UD-CFRP kompozitok furatforgácsolási technológiáinak fejlesztése és kísérleti vizsgálata
UD-CFRP kompozitok furatforgácsolási technológiáinak fejlesztése és kísérleti vizsgálata
Helle Anna Nikoletta BSc IV. évf.
e-mail: helleannaniki@hotmail.com
Konzulens: Dr. Geier Norbert, Gyártástudomány és -technológia Tanszék
e-mail: geier@manuf.bme.hu
Napjainkban a szálerősített polimer kompozitok egyre növekvő népszerűségnek örvendenek a repülőgép-, hajó-, had-, és gépjárműiparban. Elterjedésük legfőbb okai a kimagaslóan nagy fajlagos szilárdságuk és jó méretstabilitásuk, azonban a jelentős szerszámkopás, delamináció- (rétegszétválás) és sorjaképződés komoly kihívásokat jelentenek utólagos megmunkálásuk esetében, ezzel indokolttá téve a forgácsolás elmélyült elméleti elemzését, kísérleti vizsgálatát és optimalizálását.
Az egyirányban szénszállal erősített polimer (UD-CFRP) kompozitok anizotróp jellege és anyaginhomogenitása megköveteli, hogy a szálak orientációja alapján jelöljük ki a megmunkálások fő irányait. A jelenlegi furatforgácsolási technológiák azonban a szálirányt jellemzően nem, vagy csak erősen korlátozottan veszik figyelembe. Ezen elgondolás adta az általam fejlesztett újszerű furatforgácsolási technológia kifejlesztését, melynek elméleti és kísérleti vizsgálata képezte a kutatásom fő irányvonalát. Az újszerű technológiát a helikális marás és a szálorientációfüggő előtolásvezérlés kombinálásával fejlesztettem ki.
A kutatásom során öt különböző furatforgácsolási stratégiával (hagyományos csigafúrás, helikális marás, döntött helikális marás, imbolygó marás, illetve az újszerű előtolásvezérelt helikális marás) készítettem furatokat a BME Gyártástudomány és -technológia Tanszék VHTC típusú öttengelyes CNC mikromarógépén. A kísérletek során az előtolás értékét három szinten változtattam. A furatokról digitális mikroszkóppal felvételeket készítettem, melyek digitális képfeldolgozásával a sorját mérni és elemezni tudtam. A furatok palástfelületi érdességét a tanszéki Mitutoyo SJ-400 kontaktilis felületi érdességmérő műszerrel vizsgáltam.
A kísérleti eredmények egyértelműen mutatják, hogy a furatforgácsolási technológiáknak és az előtolásnak is szignifikáns hatásuk van a mért optimalizációs paraméterekre. A furatforgácsolási technológiákat összehasonlítottam és technológiai ajánlásokat fogalmaztam meg, hogy mely célfüggvény esetében mely technológiát javaslom UD-CFRP kompozitok forgácsolásához.
Jövőbeni terveim között szerepel az újonnan fejlesztett furatforgácsolási technológia széleskörű elméleti és kísérleti vizsgálata, melyben a folyamatparaméterek hatásvizsgálata mellett újszerű pályastratégiák hatását is vizsgálnám, hogy a furatforgácsolás kellően hatékony, pontos és gyors legyen.
