A forgácsvastagság és szálirány hatásvizsgálata a forgácsolási erőre és felületi érdességkarakterisztikára mart UD-CFRP kompozitokban
A forgácsvastagság és szálirány hatásvizsgálata a forgácsolási erőre és felületi érdességkarakterisztikára mart UD-CFRP kompozitokban
Detki Benedek BSc IV. évf.
e-mail: detkibenedek2000@gmail.com
Konzulens: Dr. Geier Norbert, Pereszlai Csongor, Gyártástudomány és -technológia Tanszék
e-mail: geier.norbert@gpk.bme.hu
A kompozitok napjainkban egyre jobban terjednek az ipar különböző területein. Ennek fő oka, hogy kisebb a sűrűségük és közel azonos, egyes esetekben pedig jobb mechanikai tulajdonságaik vannak, mint a hagyományos fémes anyagoknak.
A forgácsolásukat tekintve nem áll rendelkezésünkre olyan kiforrott tudás, mint a fémek estében, mert alig néhány évtizede foglalkoznak csak tudósok és mérnökök a megmunkálásukkal. Másik kihívás pedig az, hogy a fémek makroszkopikus értelemben kvázi homogén, a kompozitok pedig inhomogén és anizotrop anyagok.
A kutatásom egyik célkitűzéseként meg kellett állapítanom azt, hogy UD-CFRP kompozitok élmarásakor van e-valamilyen fajta releváns függvénykapcsolat a forgácsvastagság és a forgácsoló erők között, miközben változtatjuk az előtoló sebességet, szálvágási szöget, fogásszélességet és a marási stratégiát. Korábbi ismereteink alapján, azt tudjuk kijelenteni, hogy az egy élre eső forgácsolósebesség irányú erő, egyenirányú marásnál és ellenirányú marásnál is a forgács keresztmetszetétől függ. Tehát vastagabb forgács keresztmetszethez nagyobb forgácsoló erő, kisebb forgács keresztmetszethez pedig kisebb forgácsoló erő tartozik.
Az eredmények azt mutatják, hogy a forgácsvastagság növekedésével a forgácsoló erő is nőtt, de egy bizonyos érték után ez az erő nem nőtt tovább, annak ellenére, hogy a forgácsvastagság továbbra is növekedett. Ennek fő oka a változó szálvágási szögben keresendő.
A második kutatási feladatom pedig az volt, hogy összefüggést találjak arra, milyen kapcsolat van a felületi érdesség és az előtolás között a fentebb említett bemeneti paraméterek változtatásával. Az eredmények azt mutatták, hogy nagyobb előtolással a felület érdesség is növekedett, de szintén befolyásoló paraméter volt a szálorientációs szög is.
Egy tanszéki projektbe sikerült bekapcsolódnom. Magát az élmarási kísérleteket nem én végeztem el, de az eredmények kiértékelését én magam csináltam meg. A marást a tanszék Kondia B640 háromtengelyes CNC marógépén végezték el, amihez egy 8 milliméter átmérőjű, egyélű, egyenes hornyú kontúrmarót használtak (THOMAS FM100). A forgácsolási erőket KISTLER 9257B erőmérővel mérték le a marás során. A felületi érdességet én mértem a mart felületeken. A feladathoz egy Mitutoyo SJ400 típusú gyémánthegyes kontakt profilométert használtam.
A mért erőértékeket Wolfram Mathematica szoftver segítségével elemeztem ki. A felületi érdesség profilt pedig Excel segítségével.
A kevesebb erőszükséglet miatt csökkeni fog az energiafelhasználás a kompozitok megmunkálása során, ami miatt a témában érdemes további kutatásokat is végezni.
Irodalom:
• Geier, N. Influence of fibre orientation on cutting force in up and down milling of UD-CFRP composites. Int J Adv Manuf Technol 111, 881–893 (2020). https://doi.org/10.1007/s00170-020-06163-3
• Li, H., Qin, X., Huang, T. et al. Machining quality and cutting force signal analysis in UD-CFRP milling under different fiber orientation. Int J Adv Manuf Technol 98, 2377–2387 (2018). https://doi.org/10.1007/s00170-018-2312-3
