Tengelyirányú forgácsolóerő elemzése Al/UD-CFRP szerkezetek fúrása során

Analysis of axial cutting force during drilling of Al/UD-CFRP structures

Authors

  • Balázs MARKÓ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Gyártástudomány és -technológia Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rkp. 3., T épület 4. em., /, Neumann János Egyetem, Műszaki és Informatikai Kar, Innovatív Anyagok és Járművek Tanszék, 6000 Kecskemét, Izsáki út 10., 8. épület.
  • Norbert Geier Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Gyártástudomány és -technológia Tanszék, 1111. Budapest, Műegyetem rkp. 3., T épület 4. em.

Keywords:

Al/CFRP stack, drilling, cutting force, cutting sequence, feed, /, Al/CFRP szerkezet, fúrás, forgácsolóerő, rétegsorrend, előtolás

Abstract


During the drilling of metal and fibre-reinforced polymer composite structures, different cutting mechanisms occur due to distinct material properties, which justifies the investigation of machining-related differences between the two layers. The aim of the study was to analyse how the magnitude and variation of the axial cutting force in Al/CFRP stacks depend on the investigated process parameters. The varied factors were feed, cutting speed, and stacking sequence. The results show that the axial force component is primarily influenced by feed, while the other factors have no significant effect. However, the stacking sequence significantly affects the normalised force variation of the UD-CFRP layer, where the UD-CFRP/Al configuration resulted in an average 43% lower value, indicating improved drilling stability.

Kivonat

A fém és szálerősített polimer kompozit szerkezetek furatkészítése során eltérő forgácsolási mechanizmusok érvényesülnek, ezért indokolt a két lemez közötti különbségek forgácsolási jellemzőinek vizsgálata. A kutatás célja annak elemzése volt, hogy Al/CFRP szerkezetek esetén a tengelyirányú forgácsolóerő nagysága és szórása miként függ a vizsgált folyamatparaméterektől. A kísérletek során variált faktorok az előtolás, a forgácsolási sebesség és a rétegsorrend voltak. Az eredmények alapján a tengelyirányú erőkomponenst elsősorban az előtolás befolyásolja, míg a többi faktor hatása nem szignifikáns. A rétegsorrend ugyanakkor jelentősen hat az UD-CFRP lemez normalizált szórására, ahol az UD-CFRP/Al sorrend átlagosan 43%-kal kisebb értéket eredményezett, ami a furatkészítés stabilitása szempontjából kiemelt jelentőségű.

References

Q. An, B. Zhong, X. Wang, H. Zhang, X. Sun, és M. Chen, „Effects of drilling strategies for CFRP/Ti stacks on static mechanical property and fatigue behavior of open-hole CFRP laminates”, J. Manuf. Process., köt. 64, o. 409–420, ápr. 2021, doi: 10.1016/j.jmapro.2021.01.036.

N. Tamil Alagan és mtsai., „Investigation of the quality of Al-CFRP stacks when drilled using innovative approaches”, CIRP J. Manuf. Sci. Technol., köt. 43, o. 260–272, júl. 2023, doi: 10.1016/j.cirpj.2023.04.011.

B. Markó, S. Seprős, J. Xu, és N. Geier, „Effective suppression of machining-induced interlayer damage in machined holes of Al/CFRP stacks”, Composites Part C: Open Access, köt. 17, o. 100627, júl. 2025, doi: 10.1016/j.jcomc.2025.100627.

J. Min és mtsai., „Fabrication processes of metal-fiber reinforced polymer hybrid components: a review”, 2022. június 1., Springer Science and Business Media B.V. doi: 10.1007/s42114-021-00393-z.

L. Zhang, Z. Liu, W. Tian, és W. Liao, „Experimental studies on the performance of different structure tools in drilling CFRP/Al alloy stacks”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, köt. 81, sz. 1–4, o. 241–251, okt. 2015, doi: 10.1007/s00170-015-6955-z.

J. Joy Mathavan, M. H. Hassan, J. Xu, és G. Franz, „Hole Quality Observation in Single-Shot Drilling of CFRP/Al7075-T6 Composite Metal Stacks Using Customized Twist Drill Design”, Journal of Composites Science, köt. 6, sz. 12, dec. 2022, doi: 10.3390/jcs6120378.

M. Zhao, F. Wang, R. Fu, K. Sun, C. Du, és J. Cui, „Drilling study on CFRP/Al stack with different CFRP thickness using chip-breaking step drill bit”, J. Manuf. Process., köt. 90, o. 300–309, márc. 2023, doi: 10.1016/j.jmapro.2023.01.050.

C. Y. Wang, Y. H. Chen, Q. L. An, X. J. Cai, W. W. Ming, és M. Chen, „Drilling temperature and hole quality in drilling of CFRP/aluminum stacks using diamond coated drill”, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, köt. 16, sz. 8, o. 1689–1697, jún. 2015, doi: 10.1007/s12541-015-0222-y.

J. H. Ahn, G. Kim, és B. K. Min, „Exit delamination at the material interface in drilling of CFRP/metal stack”, J. Manuf. Process., köt. 85, sz. 1, o. 227–235, jan. 2023, doi: 10.1016/j.jmapro.2022.11.058.

Downloads

Published

2026-04-21

Issue

XXXIV. Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT 2026

Section

Articles

License

Copyright (c) 2026 Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.