ТЕРМОМЕХАНІЧНИЙ ВПЛИВ РЕЖИМІВ РІЗАННЯ НА ТОЧНІСТЬ ОТВОРІВ ТА ЗНОШЕННЯ ІНСТРУМЕНТУ ПРИ СВЕРДЛІННІ ПАКЕТІВ ВУГЛЕПЛАСТИК/ТИТАНОВИЙ СПЛАВ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2026-2-7Ключові слова:
свердління, пакет вуглепластик/титановий сплав, режими різання, розшарування, наріст, зношування інстру-менту, термомеханічна взаємодія, порівняльно-параметричний аналіз.Анотація
Мета роботи. Систематизувати та узагальнити результати досліджень щодо впливу режимів різання під час свердління пакетів вуглепластик/титановий сплав на точність отворів, якість обробленої поверхні, інтенсивність зношування різального інструменту та утворення наросту на ріжучій кромці.
Методи дослідження. Використано порівняльно-параметричний аналіз впливу подачі та швидкості різання на осьову силу свердління, температуру у зоні різання, інтенсивність розшарування композиційного матеріалу, висоту заусенця у шарі титанового сплаву, параметри шорсткості поверхні та інтенсивність зношування інструменту. Узагальнено результати експериментальних досліджень і числового моделювання з сучасних наукових публікацій для встановлення причинно-наслідкових зв’язків між режимами різання, термомеханічними процесами у зоні різання та показниками якості отворів.
Отримані результати. Встановлено, що подача є основним фактором механічного навантаження під час свердління та визначає інтенсивність розшарування вуглепластику. Швидкість різання переважно впливає на температуру у зоні різання та адгезійні явища у титановому сплаві. Показано, що утворення наросту та адгезійне перенесення матеріалу на ріжучу кромку змінюють її мікрогеометрію, спричиняють зростання осьових сил, погіршення точності отворів і зниження стабільності процесу свердління.
Наукова новизна. Обґрунтовано інтегрований підхід до оцінювання процесу свердління пакетів вуглепластик/титановий сплав як єдиної термомеханічної системи, у якій режими різання, розвиток зношування інструменту та утворення наросту розглядаються як взаємопов’язані чинники переходу між абразивним, адгезійним і дифузійним механізмами зношування.
Практична цінність. Отримані узагальнення можуть бути використані для визначення напрямів подальших досліджень, підвищення ресурсу різального інструменту, стабілізації процесу свердління та оптимізації режимів різання.
Посилання
Yu, J. J., Pan, Z. X., Ye, W., Li, Q. C., & Wu, Z. Y. (2023). Dynamic temperature field and drilling damage mechanism of plain woven carbon/glass hybrid composites. Composite Structures, 304, 116375. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116375
Chen, C., Zhao, Q., Wang, A., Shi, Z., & Bai, Y. (2024). Numerical study on the heat effect on the drilling damage of Ti/CFRP stacks. Polymer Composites, 45(10), 9487–9500. https://doi.org/10.1002/pc.28422
Khashaba, U. A., & Mashhour, A. A. (2026). Thermo-mechanical damage and cutting forces analysis in drilling UD-GFRP composites. Composites Part A, 201, 109415. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2025.109415
Jebaratnam Joy, M., Choo Then, X., Muhammad Hafiz, H., & Gérald, F. (2025). Influence of drill geometry on adhesion layer formation in AFRP/Al7075-T6 stacks. Journal of Manufacturing Processes. https://doi.org/10.3390/jcs9120658
Chen, C., Qing, Z., Wang, A., Shi, Z., Yang, Y., & Bao, Y. (2024). Experimental study on step drill geometry and pecking drilling with variable parameters processing method for CFRP and Ti stacks. Journal of Manufacturing Processes, 117, 355–365. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.03.011
Samsudeensadham, S., & Krishnaraj, V. (2025). Comparative tool wear study on drilling of CFRP/Ti stacks using TiAlN and AlTiSiN coated drill bits. Engineering Research Express, 7(3), 035550. https://doi.org/10.1088/2631-8695/adf8b3
Zhang, S., Wang, W., Jiang, R., Xu, Y., Hu, B., & Wang, J. (2023). Multi-objective optimization for machining performance during ultrasonic vibration-assisted helical grinding hole of thin-walled CF/BMI composite laminates. Thin-Walled Structures, 192, 111086. https://doi.org/10.1016/j.tws.2023.111086
Aditya, K., Nitin, T., Gopal, A. V., & Krishna, V. (2024). An assessment of machining performance of CAPVD-coated carbide tools in face milling of Ti-6Al-4V. Ceramics International. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.02.152
