XXII Międzynarodowa Konferencja...

XXII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna 22nd International Scientific and Technical Conference

18–20.09.2019 Hotel Remes Sport & Spa

ul. Parkowa 48, 64-330 Opalenica, Poland www.hotelremes.pl

Organizator / Organizer

Sieć Badawcza Łukasiwicz – Instytut Obróbki Plastycznej ul. Jana Pawła II nr 14, 61-139 Poznań

tel. +48 61 657 05 55, e-mail: [email protected] www.inop.poznan.pl www.kontech.info.pl

KOMITET ORGANIZACYJNY / ORGANIZATION COMMITTEE

Stanisław Ziółkiewicz Przewodniczący / Chairman

Jacek Borowski Dariusz Garbiec Marcin Lijewski

Małgorzata Słodzinka Ewa Szymańska

Marcin Tomkowiak

PATRONAT HONOROWY / HONORARY PATRONAGE

Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego

Minister of Science and Higher Education

Ministerstwo Przedsiębiorczości i Technologii

Ministry of Entrepreneurship and Technology

PARTNERZY WYDARZENIA / EVENT PARTNERS

ITA spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. k. ul. Poznańska 104, Skórzewo, 60-185 Poznań

www.ita-polska.com.pl tel.: +48 61 222 58 00, e-mail: [email protected]

Fabryka Armatur „Swarzędz” sp. z o.o. ul. Świerkowa 27, Rabowice, 62-020 Swarzędz

www.fa-swarzedz.com.pl tel.: +48 61 895 29 00, e-mail: [email protected]

Albatros Aluminium Sp. z o.o. ul. Czartoria 1/27, 61-102 Poznań

www.albatros-aluminium.com tel.: +48 61 853 35 50

e-mail: [email protected]

SEKRETARIAT KONFERENCJI / SECRETARIAT OF THE CONFERENCE

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej ul. Jana Pawła II nr 14, 61-139 Poznań

tel. +48 61 657 05 55 w. 228, 229 e-mail: [email protected]

RAMOWY PROGRAM KONFERENCJI

CONFERENCE FRAMEWORK PROGRAMME

ŚRODA 18.09.2019 / WEDNESDAY 18.09.2019

12.00–15.30 Rejestracja Uczestników / Registration of Participants

13.30–15.30 Obiad, kawa / Lunch, coffee

15.30–17.30 Sesja plenarna I / Plenary session I Sala konferencyjna Lech Poznań / Lech Poznań conference room

17.30–18.30 Sesja plakatowa (przerwa kawowa) / Poster session (coffee break) Sala konferencyjna Manchester United / Manchester United conference room

19.00–24.00 Kolacja grillowa / Barbecue dinner Altana grillowa / Barbecue house

CZWARTEK 19.09.2019 / THURSDAY 19.09.2019

10.00–12.00 Sesja plenarna II / Plenary session II Sala konferencyjna Lech Poznań / Lech Poznań conference room

12.00–12.30 Przerwa kawowa / Coffee break

12.30–13.50 Sesja plenarna III / Plenary session III Sala konferencyjna Lech Poznań / Lech Poznań conference room


16.00–18.30 Sesja Jubileuszowa / Jubilee Session Sala konferencyjna Lech Poznań / Lech Poznań conference room

19.30–24.00 Uroczysta kolacja / Solemn dinner Sala bankietowa Champions League / Champions League banquet hall

PIĄTEK 20.09.2019 / FRIDAY 20.09.2019

10.00–11.20 Sesja plenarna IV / Plenary session IV Sala konferencyjna Lech Poznań / Lech Poznań conference room


środa, 18.09.2019 Wednesday, 18.09.2019 15.30–17.30 15.30–17.30 Sala konferencyjna Lech Poznań Lech Poznań conference room

SESJA PLENARNA I / PLENARY SESSION I Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Sergey Lezhnev – Rudny Industrial Institute, Rudny, Kazakhstan Prof. Magdalena Barbara Jabłońska – Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology,

