Roughness analysis of composite based on aluminum alloys after electrical discharge machining process with use of different filtering methods *

Zastosowanie wybranych metod filtracji w analizie chropowatości kompozytów o osnowie ze stopu aluminium po obróbce elektroerozyjnej

Aneta Łętocha, Jolanta Cyboroń, Tatiana Miller | 02-04-2017

Mechanik nr 04/2017 - Biuletyn Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania

STRESZCZENIE: Materiały ceramiczne lub metaliczne zawierające fazy ceramiczne stanowią interesujący przypadek w pomiarach chropowatości powierzchni. Charakteryzują się bardziej lub mniej porowatą strukturą. Artykuł przedstawia analizę chropowatości materiału kompozytowego o osnowie ze stopu aluminium (AlSi7Mg) zawierającego dodatek 10% obj. węglika krzemu (SiC) oraz 10% obj. grafitu sferycznego (Cg). Powierzchnie próbek przygotowano z zastosowaniem obróbki elektroerozyjnej (EDM). Pomiary wykonano profilometrem stykowym TOPO 02 wyposażonym w głowicę indukcyjną z końcówką diamentową w kształcie stożka (promień: 2 μm, kąt wierzchołkowy: 60º). Przyrząd produkowany jest w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania. Analizę wykonano trzema metodami filtracji: Gaussa, odpornej Gaussa oraz Gaussa dla powierzchni o warstwowych właściwościach funkcjonalnych. Obliczono parametry: wysokościowe, rdzenia chropowatości, objętościowe. Na podstawie wyników wybrano najlepszą metodę filtracji, dającą wiarygodne wyniki pomiaru parametrów chropowatości.

SŁOWA KLUCZOWE: analiza chropowatości, metody filtracji, EDM, kompozyt o osnowie aluminiowej

ABSTRACT: Ceramic materials or metallic materials containing ceramic phases are very interesting cases in roughness measurement. They are characterised by more or less pored surface. This paper presents roughness analysis of composite material with aluminum alloy base (AlSi7Mg) with 10 vol. % of silicon carbide (SiC) and 10 vol. % of spherical graphite (Cg) additions. Surfaces of these samples were prepared using electrical discharge machining (EDM) process. Measurements were performed with use of contact TOPO 02 profilometer equipped with diamond stylus tip (2 μm radius and 60 degree cone angle). This machine is produced in The Institute of Advanced Manufacturing Technology. Measurements were analysed with use of three filtration methods: Gaussian filter, Robust Gaussian filter and Gaussian filter for surfaces having stratified functional properties. Height roughness parameters, roughness core parameters and volume parameters were calculated. Most proper filtering method, which gives credible results of roughness parameters, was chosen.

KEYWORDS: roughness analysis, filtration methods, EDM, aluminum composite

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

Dobrzański P., Pawlus P. “Modification robust filtering of stratified surface topography”. Metrology and Measurement Systems. Vol. XX, No. 1 (2013): pp. 107–118.
Dobrzański P., Pawlus P. “Digital filtering of surface topography: Part I. Separation of one-process surface roughness and waviness by Gaussian convolution, Gaussian regression and spline filters”. Precision Engineering. 34 (2010): pp. 647–650.
Łętocha A., Miller T., Gajda K. “Influence of different filtration methods application on a filtered surface profile and roughness parameters”. Key Engineering Materials. Vol. 637 (2015): pp. 57–68.
Dobrzański P., Pawlus P. “Digital filtering of surface topography: Part II. Applications of robust and valley suppression filters”. Precision Engineering. 34 (2010): pp. 651–658.
Scott P.J., Jiang X.Q., Blunt L.A. “An overview of the relationship between approximation theory and filtration”. Algorithms For Approximation IV. Proceedings of the 2001 International Symposium. (2001): pp. 188–195.
Dolata A.J., Dyzia M. “Aspects of fabrication aluminium matrix heterophase composites by suspension method”. Materials Science and Engineering. Vol. 35, pp. 1757–8981. DOI:10.1088/1757-899X/35/1/012020.
Dyzia M. “AlSi7Mg/SiC and heterophase SiC(p)+C(g) composite for use in cylinder-piston system of air compressor”. Light Metals and Their Alloys I: Technology, Microstructure and Properties. Book Series: Solid State Phenomena. Vol. 176, pp. 49–54. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.176.49.
Wieczorek J., Dyzia M., Dolata A.J. “Machinability of aluminium matrix composites”. Light Metals and Their Alloys II: Technology, Microstructure and Properties. Book Series: Solid State Phenomena. Vol. 191, pp. 75–80, DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.191.75.