Sharma, P., Mishra, S. K., & Ramkumar, J. (2025). Damage mechanisms and wear progression of advanced AlTiSiN coatings deposited on WC/Co cemented carbide cutting tools under cryogenic machining conditions. Ceramics International, 51(27), 54530–54548. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.09.183
Zhaoju, Z., Albert, J. S., & Lei, C. (2025). Cutting edge temperature and drill wear in dry and minimum quantity lubrication drilling of titanium alloy. Journal of Materials Research and Technology, 39. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.12.010
Zhang, L., & Zhang, X. (2023). Effect of cooling and lubrication conditions on variable-angle milling of unidirectional CFRP with PCD tools. Journal of Materials Processing Technology, 319, 1–11. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2023.118073
Ibrahim, M., Yusoff, S., Jaharah, A. G., Hadi, J., Nizaroyani, S., & Mohammad, A. (2024). State-of-the-art hybrid lubrication (Cryo-MQL) supply systems, performance evaluation, and optimization studies in machining processes. Results in Engineering, 22, 102090. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102090
Shi, Z., Chen, C., Gong, Y., Yang, Z., & Bao, Y. (2024). Sustainable and environmentally friendly longitudinal-torsional ultrasonic cryogenic cooling drilling system. Journal of Cleaner Production, 468, 143001. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.143001
Deng, Z., et al. (2025). Tool wear in enhanced minimum quantity lubrication assisted milling: From mechanism to application. Chinese Journal of Aeronautics. https://doi.org/10.1016/j.cja.2025.103597
Chen, C., Wang, A., Zheng, Z., Zhao, Q., Shi, Z., & Bao, Y. (2023). A study on drilling of CFRP/Ti stacks: Temperature field and thermal damage of the interface region. Materials, 16(7), 2586. https://doi.org/10.3390/ma16072586
Shariar, F., Karagüzel, U., & Karpat, Y. (2025). A hybrid model to analyze stress distributions at the tool–workpiece interface during drilling of thick CFRP laminates considering thermal effects. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. https://doi.org/10.1007/s00170-025-15717-2
Ge, J., et al. (2025). Intelligent machining of CFRP composites via data-driven prediction and optimization: Advances, challenges and future prospects. Materials Science. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-b1jjg
Yang, D., Liu, G., & Li, X. (2025). Cryogenic temperature-dependent machining forces and surface integrity of Ti-6Al-4V titanium alloy. Advanced Engineering Materials. https://doi.org/10.1002/adem.202502270
Li, F., Chen, T., Deng, Z., Sun, Y., & Zhang, C. (2023). Ultrasonic assisted pecking drilling process for CFRP/Ti laminated materials. Journal of Manufacturing Processes, 108, 834–851.
https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.11.042
Moran, X., et al. (2024). Experimental, modeling, and numerical simulation of ultrasonic assisted drilling of CFRP/Ti stacks. Journal of Manufacturing Processes, 133, 97–117. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.11.045
Xu, J., et al. (2025). A critical review on numerical modeling of cutting-induced damage for CFRP composites. Composite Structures.
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2025.119839
Yang, T., Zhang, L., Sun, W., Qian, S., Chen, M., & Qiu, Q. (2025). Cutting force prediction of longitudinal-torsional ultrasonic assisted milling based on ensemble learning: A case study on CFRP. Composites Part A, 190, 108702. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2024.108702
Hiremath, A., Malghan, R. L., Bolar, G., & Polishetty, A. (2025). Comprehensive machinability assessment of Ti6Al4V alloy during drilling and helical milling using sustainable dry condition. International Journal on Interactive Design and Manufacturing, 19, 1987–2002. https://doi.org/10.1007/s12008-024-01964-2
Gururaj, B., Anoop Aroor, D., Ashwin, P., Raviraj, S., Anupama, H., & Neelakantha, V. L. (2024). Performance analysis of helical milling and drilling operations in CFRP/Ti stacks. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 8(3). https://doi.org/10.3390/jmmp8030113
Norbert, G. (2025). Fibre-orientation-driven defect probability mapping for machining-induced delamination and burr minimisation in carbon fibre-reinforced polymer composites. Composites Part C: Open Access. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2025.100636
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
-
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
-
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