Katowice, Poland)

15.30–15.50 – Nowe metody uzyskiwania struktur ultradrobnych poprzez duże odkształcenia plastyczne (SPD) New technologies to obtain materials with ultrafine-grained structure by Severe Plastic Deformation Dr Evgeniy Panin Karaganda State Industrial, University, Temirtau, Kazakhstan 15.50–16.10 – Wpływ procesu powtarzalnej obróbki plastycznej na własności mechaniczne stopu AlMg3 Influence of Severe Plastic Deformation process on mechanical properties AlMg3 alloy

Prof. Stanislav Rusz VŠB – Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic 16.10–16.30 – Przełom ciągliwy metali w stanach wieloosiowych naprężeń izotermicznych Ductile failure of metals under isothermal multiaxial stress states Prof. Jindřich Petruška Brno University of Technology, Brno, Czech Republic 16.30–16.50 – Mechanizmy rozpylania aerozolu na zimno i rozwój przyszłych zastosowań Aerosol cold spray mechanisms and development of future applications

Prof. Volf Leshchynsky University of Windsor, Windsor, Canada 16.50–17.10 – Budowa nowej walcarki typu radial shear poprzez symulacyjne modelowanie Construction of a new radial shear mill by the simulation modeling

Dr Elmira Tussupkaliyeva Satbayev Kazakh National Technical University, Almaty, Kazakhstan 17.10–17:30 – Problemy i rozwiązania w zakresie skalowania technologii spiekania wspomaganego polem elektrycznym Problems and solutions at upscaling of Field Assisted Sintering Technique Prof. Alexander Laptev Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Energy and Climate Research, Jülich, Germany

czwartek, 19.09.2019 Thursday, 19.09.2019 10.00–12.00 10.00–12.00 Sala konferencyjna Lech Poznań Lech Poznań conference room

SESJA PLENARNA II / PLENARY SESSION II Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Stanislav Rusz – VŠB – Technical University of Ostrava, Czech Republic Dr inż. Dariusz Garbiec – Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

10.00–10.20 – Perspektywy i zastosowanie metody Dual Flow Cold Spray Dual Flow Cold Spray prospects and application Prof. Roman Maev University of Windsor, Windsor, Canada 10.20–10.40 – Zastosowanie metod optycznych do kontroli topografii powierzchni The use of optical methods for surface topography inspection Prof. Maxence Bigerelle Université Polytechnique des Hauts-de-France, Valenciennes, France 10.40–11.00 – Strukturalne aspekty odkształcenia plastycznego materiałów w procesach SPD Microstructural evolution and mechanical properties of ultra-low carbon steel after SPD process

Prof. Magdalena Barbara Jabłońska Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland) 11.00–11.20 – Porównanie wytrzymałości słupków B wykonanych ze stopu aluminium 7075 i ze stali Mn22B5 Comparison of strength of B poles made of 7075 alumnium alloy and Mn22B5 steel Prof. Zbigniew Gronostajski Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland) 11.20–11.40 – Odkształcanie w procesie ciągłego wyciskania na kole (CRE) stopu magnezu AZ31 Deformation in the Continuous Rotary Extrusion process magnesium alloy AZ31 Dr inż. Wojciech Szymański Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich, Skawina (Łukasiewicz Research Network – Institute of Non-Ferrous Metals in Gliwice, Light Metals Division, Skawina, Poland) 11.40–12.00 – Technologia wytwarzania drobnoziarnistych stali bainitycznych o wysokiej wytrzymałości i udarności Charpy-V w niskich temperaturach Production technology of low carbon bainitic steel with improved Charpy-V toughness fracture

Prof. Roman Kuziak Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica, Gliwice (Łukasiewicz Research Network – Institute for Ferrous Metallurgy, Gliwice, Poland)


SESJA PLENARNA III / PLENARY SESSION III Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Roman Kuziak – Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica, Gliwice (Łukasiewicz Research Network – Institute for Ferrous Metallurgy, Gliwice, Poland) Prof. Henryk Dyja – Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

