Többtengelyes élmaró technológiával megmunkált CFRP kompozit vizsgálata forgácsolásindukált sorja és felületi minőség szempontjából
A szénszállal erősített polimer (CFRP) kompozit anyagokat egyre szélesebb körben alkalmazzák a repülő-, hadi- és járműiparban [4], hiszen kis sűrűségük mellett nagy mechanikai szilárdsággal rendelkeznek az erősítő szálak irányában [2]. Ezeket az anyagokat szénszál erősítőszálak és jellemzően térhálós polimer mátrixanyag építi fel. Az iparban gyakran laminálással állítják elő a közel kész geometriájú CFRP alkatrészeket [3]. Azonban a laminálás során a szűk tűrésű lapok előállítása nehézkes, ezért forgácsolási megmunkálás szükséges a megfelelő geometria kialakításához. Emellett a CFRP kompozit lemez külső részei nem rendelkeznek azokkal a mechanikai tulajdonságokkal, mint amivel a munkadarab belső része bír, ezért a nem megfelelő külső részek élmarására van szükség [1].
A CFRP kompozitok élmarásakor a forgácsolásindukált sorja és delamináció képződés kockázatának csökkentése kardinális fontosságú. Korábbi kutatásom során egy újszerű technológiát fejlesztettem ki, ami a szerszám bedöntésével éri el azt a kompressziós hatást, amely a sorját minimalizálja és a felületi minőséget javítja CFRP laminátumok élmarásakor. Jelen dolgozatomban ezen többtengelyes élmaró technológia kulcsfontosságú bemeneti paramétereit (bedöntési szög és maradó letörés nagysága) vizsgáltam. A két faktort 5-5 szinten variáltam Central Composite kísérlettervezési módszert követve.
A kutatásomhoz a Gyártástudomány és -technológia Tanszék VHTC 5 tengelyes megmunkálóközpontját használtam. A forgácsolást egy THOMAS 23N1106 típusú tömör, egyélű, bevonat nélküli, 0°-os spirálszöggel rendelkező keményfém marószerszámmal végeztem. A korábban általam kifejlesztett újszerű többtengelyes élmegmunkálási technológiát vizsgáltam forgácsolásindukált sorja és felületi minőség szempontjából. A megmunkálások után az Anyagtudomány és Technológia Tanszék OLYMPUS SZX16 típusú sztereomikroszkóppal vizsgáltam meg a forgácsolt élek állapotát. Ezek után egy képfeldolgozó algoritmussal reprodukálhatóan meghatároztam a sorja nagyságát és mennyiségét. A felületi minőséget a Gyártástudomány és -technológia Tanszék Mitutoyo Surftest SJ-401 típusú felületi érdességmérő műszerével vizsgáltam meg. A munkadarabok felületéről egy KEYENCE VR series 3 dimenziós mikroszkóppal felvételeket készítettem, így 3 dimenzióban láthatóak voltak a felületi hibák, illetve a sorja nagysága. Az eredmények megerősítik az újszerű élmarási technológia versenyképességét és lehetőséget adnak az optimalizációra.
Irodalom
[1] J. Ahmad, Machining of Polymer Composites. Springer US, 2009.
[2] N. Forintos, T. Czigany, Multifunctional application of carbon fiber reinforced polymer composites: Electrical properties of the reinforcing carbon fibers – A short review, Composites Part B: Engineering, 2019, 162, 331-343
[3] S. Vigneshwaran, M. Uthayakumar, V. Arumugaprabu, Review on Machinability of Fiber Reinforced Polymers: A Drilling Approach, Silicon, 2018, 10, 2295–2305.
[4] The Boeing company, 787 DREAMLINER BY DESIGN, https://www.boeing.com/commercial/787/by-design/#/advanced-composite-use, (Utolsó letöltés dátuma: 2023.02.19.).
szerző
-
Tima Tamás Sándor
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
