Üvegszál erősítésű polimer (GFRP) kompozit anyagban delamináció vizsgálat digitális mikroszkóp segítségével
A tudomány régóta keresi-kutatja a relatív kis sűrűségű, mégis nagy szilárdsággal bíró anyagokat, ezen célból hozták létre az első szálerősítésű polimer kompozitokat is, amelyek ma már igencsak nagy népszerűségnek örvendenek. Alkalmazásuk széleskörben elterjedt (autó-, repülő-, energia-, űripar), mivel a hagyományos szerkezeti anyagokhoz képest sűrűségük lényegesen kisebb, mindemellett kiváló mechanikai jellemzőkkel rendelkeznek. Habár a szálerősítésű polimer kompozitok gyártása meglehetősen bonyolult, a modern gyártástechnológiák lehetővé teszik, hogy egyetlen műveletben szinte végleges geometriájú alkatrészeket állítsunk elő, azonban legtöbbször még így is szükség van utólagos megmunkálásra ahhoz, hogy az előírt tűréseknek eleget tegyünk. Ezen utólagos megmunkálás általában valamilyen forgácsoló eljárással valósul meg, amely során számos nehézséggel kell szembenéznünk az anyag anizotrop és inhomogén tulajdonságai, továbbá az erősítőszálak abrazív koptató hatása miatt. A megmunkálás során az anyagban geometriai hibák keletkeznek: visszamaradó vágatlan szálak, az elvártnál nagyobb felületi érdességek és delamináció (rétegleválás) kíséri a folyamatot. Delaminációnak nevezzük azt a jelenséget, amikor a megmunkálás hatására az anyag laminált rétegei szétválnak egymástól, melynek detektálása és mértékének csökkentése kulcsfontosságú, hiszen a réteghibák nagymértékben rontják az anyag minőségét és eredő szilárdságát.
Kutatásom fő céljául az üvegszál erősítésű polimer (GFRP) kompozitok delamináció vizsgálatát tűztem ki, mindezt mikroszkóp segítségével készített képek digitális képfeldolgozásával szándékoztam végrehajtani.
Első lépésben irodalomkutatást végeztem a szálerősítéses polimer (FRP) kompozit anyagok forgácsolása témakörében, különös tekintettel a megmunkálás után jelentkező delaminációra és annak mérési és kiértékelési módszereire. Ezt követően üvegszál erősítésű polimer (GFRP) kompozitban végeztem fúrási kísérleteket több előtolás és forgácsolási sebesség mellett. Digitális mikroszkóppal készítettem felvételeket a GFRP kompozitról fúrás előtt és után is, hogy a lehető legpontosabban képet kapjam a furatkontúron túlnyúló makrogeometriai változásokról (delamináció, mátrixbeégés, repedések stb.). A kapott eredményeket Wolfram Mathematica környezetben, képfeldolgozó algoritmus használatával értékeltem ki. A dolgozatom eredményeképp egy digitális képfeldolgozáson alapuló delaminációs mérési módszert dolgoztam ki, mely jól alkalmazható GFRP kompozitok esetében. Jövőbeni tervem, hogy a mérési módszert kontrollált körülmények között validáljam.
Irodalom:
1. Geier, N.; Davim, J.P.; Szalay, T. Advanced cutting tools and technologies for drilling carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites: A review. Composites Part A Applied Science and Manufacturing. 2019, 125, 105552.
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.105552