12.30–12.50 – Zastosowanie metody druku do wspomagania projektowania kucia matrycowego i planowania zabiegu rekonstrukcji żuchwy Additive manufacturing assisting the design of closed – die forgings and planning and performing the reconstruction of the mandible

Prof. Stefan Szczepanik AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland) 12.50–13.10 – Wytwarzanie i właściwości płytek o strukturze ultradrobnoziarnistej Processing and properties of ultrafine grained plates Prof. Małgorzata Lewandowska Politechnika Warszawska, Warszawa (Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland) 13.10–13.30 – Własności wytrzymałościowe i struktura stopu CuCrZr poddanego niskotemperaturowemu wyciskaniu metodą KOBO i obróbce cieplnej Strength properties and structure of CuCrZr alloy subjected to low- temperature KOBO extrusion and heat treatment

Dr inż. Paweł Ostachowski AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland) 13.30–13.50 – Niskotemperaturowy proces wyciskania metodą KOBO trudnoodkształcalnych stopów lekkich w postaci frakcji rozdrobnionych i litych Low-temperature KOBO extrusion of hardly-deformable light alloys in the form of fine fractions and bulk objects

Prof. Włodzimierz Bochniak Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)


SESJA JUBILEUSZOWA / JUBILEE SESSION Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Zbigniew Gronostajski – Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland) Prof. Eugeniusz Hadasik – Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

16.00–16.30 – Transformacja cyfrowa w kierunku „Przemysłu 4.0” Digital transformation into “Industry 4.0”

Krzysztof Zaręba Ministerstwo Przedsiębiorczości i Technologii, Warszawa (Ministry of Entrepreneurship and Technology, Warsaw, Poland) 16.30–16.50 – Metrologiczne podejście do Przemysłu 4.0 Metrological approach to Industry 4.0 Prof. Christopher A. Brown Worcester Polytechnic Institute, Worcester, USA 16.50–17.10 – Kształtowanie aluminiowych łączników do zastosowań w budowie nadwozi pojazdów specjalnych Forming aluminium connectors for the construction of special vehicle bodies Mgr inż. Szymon Szkudelski Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland) 17.10–18.30 – 70 lat ŁUKASIEWICZA – Instytutu Obróbki Plastycznej (podziękowania i gratulacje) 70 years of ŁUKASIEWICZ – Metal Forming Institute (thanks and congratulations) Dr inż. Stanisław Ziółkiewicz Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

piątek, 20.09.2019 Friday, 20.09.2019 10.00–11.20 10.00–11.20 Sala konferencyjna Lech Poznań Lech Poznań conference room

SESJA PLENARNA IV / PLENARY SESSION IV Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Włodzimierz Bochniak – Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland) Dr inż. Piotr Siwak – Usługi Ślusarskie, Sieroszewice (Usługi Ślusarskie, Sieroszewice, Poland)

10.00–10.20 – Właściwości mechaniczne i biologiczne powłok HA/CuNp otrzymywanych metodą próżniowego natryskiwania Mechanical and biological properties of HA/CuNp coatings obtained by the method of vacuum spraying

Dr inż. Joanna Sulej-Chojnacka Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland) 10.20–10.40 – Materiały kompozytowe na bazie tytanu o wysokiej twardości i odporności na zużycie wytwarzane metodą SPS Composite materials based on titanium with high hardness and wear resistance

produced by SPS

Dr inż. Dariusz Garbiec Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland) 10.40–11.00 – Kształtowanie cienkościennych profili o zmiennym przekroju z zastosowaniem podgrzewania laserem diodowym Forming of thin walled profiles with variable cross section with the application of diode laser heating

Mgr inż. Marcin Majewski Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland) 11.00–11.20 – Opracowanie mikroprocesoroego układu sterowania nową walcarką typu radial-shift do wytłaczania prętów i drutów z metali i stopów Development of a microprocessor control system of a new radial-shift mill for pressing bars and wires from metals and alloys

