A határfelületi kötéstechnológiákat és minőségi javításuk lehetőségeit elemzi a nemrég TDK Rektori Különdíjban részesült járműmérnök doktorandusz.

„A kutatás számomra olyan, mintha egy sötét útvesztőben keresgélnék. Ha valamiért zsákutcába jutok, nem hátrálok meg, addig megyek tovább, amíg egy szép tisztásra érkezve meg nem találom a probléma megoldását” – osztotta meg egy elsőként mentorától hallott hasonlatot munkája szemléltetésére Berczeli Miklós, a Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar (KJK) járműmérnök mesterképzésén a közelmúltban diplomát szerzett fiatal szakember, a Kandó Kálmán Doktori Iskola PhD-hallgatója, aki tudományos diákköri dolgozatáért Rektori Különdíjban részesült. Az ifjú tehetség néhány éve határfelületi jelenségek (angolul surface engineering, a fogalom angol nyelvű leírása a wikipédián  olvasható – szerk.) vizsgálatával és kötéstechnológiák megfigyelésével foglalkozik. A témában több értekezést készített, amelyek mindegyike dobogós helyezést ért el a műegyetemi házi forduló anyag- és járművizsgálat szekciójában. (Berczeli Miklós ötszörös TDK-díjazott. 2014-ben és 2015-ben első helyezett lett a műegyetemi házi fordulón lézersugaras kötési eljárásokat vizsgáló pályaműveivel. 2016-ban két pályamunkát is készített, amelyekkel első és harmadik helyen végzett. 2017-ben újból megnyerte a házi versenyt – szerk.) Elmondta: a versenyzést tovább folytatja, és legutóbbi dolgozatával megméretteti magát 2019-ben a XXXIV. Országos Tudományos Diákköri Konferencián (OTDK). (Az OTDK megnyitó ünnepségének, továbbá a Műszaki Tudományok Szekciónak és a Kémiai és Vegyipari Szekciónak a Műegyetem ad otthont. Az előkészületek már elkezdődtek, amelyről a bme.hu egy korábbi írásában is beszámolt – szerk.)

A kitüntetett műegyetemi doktorandusz a határfelületi jelenségeket, többek között a lágy- és a keményforrasztás, valamint a ragasztás anyagtudományi szempontjait vizsgálta. Például azt, hogy az elemzett matéria felületének megváltoztatásával milyen átalakulások történnek az adott anyagban, a módosítás hogyan befolyásolja a kötési mechanizmust, annak erősségét, a felhasználható kötőanyagok sorát, ez által a gyártási költségeket. Valamennyi tudományos diákköri dolgozatában a különböző kötéstechnológiák minőségét vette górcső alá, és javaslatokat tett az egyes anyagtípusok hatékonyabb összekapcsolására.

Berczeli Miklóst kezdetben a lézersugaras felületkezelés foglalkoztatta: nyáron, szabadidejében is látogatta az egyetemi laborokat, hogy elegendő információt gyűjtsön első TDK pályamunkájához, amelynek témájából több nemzetközi tudományos publikáció is született (keményforrasztási témában: Miklós Berczeli, Zoltán Weltsch - Experimental Studies of Different Strength Steels MIG Brazed Joints PERIODICA POLYTECHNICA-TRANSPORTATION ENGINEERING 1:(1) pp. 1-6. (2018); lágyforrasztási témában: József Hlinka, Miklós Berczeli, Gábor Buza, Zoltán Weltsch - Wetting properties of Nd: YAG laser treated copper by SAC solders SOLDERING & SURFACE MOUNT TECHNOLOGY 29:(2) pp. 69-74. (2017) lézersugaras hegesztés: Berczeli Miklós, Buza Gábor - The Effect of Laser Beam Welding Parameters onto the Evolving Joints Geometry, MATERIALS SCIENCE FORUM 885: pp. 178-183. (2017) – szerk.).

