ఆటోమొబైల్ ఇంజినీరింగ్లో పురోగతి
అందరికి ప్రవేశం

నైరూప్య

மைக்ரோ அல்ட்ராசோனிக் எந்திர செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி ஹைப்ரிட் கலப்பு அடுக்குகளின் மைக்ரோமச்சினிங் குறித்த வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு பகுப்பாய்வு மற்றும் உருவகப்படுத்துதல் ஆய்வு

Sagil James

ஹைப்ரிட் கலவை அடுக்குகள் என்பது விண்வெளி, ஆட்டோமொபைல் மற்றும் எலக்ட்ரானிக்ஸ் போன்ற தொழில்களில் விரிவான பயன்பாடுகளைக் கண்டறியும் பல-பொருள் லேமினேட் ஆகும். பெரும்பாலான கலப்பின கலவைகள் ஃபைபர் கலவைகள் மற்றும் உலோகத் தாள்களின் பல அடுக்குகளைக் கொண்டிருக்கும். இந்த கூட்டு அடுக்குகள் அதிக வலிமை, அதிக கடினத்தன்மை, அதிக விறைப்பு, சிறந்த சோர்வு எதிர்ப்பு மற்றும் குறைந்த வெப்ப விரிவாக்கம் உள்ளிட்ட சிறந்த உடல் மற்றும் இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்த பொருட்களின் மைக்ரோமச்சினிங்கிற்கு குறிப்பிட்ட கவனம் தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் மைக்ரோ டிரில்லிங் போன்ற வழக்கமான முறைகள் ஒரே மாதிரியான அமைப்பு மற்றும் பொருள் அடுக்குகளின் அனிசோட்ரோபிக் தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு மிகவும் சவாலானது. மைக்ரோ அல்ட்ராசோனிக் மெஷினிங் ( μ USM) என்பது ஒரு உற்பத்தி செயல்முறையாகும், இது போன்ற கடினமான-இயந்திர பொருட்களை அல்ட்ராபிரைசிஷனுடன் எந்திரம் செய்யும் திறன் கொண்டது. μ USM செயல்முறையானது மைக்ரான் அளவில் ஒப்பீட்டளவில் நல்ல மேற்பரப்பு பூச்சு கொண்ட கலப்பின கலவை அடுக்குகளை வெற்றிகரமாக இயந்திரமாக்க முடியும் என்று சோதனை ஆய்வு காட்டுகிறது . ஹைப்ரிட் கலப்பு அடுக்குகளை மைக்ரோமச்சினிங் செய்வதற்கான μ USM செயல்பாட்டின் போது பொருள் அகற்றுதலை விசாரிக்க வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு உருவகப்படுத்துதல் நுட்பத்தை இந்த ஆராய்ச்சி பயன்படுத்துகிறது . அதிர்வு வீச்சு, ஊட்ட வீதம் மற்றும் குழி ஆழத்தில் கருவி பொருள், வெட்டும் விசை மற்றும் சமமான அழுத்த விநியோகம் உள்ளிட்ட முக்கியமான செயல்முறை அளவுருக்களின் விளைவுகள் ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன. பல முக்கியமான பொறியியல் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்த கலப்பின கலப்பு அடுக்குகளின் துல்லியமான எந்திரங்களைச் செய்வது பற்றிய நமது புரிதலை மேலும் மேம்படுத்த இந்த ஆராய்ச்சியின் முடிவு பயன்படுத்தப்படலாம்.

Fiber reinforced polymers (FRP) are composites of high-strength fibers embedded in a matrix of polymer material. The fibers are generally made of materials such as carbon fiber, glass fiber, basalt or aramid which have high strength, high stiffness and low density. FRPs have several advantages including low-cost, corrosion resistance, lightweight, inherent durability, high strength, eco-friendly, and biodegradability. These properties make FRPs ideal choice of material for several applications including aerospace, automobile, construction, medical technologies and so on. Among the various FRPs, Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) has gained particular attention due to its high strength-to-weight ratio, excellent fatigue resistance, high dimensional stability, low thermal expansion, and excellent tensile strength. However, CFRP materials have several limitations including low strength in specific directions considering its anisotropic nature, high susceptibility to fracture due to its brittleness and low wear resistance. To overcome the

limitations, FRPs are often stacked with metal alloys to form multi-layers of hybrid composite stacks. The addition of thin layers of metal alloys to FRPs enhances their ability to resist high impact loads and improve the elastic modulus without a significant increase in weight. These hybrid composite stacks have been increasingly popular and are used as an attractive alternative for traditional composites and metal alloys. Studies have reported as much as 35% reduction in mass of the structure by replacing metals and metal alloys with hybrid composite stacks. CFRP composites stacked with thin layers of lightweight metals such as Copper (Cu), Aluminum (Al), Titanium (Ti) and their alloys have been identified as an innovative material for several critical engineering applications. The CFRP metal stacks exhibit high load-bearing capability and excellent impact and shock resistance. The fuselage, wings and tail-plane components of modern day aircraft including Airbus A380 or Boeing 787 contain stacks of hybrid composite metal stacks such as CFRP, CFRP/Ti, and CFRP/Al and so on. The addition of thin layers of metals or metal alloys on CFRP enhances the structure’s ability to withstand high mechanical loads, resulting in increased strength-to-weight ratio and thereby reducing the fuel consumption. Some of the other critical applications of CFRP metal stacks include modern automobiles where CFRP/Al stack is used for exterior body components, rotor blades of helicopters consisting of CFRP/Al stacks and so on. Most of the applications mentioned here require machining or drilling of the hybrid composite metal stacks to the required precision. In the past, there have been several attempts on drilling hybrid stacks such as CFRP/Ti and CFRP/Al through conventional drilling in a single shot operation. However, most of these studies have reported difficulties associated with the drilling operation including low tool life, severe damage and delamination to CFRP layers and clogging of drill flutes. These difficulties can be attributed to the poor machinability of the stacked constituents and the differences in properties across the thickness of the stacks. Similarly, studies done on drilling Fiber Metal Laminates (FML) consisting of stacks of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) and Aluminium sheets have reported drilling-induced damages and delamination. There have been reports of machining hybrid composite metal stacks using non-traditional machining processes such as Abrasive Waterjet Machining (AWJM), Rotary Ultrasonic Machining (RUM), and Electrical Discharge Machining (EDM). Studies on drilling of CFRP/Ti stacks through RUM process suggested longer tool life and better surface quality in RUM compared to conventional drilling. Studies on both AWJM process and EDM process reported limitations in machining hybrid composite stacks. While AWJM causes delamination of FRP layers, EDM process produces extremely low surface finish along with cracks in the matrix material.