Prof. Serik Akimovich Mashekov Satbayev Kazakh National Technical University, Almaty, Kazakhstan

KOMITET NAUKOWY / SCIENTIFIC COMMITTEE Przewodniczący / Chairman Prof. Henryk Dyja Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland) Prof. Leopold Berkowski Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Włodzimierz Bochniak Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Zbigniew Gronostajski Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland)

Prof. Eugeniusz Hadasik Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Prof. Andrzej Korbel Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Alexander Laptev Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute for Energy and Climate Research, Jülich, Germany

Prof. Stanisław Legutko Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland)

Prof. Volf Leshchynsky University of Windsor, Windsor, Canada

Prof. Małgorzata Lewandowska Politechnika Warszawska, Warszawa (Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland)

Prof. Michał Libera Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland)

Prof. Roman Maev University of Windsor, Windsor, Canada

Prof. Jindřich Petruška Brno University of Technology, Brno, Czech Republic

Prof. Stanislav Rusz VŠB – Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic

Prof. Tadeusz Telejko AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

SPIS TREŚCI / CONTENTS

CZĘŚĆ 1. REFERATY / PART 1. PAPERS 18

1. E. Panin Nowe metody uzyskiwania struktur ultradrobnych poprzez duże odkształcenia plastyczne (SPD) New technologies to obtain materials with ultrafine-grained structure by Severe Plastic Deformation

18

18

2. S. Rusz, P. Snopiński, O. Hilser, R. Zabystrzan, J. Svec, V. Mares Wpływ procesu powtarzalnej obróbki plastycznej na własności mechaniczne stopu AlMg3 Influence of Severe Plastic Deformation process on mechanical properties AlMg3 alloy

20

20

3. J. Petruška, F. Šebek, P. Kubík Przełom ciągliwy metali w stanach wieloosiowych naprężeń izotermicznych Ductile failure of metals under isothermal multiaxial stress states

22 22

4. V. Leshchynsky

Mechanizmy rozpylania aerozolu na zimno i rozwój przyszłych zastosowań Aerosol cold spray mechanisms and development of future applications

23 23

5. E.A. Tussupkaliyeva, Е.Z. Nugman, U.D. Angarbekov

Budowa nowej walcarki typu radial shear poprzez symulacyjne modelowanie Construction of a new radial shear mill by the simulation modeling

24 24

6. A. Laptev

Problemy i rozwiązania w zakresie skalowania technologii spiekania wspomaganego polem elektrycznym Problems and solutions at upscaling of Field Assisted Sintering Technique

32 32

7. R. Maev

Perspektywy i zastosowanie metody Dual Flow Cold Spray Dual Flow Cold Spray prospects and application

33 33

8. M. Wieczorowski, M. Bigerelle, G. LeGoic

Zastosowanie metod optycznych do kontroli topografii powierzchni The use of optical methods for surface topography inspection

34 34

9. M.B. Jabłońska

Strukturalne aspekty odkształcenia plastycznego materiałów w procesach SPD Microstructural evolution and mechanical properties of ultra-low carbon steel after SPD process

36

36

10. Z. Gronostajski Porównanie wytrzymałości słupków B wykonanych ze stopu aluminium 7075 i ze stali Mn22B5 Comparison of strength of B poles made of 7075 aluminium alloy and Mn22B5 steel

37

37

11. W. Szymański Odkształcanie w procesie ciągłego wyciskania na kole (CRE) stopu magnezu AZ31 Deformation in the Continuous Rotary Extrusion process magnesium alloy AZ31

38

38

12. R. Kuziak, R. Rozmus, H. Roelofs, L. Oberli Technologia wytwarzania drobnoziarnistych stali bainitycznych o wysokiej wytrzymałości i udarności Charpy-V w niskich temperaturach Production technology of low carbon bainitic steel with improved Charpy-V toughness fracture

