Szerszámkopás és forgácsolásindukált sorja kísérleti vizsgálata CFRP kompozit mikrofúrása során
A szénszállal erősített polimer (CFRP) kompozitok kiváló fajlagos mechanikai tulajdonságaik és relatív kis sűrűségük miatt számos ipari terület fontos szerkezeti anyagává váltak. A CFRP anyagok gyorsan terjednek a komplexebb, legkorszerűbb technológiát igénylő iparágakban, mint a repülőgépipar, űripar vagy hadiipar. Fejlett gyártástechnológiájának köszönhetően a CFRP kompozit alkatrészek szinte végleges formában előállíthatóak, viszont az előírt tűrések és illeszkedő alaksajátosságok miatt sokszor szükséges az alkatrészek forgácsolása. A legtöbb ipari területen az alkatrészek makroméretű forgácsolására van szükség, azonban olyan területeken, mint az elektronika vagy az orvostechnika mikroméretű geometriai alaksajátosságok kialakítására merül fel egyre gyakrabban az igény. A CFRP kompozitok abrazív koptató hatása, anizotróp szerkezete és inhomogenitása miatt a fémek forgácsolására felállított modellek nem alkalmazhatóak közvetlenül, mikroméretű forgácsolás során ráadásul a forgácsolási mechanizmusban további változásokat tapasztalhatunk a hagyományos forgácsoló eljárásokhoz képest. Mikroméretű kompozit struktúrák kialakításánál így ötvöződnek a CFRP kompozitok forgácsolásának és a mikroforgácsolás sajátosságai. A CFRP kompozitok makroméretű forgácsolásáról jelentősen több és részletesebb ismerettel rendelkezik a tudományterület, mint ugyanazon anyagok mikroforgácsolásáról, ez betudható a mikroforgácsolás különlegességének és az összetettebb forgácsolási mechanizmusoknak.
Kutatásom során mikrofúrási kísérleteket végeztem CFRP kompozitban, fő célom a szerszámkopás vizsgálata, modellezése és a forgácsolásindukált sorja vizsgálata volt. A kísérlet során a szerszámkopást és a forgácsolásindukált sorját reprodukálhatóan, digitális képfeldolgozással értékeltem ki és ez alapján ismertettem és értelmeztem az eredményeket.
Az előkísérletek tapasztalatai és a faktoriális kísérletterv alapján terveztem meg és hajtottam végre a mikrofúrási kísérleteket, három különböző előtolási szinten. A kísérlet során több mint 3000 furat készült. Mindegyik előtolási szinthez új, kvázi azonos kopottsági állapotú, 0,5 milliméter átmérőjű bevonat nélküli keményfém fúrószerszámot alkalmaztam. A mikroforgácsolási kísérletekhez az NCT VHTC-130 LINEAR öttengelyes CNC marógépet használtam. A szerszámképeket Dino-Lite AM413T5 digitális mikroszkóppal, míg a furatképeket Keyence VR-5200 3D-s profilométerrel készítettem, a képeket Matlab környezetben digitális képfeldolgozással elemeztem ki. A hatások szignifikanciáját varianciaanalízissel vizsgáltam a Minitab statisztikai szoftverben.
A kísérleti eredmények alapján meghatároztam az előtolási értékek és a furatok számának a hatását a szerszámkopásra és a furatok minőségére. A szerszámkopás leírására három matematikai modellt hoztam létre, figyelembe véve a modell illeszkedési jóságát, extrapolálását és variálhatóságát. A három modell különbsége megjelenik alkalmazhatóságukban is. A kutatás során számos ötlet és javaslat gyűlt össze a kísérletek és a kiértékelések fejlesztésére.
szerző
-
Seprős Szilárd
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
