Análisis numérico del proceso de taladrado de materiales compuestos de fibra de carbono para diferentes geometrías de broca

• NORBERTO FEITO SÁNCHEZ ^[1] ; JORGE LÓPEZ PUENTE ^[1] ; ANA MUÑOZ SÁNCHEZ ^[1] ; MARÍA HENAR MIGUÉLEZ ^[1]
  1. [1] Universidad Carlos III de Madrid

     Universidad Carlos III de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 22, Nº 2, 2018, págs. 19-31
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Numerical analysis of different tool geometries for cfrp drilling
• Enlaces
  • Texto Completo Ejemplar
• Resumen
  • español

    Durante los últimos años, el uso de materiales compuestos poliméricos reforzados con fibra ha experimentado un alza considerable en la industria, especialmente en el ámbito aeronáutico. Esto se debe, principalmente, a la excelente relación resistencia-peso, que lo sitúa como unos materiales idóneos capaz de reemplazar a materiales tradicionales como el acero. Una de las operaciones más comunes que se realiza sobre estos materiales es el taladrado de agujeros, especialmente en la producción de grandes estructuras donde la unión de piezas mediante tornillos es inevitable. El presente trabajo se centra en estudiar esta operación, analizando la influencia de la broca tanto en la fuerza de corte como en el daño generado durante el taladrado. Dos geometrías distintas (una convencional y otra escalonada) se han ensayado sobre material polimérico reforzado con fibra de carbono (CFRPs por sus siglas en inglés). Los resultados mostraron la mejora de la calidad de los agujeros en el caso de usar una broca escalonada, pero solo trabajando a bajas velocidades de avance. Con la intención de realizar un estudio paramétrico más profundo, se ha desarrollado un modelo numérico tridimensional. Mediante resultados experimentales, el modelo ha sido validado y utilizado para estudiar la influencia de diversos factores que afectan a la calidad del taladro, como pueden ser el soporte de apoyo del laminado o el espesor del mismo.

  • English

    During the last years, the use of long fiber reinforced polymeric composite materials has experienced a considerable increase in the industry, especially in the aeronautical industry. This is mainly due to the excellent resistance-weight ratio, which places it as a suitable material capable of replacing traditional materials such as steel. One of the most common operations performed on these materials is the drilling of holes, especially in the production of large structures where the union of parts by screws is inevitable. The present work focuses on studying this operation, analyzing the influence of the drill bit both in the cutting force and in the damage generated during drilling. Two different geometries (one helicoidal and one stepped) have been tested on polymeric reinforced with carbon fiber material (CFRPs). Results showed the improvement of the quality of the holes in the case of using a stepped drill, but only working at low feed rates. With the intention of carrying out a deeper parametric study, a three-dimensional numerical model has been developed. Through experimental results, the model has been validated and used to study the influence of several factors that affect the quality of the drill, such as the supporting plate of the laminate or its thickness.