Effect to tool wear on quality of carbon fiber reinforced polymer laminate during edge trimming

Résumé

Les matériaux Composites, en particulier les polymères renforcés de fibres de carbone sont largement utilisés dans l’industrie de haute technologie, notamment l'aérospatiale, l'automobile et l'énergie éolienne. En général, lorsque ces matériaux sont fabriquées aux formes et dimensions près des cotes « near net shape », des opérations de parachèvement telles le détourage, le fraisage et le perçage sont utilisées pour éliminer la matière en excès et pour assurer les requis pour l’assemblage final des composantes. La qualité de ces opérations de finition ainsi que leur coût sont donc critiques dans le processus manufacturier. La présente recherche étudie l'effet de l'usure des outils de coupe sur la qualité produite en détourage de stratifiés composites haute performance en fibres de carbone-époxy (CFRP) utilisés dans l’industrie aérospatiale. Les paramètres de qualité évalués dans cette recherche constituent la rugosité de surface ainsi que l'intégrité du matériau obtenue suite à la coupe (fibres non coupées, arrachement de fibres, délaminage et endommagent thermique de la matrice). Ces types de défaut sont reconnus comme altérant la performance mécanique des stratifiés. Dans cette étude, un outil en carbure revêtu de diamant (CVD) ayant un diamètre de 3/8 pouce et six flutes a été utilisé pour le détourage de stratifiés de 24 plis avec séquence d’empilement offrant des propriétés quasi-isotropes. Les vitesses de coupe considérées dans l’étude sont de 200, 300 et 400 m / min alors que les vitesses d'avance sont de 0.3048, 0.3556 et 0.4064 mm/tr. L’évaluation de la qualité des surfaces obtenues a été effectuée à l’aide d'un microscope électronique à balayage (MEB) ainsi que d’un profilomètre tactile. Les résultats montrent que les défauts de surface augmentent avec l'usure des outils. Les moins bons états d’intégrité de matériel, où on retrouve fissures de la matrice, arrachement de fibres et cavités ont été observés pour les plis orientés à -45° degrés. Pour le fini de surface, il a été observé qu’une augmentation de l'usure des outils diminue la rugosité de surface. En ce qui concerne l'usure des outils, un taux plus bas a été observé à des valeurs plus faibles d'avance et des vitesses de coupe plus élevées, tandis qu'un taux plus élevé d'usure d'outil a été observé aux valeurs intermédiaires des plages d’avance et de vitesse de coupe testées.

Date	16 oct. 2013
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-François Chatelain (Directeur(-trice))