Méhsejt magú CFRP szendvicsszerkezet töltöttségi fokának meghatározása furatforgácsolási kísérletek segítségével
Méhsejt magú CFRP szendvicsszerkezet töltöttségi fokának meghatározása furatforgácsolási kísérletek segítségével
Balog Katalin Ida
email: balogkaticaida@gmail.com
Konzulens: Dr. Geier Norbert, BME Gyártástudomány és -technológia Tanszék
email: geier.norbert@gpk.bme.hu
Napjainkban egyre nagyobb teret kap a kompozitok felhasználása a különböző iparágakban. A szénszállal erősített (CFRP) kompozitok kiváló fajlagos mechanikai tulajdonságaik és kis tömegük miatt népszerű szerkezeti anyagok a jármű-, repülőgép- és hadiiparban. A CFRP kompozitok alkalmazása szabadabb kezet ad a tervező mérnököknek, hogy speciális és/vagy áramvonalasabb formákat tudjanak kialakítani. Ezen könnyebb szerkezetű és az áramvonalasabb szerkezeti elemeknek köszönhetően ugyanazon a távon kevesebb a várható üzemanyag fogyasztás, mely fontos fenntarthatósági szempontból. A CFRP kompozitok hajlítószilárdsága azonban bizonyos esetekben nem elegendően jó, ezért sokszor szendvicsszerkezeteket hoznak létre belőlük és valamilyen könnyű maganyagból.
A szendvicsszerkezetek ugyan változatos formában, sokszor beszerelésre kész alakban készíthetők el egy műveletben, azonban a szerelhetőségi követelmények teljesítése miatt forgácsolásuk szükséges. A CFRP szendvicsszerkezet fúrása ma még alapvetően sok kihívást rejt magában, hiszen a CFRP kompozit lemezek önmagukban is nehezen forgácsolhatók az inhomogenitásuk és anizotrópiájuk miatt. Ezen felül a szendvicsszerkezet összetettsége is tovább nehezíti a forgácsolástechnológiai tervezést. A méhsejteket sokszor feltöltik valamilyen polimerrel, hogy a kötőelemek környezetében növeljék a szilárdságot, azonban ez a kitöltés jellemzően nem teljes. A maganyag kitöltöttségi fokának megállapítása roncsolásmentes mérésekkel nehezen kivitelezhető, ezért a kutatásomban ezen kihívásra kerestem alternatív megoldást.
A kutatásom fő célja volt, hogy a fúrási kísérletek elvégzése alapján megállapítsam, hogy mekkora az adott furat környezetében a maganyag töltöttségi foka. A töltöttségi fokot a forgácsolás erő alakulása alapján terveztem megbecsülni.
Forgácsolási kísérletek hajtottam végre a BME Gyártástudomány és –technológiai Tanszék forgácsolási laboratóriumában található Kondia B640 típusú szerszámgépen. A kísérletekhez egy egyélű bevonat nélküli keményfém ujjmaró szerszámot használtam. A forgácsolási erőt egy Kistler 9257b típusú erőmérő cella segítségével mértem. A mérési adatokat MS Excel programmal feldolgoztam és az erőlefutás alakulása alapján megbecsültem a töltöttségi fokot. A becslésem pontosságát a töltöttségi fok- furatban történő- utólagos méréseivel validáltam. Jövőbeli tervem egy olyan algoritmus fejlesztése, mely reprodukálhatóan és automatizáltan képes az erő adatok alapján a töltöttségi szint meghatározására, illetve a kötések mechanikai minősítésére.
Irodalom:
1. R. Zeumann et al.: New Measurement Processes to Define the Quality of Machined Fibre Reinforced Polymers: Proceidia Engineering 100 (2015) 156-162
2. Bin Yang et al.: Experimental evaluation and modelling of drilling responses in CFRP/honeycomb composite sandwich panels: Thin-Walled Structures 169C (2021) 108279
3. N. Geier et al.: Advanced cutting tools and technologies for drilling carbon fibre reinforced polymer (CFRP) composites: Composites Part A 125C (2019) 105552
