Reduction of Pollution During Composite Machining

• Autorzy: Raska Jan , Hlavac Libor , Stefek Adam , Tyc Martin

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-01-62

Warianty tytułu

PL

Redukcja zanieczyszczenia podczas obróbki kompozytów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Machining of composite materials through classical way, i.e. using conventional tools for turning, drilling, milling, grinding and polishing, produces a lot of very small particles - dust. These particles enter the air, because machining should be performed with a minimum of sprinkling to protect composite material properties and to avoid delamination or swelling. Sometimes, even some burning of epoxide used as binder takes place during machining. Dust produced during machining of the composite material might have negative impact on health and may cause explosion. Skin inflammation or inhalation of the toxic epoxide resin, are some of the examples. Common solution of this problem is suction of particles and fume using machines creating negative pressure. Subsequent removing of these harmful substances from air is quite demanding and expensive. Moreover, using of common suction systems is many times less efficient than declared by producers.This contribution presents a new way of fighting with pollution caused by composite machining. The alternative machining tool for composite machining is abrasive water jet (AWJ). This tool is efficient in all basic machining processes and produces in air only about 1% of dangerous pollution comparing to classical tools. Progress of the AWJ machining system based on robot as a movement device is presented and the first results are commented. The main attention is aimed at machining quality possibilities. However, a part of the contemporary research focused on pollution suppression is also presented in the contribution.

PL

Obróbka materiałów kompozytowych klasycznym sposobem, tj. przy użyciu konwencjonalnych narzędzi do toczenia, wiercenia, frezowania, szlifowania i polerowania, powoduje powstawanie bardzo małych cząstek – pyłu. Cząsteczki te dostają się do powietrza, ponieważ obróbkę należy wykonywać przy minimalnym zraszaniu, aby chronić właściwości materiału kompozytowego i uniknąć rozwarstwienia lub pęcznienia. Stosowana jest również obróbka epoksydu stosowanego jako spoiwo. Pył powstający podczas obróbki materiału kompozytowego może mieć negatywny wpływ na zdrowie i spowodować wybuch. Zapalenie skóry lub wdychanie toksycznej żywicy epoksydowej to tylko niektóre z przykładów. Powszechnym rozwiązaniem tego problemu jest odsysanie cząstek i oparów za pomocą maszyn wytwarzających podciśnienie. Usunięcie tych szkodliwych substancji z powietrza jest dość wymagające i kosztowne. Co więcej, stosowanie popularnych systemów ssących jest wielokrotnie mniej wydajne niż deklarowane przez producentów. W artykule przedstawiono nowy sposób walki z zanieczyszczeniami powodowanymi przez obróbkę kompozytową. Alternatywnym sposobem do obróbki kompozytów jest ścieranie strumieniem wody (AWJ). Ten sposób jest wydajny we wszystkich podstawowych procesach obróbki i powoduje powstawanie w powietrzu tylko około 1% niebezpiecznych zanieczyszczeń w porównaniu do klasycznych narzędzi. Przedstawiono postępy systemu obróbki AWJ opartego na robocie jako urządzeniu ruchowym i komentowano pierwsze wyniki. Główna uwaga skupiona jest na możliwościach obróbki strumieniem wody. Przedstawiono również inne współczesne badania koncentrujące się na zmniejszaniu tłumieniu zanieczyszczeń z procesu obróbki kompozytów.

Słowa kluczowe

EN

composite; abrasive water jet; cutting; turning; pollution

PL

kompozyty; cięcie strumieniem wodno-ściernym; cięcie; toczenie; zanieczyszczenie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 1, vol. 2
• Strony: 175--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., zdj.

Twórcy

autor

Raska Jan

• PWR Composite s.r.o., Sadová 1892/41, 702 00 Moravská Ostrava a Přívoz, Czech Republic

autor

Hlavac Libor

• PWR Composite s.r.o., Sadová 1892/41, 702 00 Moravská Ostrava a Přívoz, Czech Republic

autor

Stefek Adam

• PWR Composite s.r.o., Sadová 1892/41, 702 00 Moravská Ostrava a Přívoz, Czech Republic

autor

Tyc Martin

• PWR Composite s.r.o., Sadová 1892/41, 702 00 Moravská Ostrava a Přívoz, Czech Republic

Bibliografia

• 1. CHE, C.L., HUANG, C.Z., WANG, J., ZHU, H.T., LI, Q.L. Theoretical model of surface roughness for polishing super hard materials with Abrasive Waterjet. Advances in Machining and Manufacturing Technology IX, Key Engineering Materials, 375-376, 2008, p. 465-469, ISSN 1662-9795.
• 2. HASHISH, M. A Modelling Study of Metal Cutting with Abrasive-Waterjets. Journal of Engineering Materials and Technology – Transactions of the ASME, 106(1), 1984, p. 88-100, ISSN 0094-4289.
• 3. HLAVÁČ, L.M., HLAVÁČOVÁ, I.M., GERYK, V., PLANČÁR, Š. Investigation of the taper of kerfs cut in steels by AWJ. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 77(9-12), 2015, p. 1811-1818, ISSN 0268-3768.
• 4. HLAVÁČ, L.M., HLAVÁČOVÁ, I.M., PLANČÁR, Š., KRENICKÝ, T., GERYK, V. Deformation of products cut on AWJ x-y tables and its suppression. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 307 (1), 2018, Article number 0120152017, ISSN 1757-8981.
• 5. HLAVÁČ, L.M., STRNADEL, B., KALIČINSKÝ, J., GEMBALOVÁ, L. The model of product distortion in AWJ cutting. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 62(1-4), 2012, p. 157-166, ISSN 0268-3768.
• 6. LIANG, Z., XIE, B., LIAO, S., ZHOU, J. Concentration degree prediction of AWJ grinding effectiveness based on turbulence characteristics and the improved ANFIS. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 80(5-8), 2015, p. 887-905, ISSN 0268-3768.
• 7. MING, I.W.M.., AZMI, A.L., CHUAN, L.C., MANSOR, A.F. Experimental study and empirical analyses of abrasive waterjet machining for hybrid carbon/glass fiber – reinforced composites for improved surface quality. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 95, 2018, p. 3809-3822, ISSN 0268-3768.
• 8. RABANI, A., MADARIAGA, J., BOUVIER, C., AXINTE, D. An approach for using iterative learning for controlling the jet penetration depth in abrasive waterjet milling. Journal of Manufacturing Processes, 22, 2016, p. 99-107, ISSN 152625.
• 9. RUIZ-GARCIA, R., ARES, P.F.M., VAZQUEZ-MARTINEZ, J.M., GOMEZ, J.S. Influence of Abrasive Waterjet Parameters on the Cutting and Drilling of CFRP/UNS A97075 and UNS A97075/CFRP Stacks. Materials, 12, 2019, p. 1-18, ISSN 1996-1944.
• 10. WONG, M.M.I., AZMI, A.L., LEE, C.C., MANSOR, A.F. Kerf taper and delamination damage minimization of FRP hybrid composites under abrasive water-jet machining. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 94, 2018, p. 1727-1744, ISSN 0268-3768.
• 11. ZOHOURKARI, I., ZOHOOR, M., ANNONI, M. Investigation of the Effects of Machining Parameters on Material Removal Rate in Abrasive Waterjet Turning. Advances in Mechanical Engineering, 2014, Article Number 624203, ISSN 1687-8140.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).