Z ogljikovimi vlakni ojačani polimeri (CFRP) in titanove zlitine Ti6Al4V se zaradi boljšega razmerja med težo in trdnostjo ter korozijskih lastnosti pogosto uporabljajo za konstrukcijske aplikacije v letalstvu. Ti materiali se velikokrat kombinirajo v hibridne sklope CFRP/Ti6Al4V. Tako je vrtanje, zaradi velike količine lukenj potrebnih za sestavljanje sestavnih delov iz različnih materialov, ena najbolj kritičnih operacij pri proizvodnji letal. Zagotavljanje dobre kakovosti izvrtin pa je ključnega pomena za doseganje zadostnih dob trajanja tako sestavljenih struktur.
Pri vrtanju struktur CFRP/Ti6Al4V se pojavlja veliko število napak z vidika obdelovalnosti in kakovosti lukenj. Po eni strani krhka in abrazivna narava materiala CFPR zaokroža rezalni rob in je dovzetna za poškodbe zaradi razslojenosti. Ti6Al4V, po drugi strani, lahko zaradi adhezije pospeši obrabo orodja. Strukture CFRP/Ti6Al4V se običajno obdelajo v eni sami operaciji, v smeri od CFRP proti Ti6Al4V. To povzroča dodatno težavo, kot je poškodovanje sten lukenj CFRP s titanovimi odrezki.
Pri vrtanju težko obdelovalnih materialov se hladilno mazalna sredstva uporablja v številnih sektorjih in aplikacijah za preprečevanje težav z obdelovalnostjo in kakovostjo lukenj. Vendar pri materialih sklopih CFRP/Ti6Al4V uporaba običajnih emulzij na osnovi vode in olja ni mogoča. Te lahko, zaradi absorpcije vlage, poslabšajo kompozitno fazo. Poleg tega je znano, da so emulzijska hladilna sredstva nevarna za okolje in zdravje operaterjev. Tehnike, kot sta kombinacija kapljevitega ogljikovega dioksida (LCO2) in minimalno mazanja (MQL), so se pojavile kot trajnostna alternativa običajnim emulzijam za hlajenje in mazanje. Njihovo izvedljivost za vrtanje sklopov CFRP/Ti6Al4V ter njihov vpliv na zdravje in okoljske vidike, pri obdelavi letalskih komponent, pa je potrebno še dokazati.
V tem kontekstu je glavni cilj disertacije opredelitev procesnih oken za vrtanje CFRP/Ti6Al4V sklopov s pomočjo LCO2+MQL in ocena trajnosti te tehnike ob upoštevanju okoljskih, gospodarskih in družbenih vidikov. S cenilkami kakovosti izvrtine in obstojnostjo orodja so bili eksperimentalno določeni optimalni parametri obdelave, geometrija svedra in pretok hladilnega maziva. V zvezi z analizo trajnosti je bil opisan vpliv uporabe hladilnih sredstev LCO2+MQL na emisije v zrak na delovnem mestu, okoljske prednosti uporabe takšnih hladilnih sredstev v primerjavi s suhim vrtanjem pa so bile določene z oceno življenjskega cikla.
|