Al2O3-TiC vezető kerámia kompozit mikro-szikraforgácsoló fúrásának vizsgálata
A miniatürizálás, mint az ipar számos területén teret nyerő jelenség miatt egyre nagyobb a jelentőségük a különleges megmunkálási eljárásoknak. A mikro méretekben történő szikraforgácsolás ma számos kutatás tárgya, mivel a milliméter alatti méretekkel rendelkező geometriai alakzatok megmunkálása kemény anyagokban megfelelő pontosság és felületi minőség mellett nagy kihívás. Ebben a mérettartományban a vezetőképes kerámia anyagok megmunkálásában ígéretesnek mutatkozik az eljárás, a mechanikai anyagleválasztással szemben pedig egyre inkább előtérbe kerül.
Bizonyos méret alatt a hagyományos forgó szerszámmal történő anyagleválasztásnál a kellő forgácsolási sebesség nem elérhető a ma használt legnagyobb fordulatszám mellett sem. Szikraforgácsoláskor számottevő mechanikai erőhatás nélkül lehet megmunkálni, így a szerszám és a munkadarab deformációja nem rontja a minőséget. Fontos azonban, hogy csak vezetőképes anyagok munkálhatók meg ezzel az eljárással, a technológia jellegéből adódóan pedig a hőhatásból adódó kísérő jelenségek okozhatnak gondot, valamint mikro megmunkáláskor a megfelelő felületi érdesség csak kis anyagleválasztási sebesség mellett lehetséges.
A villamosan vezetőképes kerámia anyagok viselkedése szikraforgácsoláskor eltér a fémekétől, különösen igaz ez a vezető anyaggal kompozitként vezetővé tett kerámiákra. Ezeknél az anyagoknál a kisülés okozta hőhatás a komponensek eltérő termikus tulajdonságai miatt repedéseket, beégéseket és szövetszerkezeti elváltozást okoz.
Célom a stabil és jó minőségű technológia paramétereinek optimalizálása módszeres kísérlettervezéssel. A szikraforgácsolás számos technológiai paraméterrel rendelkezik, melyek mindegyike hatással van a kialakulandó felület minőségére, és a folyamat stabilitására. Ilyenek az elektródafeszültség, kisülési áramcsúcs, szikraköz, impulzusidő, követési frekvencia, polaritás stb. A kísérletek során a felület minőségét és a folyamat teljesítménymutatóit vizsgálom: az anyagleválasztási sebességet, az elektródakopást, valamint az elektróda kopott felületének alakját.
A nagyszámú technológiai paraméter hatásainak vizsgálatára több kísérlettervezési eljárás is ismeretes, melyek közül a sok kutató által alkalmazott Taguchi-módszert választottam. A tervet Minitab szoftver segítségével készítem. A kísérleteket három különböző összetételi arányú Al2O3-TiC ötvözet kerámia anyagon végzem el (20, 60 és 80 Al2O3 V%), Sarix SX-100 típusú mikro-szikraforgácsoló berendezésen. A teljesítménymutatókat méréssel, illetve a szerszámgép vezérlése által készített fájlokból, a felületminőséget pedig konfokális mikroszkóp segítségével vizsgálom.
A vizsgálat eredményeképpen megkapjuk a stabil szikraforgácsoláshoz szükséges optimális paramétereket, és közelebb kerülünk a kerámia szikraforgácsolási folyamat megértéséhez.
Irodalom:
Y.H. Guu, H. Hocheng (2013): Electrical Discharge Machining. Advanced Analysis of Nontraditional Machining, Chapter 2
Muhammad P. Jahan (2013): Micro-Electrical Discharge Machining. NONTRADITIONAL MACHINING PROCESSES: Research advances, Chapter 4
szerző
-
Csorba László
Mechatronikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Farkas Balázs Zsolt
tanársegéd, Gyártástudomány és -technológia Tanszék