Szálerősített polimerek (FRP) forgácsolása közbeni hőmérséklet mérésére alkalmas mérési környezet módszeres tervezése
A szálerősített polimer (FRP) kompozitok alkalmazásával új utak nyíltak meg a különböző iparágak számára. A repülőgépek, versenyautók könnyebbek lettek, de közben nagyobb teherbírást voltak képesek elviselni, mintha fém alkatrészekből állították volna össze őket [1]. Azonban, míg a fémek forgácsolási tulajdonságai széleskörben ismertek, addig az FRP kompozitok megmunkálhatóságával kapcsolatban kevés információ állt rendelkezésünkre. A fémek megmunkálása során szerzett tapasztalatok azonban nem alkalmazhatók teljes mértékben az FRP kompozitok forgácsolásánál, ugyanis azok szerkezete inhomogén és anizotrop [2].
Az FRP kompozitok forgácsolásakor fellépő hőmérséklet ismerete sokszor elengedhetetlen, hiszen ha átlépi a térhálós szerkezetű polimer mátrixanyag üvegesedési hőmérsékletét, akkor ronthatja a kompozit eredő mechanikai tulajdonságait [3]. A TDK munkám során egy olyan kísérleti környezet módszeres tervesét végeztem el, amely használatával lehetséges a fúrási mérése. A kísérleti környezet módszeres tervezése után a készülékelemekkel és műszerekkel kapcsolatos követelményeket fogalmaztam meg, majd ezek figyelembevételével több koncepciót is kidologoztam különböző szerszámgépek esetében. Az előzetes terveket döntési mátrixba helyeztem és ennek segítségével a legjobb koncepciót kiválasztottam. A készülék mechanikai ellenőrzését végeselem szoftverben végeztem el.
A hőmérsékletmérést a megmunkálás közelében a munkadarabba elhelyezett termoelemekkel, valamint a munkadarab felületén infravörös hőkamerával valósítom meg. A tervezett kísérleti környezetbe a hőmérsékletmérő műszerek mellett erőmérő is integrálható, amellyel a forgácsolási erő nagysága meghatározható. A forgácsolás során ébredő erőhatások ismeretének függvényében következtetni lehet a munkadarab roncsolódásának mértékére (pl. delamináció, sorja). A kísérlet során alkalmazott készülékelemek lehetővé teszik a munkadarab forgácsolás utáni állapotának megőrzését, ezáltal a kompozit forgácsolt alaksajátosságai optikai úton utólagosan vizsgálhatók.
Irodalom:
[1] W. G. Roeseler, B. Sarh, és M. U. Kismarton, „COMPOSITE STRUCTURES: THE FIRST 100 YEARS”, Compos. Struct., o. 10.
[2] R. Teti, „Machining of Composite Materials”, CIRP Ann., köt. 51, sz. 2, o. 611–634, jan. 2002, doi: 10.1016/S0007-8506(07)61703-X.
[3] L. Sorrentino, S. Turchetta, L. Colella, és C. Bellini, „Analysis of Thermal Damage in FRP Drilling”, Procedia Eng., köt. 167, o. 206–215, jan. 2016, doi: 10.1016/j.proeng.2016.11.689.
