژی‌های دیگری چون شخم‌زنی و اصصکاک نیز وجود دارند. سهم هر یک از این انرژی‌ها در راندمان فرایند تاثیر گذار است. می‌توان با محاسبه انرژی برش و مقایسه آن با انرژی مخصوص سنگ زنی بصورت تجربی، سهم انرژی تشکیل براده را در مقابل انرژی اصطکاک و شخم‌زنی محاسبه نمود. با انجام آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی و محاسبات تئوری، مقدار انرژی تشکیل براده برابر 0.089 ژول بر میلیمتر مکعب برای کامپوزیت با الیاف شیشه و 0/118 ژول بر میلی متر مکعب برای کامپوزیت با الیاف کربن بدست آمد. در صورتی که نتایج تجربی سنگ زنی نشان دهنده حداقل انرژی مخصوص 2/2 و 4/2 ژول بر میلیمتر مکعب به ترتیب برای کامپوزیت با الیاف شیشه و کربن بود. این اختلاف نشان دهنده سهم بسیار بالای انرژی شخم زنی در سنگ زنی این ماده و به طور خاص مواد پلیمری است. سهم انرژی تشکیل براده که به‌صورت حرارت وارد قطعه کار می شود 27درصد محاسبه شد. می توان بیان کرد همه انرژی به جز 73 درصد از انرژی تشکیل براده، وارد قطعه کار می گردد.

Evaluation of chip formation process in the grinding of GFRP and CFRP

Today, polyether ether ketone composites are widely used in the medical and aerospace industries due to their high strengthtoweight ratio, antiallergic properties, high buckling resistance and fatigue. Grinding has a high specific energy among traditional cutting processes. Usually a high portion of energy will converts to heat. Because heat has an important role in polymer grinding, the heat modeling of it is necessary. In addition to the energy of chip formation during material removal, there are other energies such as plowing and friction energy. The contribution of each of these energies affects the efficiency of the process. By theoretical calculating of the cutting energy and comparing it with the experimental specific grinding energy, the portion of chip formation energy versus friction and plowing energy can be calculated. By performing differential scanning calorimetry test and theoretical calculations, the amount of chip formation energy was 0.089 and 0.119 J/mm^3 for GFRP and CFRP, respectively. While the experimental results of grinding showed a minimum specific energy of 2.2 J/mm^3 and 2.4 J/mm^3 for GFRP and CFRP, respectively. This difference indicates the very high portion of plowing energy in the grinding of this material and especially polymeric materials. The percentage of the chipforming energy that enters the workpiece as heat was calculated to be 27%. Therefore, it can be stated that all energy except 73% of the chip formation energy enters the workpiece.