Multifunkcionális és moduláris fúró-mérő készülék tervezése szendvicsszerkezetek vizsgálatához
A szálerősített polimer kompozitok (CFRP, GFRP, BFRP) és szendvicsszerkezeteik nagy népszerűségnek örvendenek köszönhetően kimagasló fajlagos szilárdságuknak és csekély súlyuknak. Számos ipar, mint a hajó-, repülő-, had- és gépjárműipar, sőt még az űrtechnológia is előszeretettel használja előnyös tulajdonságaik miatt. Annak ellenére, hogy elterjedt és gyakran használt, igen kevés ismeretünk van a forgácsolhatóságukkal kapcsolatban összehasonlítva a fémekkel.
A kutatásokhoz sokszor nem áll rendelkezésre kereskedelemben kapható megfelelő készülék, amit megmunkáló központokban történő vizsgálatoknál használható és egyszerre több adat rögzítésére is alkalmas lenne. Ez hátráltatja a kompozitok és szendvicsszerkezetek mélyebb, behatóbb és részletesebb vizsgálatát és megismerését, amivel temérdek felhasználási terület marad kiaknázatlan.
Kutatásom fő célja egy olyan multifunkcionális moduláris fúró-mérő készülék módszeres megtervezése volt, mely használatával a mérési környezet alkalmas legyen a forgácsolási erő, forgácsolási nyomaték, forgácsolási hőmérséklet, sorja és rezgésmérések elvégzésére. Cél volt, hogy egyetlen próbatest kísérleti megmunkálásából a lehető legtöbb információt lehessen kinyerni egyidejűleg, hogy azok összehasonlíthatóak legyenek más paraméterek mellett végzett kísérletekkel, ezzel a szálerősített kompozit anyagok megismerését elősegítve.
Tervezés során az Autodesk Inventor programját használtam, illetve a SolidWorks és Nastran szimulációs moduljait. A készülék a Gyártástudomány és –technológia Tanszék Kondia B640 típusú megmunkáló központjára készült. A teljes készülék több mérőműszert is tartalmaz. Megmunkálás során jelentkező hőmérséklet mérésére egy VarioCAM HDx kamera áll rendelkezésre. A rezgéseket egy Brüel & Kjaer 4518-001 típusú gyorsulásmérővel tudjuk rögzíteni akár mindhárom tengely irányában. A fúrás okozta erők és nyomatékok rögzítése egy KISTLER 9257BA erőmérő cellával történik. A furat vizsgálatához egy Dino-Lite AD7013MZT mikroszkópot rögzíthetünk a központ főtengelyére, hogy befogás (bázis) váltás nélkül lehessen fényképeket készíteni a furatpalástról és a sorjáról. A készülék moduláris, így alkalmanként kiegészíthető/alkalmassá tehető egyéb mérési eszközök használatához, hogy a relváns mérendő mennyiségeket bázisváltás nélküli lehessen meghatározni.
Irodalom:
[1] D.I. Poór, N. Geier, Cs. Pereszlai, J. Xu: A critical review of the drilling of CFRP composites: Burr formation, characterisation and challenges. Composites Part B 223 109155. (2021)
[2] N. Geier, J.P. Davim, T. Szalay: Advanced cutting tools and technologies for drilling carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites: a review. Composites Part A 125C (2019) 105552.
[3] Cs. Pereszlai, N. Geier, D.I. Poór, B.Z. Balázs, Gy. Póka: Drilling fibre reinforced polymer composites (CFRP and GFRP): An analysis of the cutting force of the tilted helical milling process. Composite Structures 262 113646. (2021)
