CFRP kompozitokban furatforgácsolás során képződött sorja- és delaminációcsökkentés lehetőségeinek elméleti és kísérleti vizsgálata
A szénszállal erősített polimer (CFRP – carbon fibre reinforced polymer) kompozit anyagok viszonylagos kis sűrűsége könnyű szerkezetek gyártását teszi lehetővé, belső szerkezete pedig a szénszál-irányú terheléseket és a hajlításokat magas szilárdsággal képes elviselni, mindemellett kiemelkedően jó méretstabilitással és korrózióállósággal rendelkezik. Az autóiparban leginkább versenyautók monoblokkjában, a szélturbinaiparban a szélkerekek vázában és a repülőgépiparban van e kompozit anyagoknak nagymértékű és egyre terjedő felhasználása.
Rendszerint szükség van a CFRP alkatrészekben furat alaksajátosságok utólagos kialakítására is, mely furatok szükségesek az alkatrészek összeszereléséhez (csapoknak, csavaroknak, szegecseknek), viszont mivel mind a repülőgépek, mind a versenyautók nagy sebességgel mozognak, ezért magas légellenállással is szembe kell nézniük a CFRP szerkezeteknek. Ilyenkor nem megengedhető, hogy egy furat környékén sorja, rétegleválás legyen, hiszen az nem csak az eredő mechanikai szilárdságát csökkenti a szerelvénynek, de végzetes is lehet. Nagy sebességeknél: törést, tervezett élettartam előtti tönkremenetelt okozhat. Ezen fő okoknál fogva a forgácsolási technológiát úgy célszerű megtervezni, hogy a sorja- és a delamináció képződése minimális legyen.
Kutatómunkámban a forgácsolás okozta delamináció és sorja mennyiségi minimalizálásán dolgoztam. A sorja eltávolítására ugyan léteznek posztmegmunkálási (deburring) technológiák, viszont ezen eljárások jellemzően nagy idő és költségvonzattal rendelkeznek. A sorja és delamináció csökkentésére számos lehetőséget vizsgáltak már a kutatók: megfelelő szerszámgeometria, szerszámpálya, technológiai paraméterek, támaszanyagok választásával minimalizálhatóak a makrogeometriai hibák létrejöttének kockázatai. Kutatómunkámban a különféle támaszanyagok ezen hibákra gyakorolt hatását elemeztem kiemelt figyelemmel.
Hazai és nemzetközi szakirodalomkutatást végeztem az eddig tesztelt belépési és kilépési támasztó lemezek alkalmazásaival és hatásaival kapcsolatban. Ezek azt mutatták, hogy a szerszámkopásra és a sorja képződésére egyaránt kedvező és szignifikáns hatást gyakorolnak a támasztó lemezek. A támasztó lemezek működési analógiájából kiindulva újszerű támasztási lehetőségeket dolgoztam és értékeltem ki ipari-megvalósíthatósági és hatékonysági szempontok alapján.
A kutatómunkám eredményeként összegyűjtöttem, jellemeztem és módszeresen összehasonlítottam több létező és újszerű alátámasztási megoldást. Az alátámasztási technológiák hatékonyságát egy Kondia B640 típusú háromtengelyes CNC szerszámgépen végzett fúrási kísérletek alapján teszteltem. A forgácsolt furatokról digitális mikroszkóppal felvételeket készítettem, majd digitális képfeldolgozással értékeltem ki a furatokat. A kísérleti eredmények alapján technológiai ajánlásokat fogalmaztam meg, melyekkel a sorja- és a delamináció képződését minimalizálni lehet.
Irodalom:
1. A. Dogrusadik, A. Kentli: Comparative assessment of support plates’ influences on delamination damage in micro-drilling of CFRP laminates. Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Marmara University, Kadikoy, Istanbul 34772, Turkey, 2017 Elsevier Ltd.
2. J. Fernández-Pérez, J. Díaz-Álvarez, M.H. Miguélez, J.L. Cantero: Combined analysis of wear mechanisms and delamination in CFRP drilling. Mechanical Engineering Department, Universidad Carlos III de Madrid, Av. de la Universidad 30, Leganés, Madrid, Spain, 2020 Elsevier Ltd.
