Формування геометричної точності та шорсткості отворів свердлінням в авіаційних конструкціях із полімерних композиційних матеріалів

Автор(и)

  • Катерина Володимирівна Майорова Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-3949-0791
  • Iurii Vorobiov Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-6401-7790
  • Олексій Вікторович Андрєєв Державне підприємство «Антонов», Україна https://orcid.org/0000-0003-2767-4884
  • Борис Володимирович Лупкін Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-7613-537X
  • Валерій Терентійович Сікульський Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-5944-4728

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254555

Ключові слова:

авіаційна конструкція, полімерні композиційні матеріали, свердління, шорсткість отвору, геометрична точність, усадка отвору

Анотація

Предметом дослідження є показники якості, геометричної точності та шорсткості отворів в авіаційних конструкціях (АК) із полімерних композиційних матеріалів (ПКМ), отриманих свердлінням. Дослідження показників якості, геометричної точності та шорсткості отворів ПКМ виконано з використанням кінематичних схем свердління отворів та створення стружки ПКМ. Створено кінематичну схему сил різання, діючих в ПКМ при свердлінні з розподілом зон від 0° до 360°. Реалізовано експериментальні дослідження з встановлення характерних зон усадки при свердлінні ПКМ та їх значення. Використовуваними методами є аналіз показників якості отворів ПКМ, метод експертних оцінок. Отримано такі результати. Згідно аналізу та синтезу, виявлено, що при неправильно обраних геометричних параметрах свердел і роботі зі зносом свердла по задній поверхні можуть з’явитися розшарування, тріщини або відколи ПКМ. Показано, що вирішуючим фактором є комплексне оцінювання, що визначається не тільки якістю, точністю і шоркістю, а й станом отворів на вході й виході свердла. Було розроблено та виявлені особливості та характерні зони контакту при свердлінні ПКМ. Встановлено, що у межах зон роботи свердла від 0° до 90° і від 180° до 270° зменшуються сили різання і покращуються показники якості поверхні, шорсткості та геометричної точності отвору ПКМ. В зонах від 90° до 180°  і від 270° до 360° – навпаки передбачається невисока якість поверхні, що оброблюється. Запропоновано розрахунок потрібних зусиль різання та розрахунок висоти шорсткості свердління отворів ПКМ з урахуванням зминання стружки під дією роботи клина. Результати експериментальних досліджень з встановлення характерних зон усадки при свердлінні ПКМ підтвердили адекватність результатів теоретичних досліджень за кінематичними схемами роботи свердла в ПКМ

Біографії авторів

Катерина Володимирівна Майорова, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Кандидат технічних наук, завідувач кафедри

Кафедра технології виробництва літальних апаратів

Iurii Vorobiov, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології виробництва літальних апаратів

Олексій Вікторович Андрєєв, Державне підприємство «Антонов»

Доктор технічних наук, головний інженер

Борис Володимирович Лупкін, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології виробництва літальних апаратів

Валерій Терентійович Сікульський, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології виробництва літальних апаратів