A díjazott PhD hallgató később a keményforrasztott kötésekre tért át: a felület tisztasága mellett azt vizsgálta, hogy emelt és alap szilárdságú acél hibrid kötésekor a rézbázisú keményforrasztott anyag milyen kapcsolatot létesít, milyen a kialakult varrat geometriája, szövetszerkezete és a kötés erőssége. Legutolsó, 2017-ben TDK Rektori Különdíjat nyert dolgozatában az alumínium és üvegszál-erősítésű kompozit elemek közötti ragasztásos kötelékekről írt. Tanulmányozta, hogy bizonyos felületi kezelésekkel változnak-e az összekötendő elemek határfelületi viszonyai, javul-e a kötés minősége, hogyan terül szét a kötőanyag és nagyobb lesz-e a létrejött kötés szilárdsága. Összefüggéseket keresett a határfelületi változtatások, a hibrid kötésben résztvevő anyagok szerkezete és mechanikai tulajdonságai között.

Az ifjú járműmérnök elgondolásai és javaslatai az elektronika, valamint a járműgyártás különböző részterületei (gépjármű-, repülő-, hajógyártás) számára lehetnek értékesek. „A gyártók arra törekednek, hogy a karosszériakészítéshez felhasznált alapanyagok és technológiák megfeleljenek a modern kor gazdasági és környezetvédelmi kihívásainak. Céljuk a járművek önsúlyának mérséklése új eljárásokkal, miközben csak minimálisan változtatnak az alapvető anyagtulajdonságokon” – vázolta fel a hibrid anyagpárosítások alkalmazásának egyik fő motivációját a szakember. Arra a következtetésre jutott, hogy a tömegcsökkentéshez az alumínium-kompozitok ideális hibrid-vázszerkezeti alapanyagok. Kifejtette: „könnyűek, továbbá az is előnyük, hogy megfelelő geometriai kialakítással és szerkezettel kellően merev és szilárd részegységek hozhatók létre belőlük”. Felhívta a figyelmet arra is: az eddig ismert gyártás- és a kötéstechnológiák további átgondolásra szorulnak, azaz a meglévő ismereteket a hibrid kombinációkra is érvényesíteni kell.

A fiatal kutató által elemzett ragasztásos módszer egy jól automatizálható, nyomon követhető és tervezhető technológia, amelyről elmondta, „a hagyományos varratokkal szemben ez az eljárás számos előnnyel bír: az alapanyagok megolvadása, belső feszültsége és az alkatrészek jelentősebb alakváltozása, vetemedése nélkül alkalmazható”.

Berczeli Miklós kutatási eredményeinek további felhasználási területe lehet még a járműipari elektronika, ahol javarészt a rézfelületeken lágyforrasztott kötések terjedtek el. A tehetséges doktorandusz munkája során újragondolta az ismert felületkezelési eljárásokat és új módszereket dolgozott ki. Ezekkel elérhető a 20-30 százalékos ún. „nedvesedési peremszög”  csökkenése, ami által jobb minőségű lesz a varrat, és a további tökéletesítéshez szükséges paraméterek is egyszerűen módosíthatók.

Berczeli Miklós már műegyetemi alapképzéses hallgatóként eldöntötte, hogy tanulmányait a posztgraduális oktatásban folytatja. Tudatosan építette karrierjét: már másodévesként megtalálta a tudomány azon szeletét, amelyben szívesen vizsgálódott, és teszi ezt a jövőben is. A tanulás mellett sok energiát fordított TDK pályamunkái és a hozzá kapcsolódó publikációk elkészítésére, a szakmai kapcsolatok építésére, ezért rendszeresen járt konferenciákora, fórumokra. A bme.hu-nak adott interjú napján nyert sikeres felvételt a KJK Kandó Kálmán Doktori Iskolába, ahol tovább folytatja a korábban megkezdett munkát, megfogalmazása szerint „magasabb szinten és egy-egy részterület alaposabb feltérképezésével”. Fontosnak tartotta még, hogy megismerje kutatási eredményeinek ipari hasznosulását, ebből a célból fél évet töltött a Hilti Szerszám Kft. alkalmazásában az anyagtudomány fejlesztési területen; jelenleg több ipari partnerrel vesz részt kutatási projektben. Motivációjáról azt mondta: „tanárként hitelességre törekszem, amely csak ipari tapasztalatok birtokában lehetséges”.

TZS - GI

Fotó: Takács Ildikó