Посилання

  1. Shyha, I., Huo, D. (Eds.) (2021). Advances in Machining of Composite Materials. Springer, 552. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-71438-3
  2. Bychkov, S. A, Kotsiuba, O. A. (2016). State and problems of usinf of new construction materials in domestic civil aircraft in modern conditions. Report 1. Approaches to the choice of metal construction materials of aircrafts. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, 5 (132), 4–14. Available at: http://nti.khai.edu:57772/csp/nauchportal/Arhiv/AKTT/2016/AKTT516/Bychkov.pdf
  3. Andrieiev, O. V. (2020). Naukovi osnovy pidvyshchennia efektyvnosti stvorennia konstruktsiy transportnykh litakiv iz polimernykh kompozytsiynykh materialiv na etapakh zhyttievoho tsyklu vyrobu. Kyiv, 333. Available at: https://er.nau.edu.ua/handle/NAU/44706
  4. Tjahjanti, P. H., Firdaus, R., Iswanto, Ahnan, M. F. (2020). Study of Crack Connections in Materials Composite Based on Polymer. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 874 (1), 012026. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/874/1/012026
  5. Raskutin, A. E., Khrulkov, A. V., Girsh, R. I. (2016). Technological features of composite materials machining in manufacturing details of structures (review). Proceedings of VIAM, 9 (45). doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-9-12-12
  6. Globa, A. V., Bondarenko, A. S. (2009). Analysis of process of the aircraft materials drilling with three-wings drills in order to improve cutting part geometry. Visnyk NTUU «KPI». Pryladobuduvannia: zbirnyk naukovykh prats, 37, 92–97. Available at: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/8835
  7. Khavin, G. L. (2015). Obrazovanie defektov pri sverlenii sloistykh kompozitov i mekhanizm poyavleniya rasslaivaniya. Visnyk NTU «KhPI», 4 (1113), 96–100. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/15182/1/vestnik_HPI_2015_4_Khavin_Obrazovanie.pdf
  8. Yang, X.-Q., Chen, X., Tan, D., Li, R., Gao, H. (2021). Evolution of frictional damage of PTFE/Kevlar fiber braided materials. Surface Technology, 50 (8), 282–294. doi: https://doi.org/10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.08.026
  9. Patel, P., Chaudhary, V. (2021). Delamination evaluation in drilling of composite materials – A review. Materials Today: Proceedings. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.09.267
  10. Rahmé, P., Landon, Y., Lachaud, F., Piquet, R., Lagarrigue, P. (2010). Analytical models of composite material drilling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 52 (5-8), 609–617. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-010-2773-5
  11. Vorobiov, I., Nechyporuk, N., Maiorova, K. (2018). Experimental and numerical investigations on impulse self-pierce riveting of lightweight aircraft aluminium and mixed structures. Proceedings of 22nd International Scientific Conference Transport Means 2018. Trakai, 121–128. Available at: https://transportmeans.ktu.edu/wp-content/uploads/sites/307/2018/02/Transport-means-I-dalis-2018-09-25.pdf
  12. Vorobiov, I., Maiorova, K., Voronko, I., Boiko, M., Komisarov, O. (2022). Creation and Improvement Principles of the Pneumatic Manual Impulse Devices. Lecture Notes in Networks and Systems, 178–191. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-94259-5_17
  13. Hassan, M. H., Abdullah, J., Franz, G., Shen, C. Y., Mahmoodian, R. (2021). Effect of Twist Drill Geometry and Drilling Parameters on Hole Quality in Single-Shot Drilling of CFRP/Al7075-T6 Composite Stack. Journal of Composites Science, 5 (7), 189. doi: https://doi.org/10.3390/jcs5070189
  14. Tesfaye Jule, L., Ramaswamy, K., Nagaprasad, N., Shanmugam, V., Vignesh, V. (2021). Design and analysis of serial drilled hole in composite material. Materials Today: Proceedings, 45, 5759–5763. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.587
  15. Chevychelov, S. A., Snopkov, M. V., Bondartsev, I. V., Maslennikov, A. V. (2017). Diagram of fixture for vibration drilling of holes in composite materials. Proceedings of the Southwest State University, 21 (6), 76–84. doi: https://doi.org/10.21869/2223-1560-2017-21-6-76-84
  16. Hrechuk, A., Globa, А., Devin, L. (2017). Increasing the quality of drilling holes in fiber reinforcement composite materials. Bulletin of Kyiv Polytechnic Institute. Series Instrument Making, 54 (2), 80–85. doi: https://doi.org/10.20535/1970.54(2).2017.119556
  17. Hocheng, H. (2012). Machining technology for composite materials. Woodhead Publishing. doi: https://doi.org/10.1533/9780857095145
  18. Ravska, N. S., Melnychuk, P. P., Mamliuk, O. V., Nikolaienko, T. P., Okhrimenko, O. A. (2013). Osnovy formoutvorennia poverkhon pry mekhanichniy obrobtsi. Kyiv, 215. Available at: http://repo.snau.edu.ua/bitstream/123456789/1799/1/Формування%20поверхні.pdf
  19. Shorshorov, M Kh. (2021). Modelirovanie protsessov resursosberegayuschey obrabotki slitkovykh, poroshkovykh, nanostrukturnykh i kompozitsionnykh materialov. Moscow: Infra-Inzheneriya, 360.
  20. Lupkin, B. V., Mamlyuk, O. V., Dranik, A. I., Kass, A. L. (2016). Influence of Technological Parameters of Drilling CM Strength. Otkrytye informatsionnye i komp'yuternye integrirovannye tekhnologii, 71, 125–135. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/vikt_2016_71_13

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-28

Як цитувати

Майорова, К. В., Vorobiov, I., Андрєєв, О. В., Лупкін, Б. В., & Сікульський, В. Т. . (2022). Формування геометричної точності та шорсткості отворів свердлінням в авіаційних конструкціях із полімерних композиційних матеріалів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (116), 71–80. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254555

Номер

Том 2 № 1 (116) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Kateryna Maiorova, Iurii Vorobiov, Oleksii Andrieiev, Borys Lupkin, Valeriy Sikulskiy

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.