40

40

13. S. Szczepanik Zastosowanie metody druku do wspomagania projektowania kucia matrycowego i planowania zabiegu rekonstrukcji żuchwy Additive manufacturing assisting the design of closed - die forgings and planning and performing the reconstruction of the mandible

42

42

14. M. Lewandowska, M. Orłowska, M. Ciemiorek, L. Olejnik Wytwarzanie i właściwości płytek o strukturze ultradrobnoziarnistej Processing and properties of ultrafine grained plates

43 43

15. P. Ostachowski, M. Łagoda, W. Bochniak, S. Ziółkiewicz

Własności wytrzymałościowe i struktura stopu CuCrZr poddanego niskotemperaturowemu wyciskaniu metodą KOBO i obróbce cieplnej Strength properties and structure of CuCrZr alloy subjected to low-temperature KOBO extrusion and heat treatment

44

44

16. W. Bochniak, Andrzej Korbel, P. Ostachowski, M. Łagoda Niskotemperaturowy proces wyciskania metodą KOBO trudno-odkształcalnych stopów lekkich w postaci frakcji rozdrobnionych i litych Low-temperature KOBO extrusion of hardly-deformable light alloys in the form of fine fractions and bulk objects

46

46

17. K. Zaręba Transformacja cyfrowa w kierunku „Przemysłu 4.0” Digital transformation into „Industry 4.0”

47 47

18. M. Wieczorowski, A. Pereira, T. Mathia, C. Brown

Metrologiczne podejście do Przemysłu 4.0 Metrological approach to Industry 4.0

49 49

19. J. Borowski, S. Szkudelski, D. Andrzejewski, W. Połeć, H. Dyja, M. Radaszewski

Kształtowanie aluminiowych łączników do zastosowań w budowie nadwozi pojazdów specjalnych Forming aluminium connectors for the construction of special vehicle bodies

51 51

20. J. Sulej-Chojnacka, V. Leschynsky, A. Bajek, J. Borowski

Właściwości mechaniczne i biologiczne powłok HA/CuNp otrzymywanych metodą próżniowego natryskiwania Mechanical and biological properties of HA/CuNp coatings obtained by the method of vacuum spraying

52

52 21. D. Garbiec, V. Leshchynsky

Materiały kompozytowe na bazie tytanu o wysokiej twardości i odporności na zużycie wytwarzane metodą SPS Composite materials based on titanium with high hardness and wear resistance produced by SPS

54

54

22. T. Gądek, Ł. Nowacki, M. Majewski Kształtowanie cienkościennych profili o zmiennym przekroju z zastosowaniem podgrzewania laserem diodowym Forming of thin walled profiles with variable cross section with the application of diode laser heating

56

56

23. S.A. Mashekov, A.S. Mashekova, U.D. Angarbekov Opracowanie mikroprocesoroego układu sterowania nową walcarką typu radial-shift do wytłaczania prętów i drutów z metali i stopów Development of a microprocessor control system of a new radial-shift mill for pressing bars and wires from metals and alloys

58

58

CZĘŚĆ 2. SESJA PLAKATOWA / PART 2. POSTER SESSION 64

1. T. Bajor, M. Kwapisz, M. Krakowiak, A. Kawałek, H. Jurczak Analiza numeryczna parametrów wyciskania kształtowników ze stopu aluminium serii 6XXX Numerical analysis of the extrusion parameters of the process in profiles extruded from 6XXX-series aluminium alloys

64

64

2. S. Lezhnev Badanie technologii materiałów ultradrobogatych do wykorzystania jako materiały w energetyce jądrowej Study of technology for ultrafine-grained materials for usage as materials in nuclear power

66

66

3. J. Borowski, M. Chruściński, S. Szkudelski, D. Andrzejewski Bezodpadowa technologia kształtowania elementów armatury wody pitnej z bezołowiowych stopów miedzi Flashless forging of lead-free copper-base drinking-water fittings

68 68

4. J. Sulej-Chojnacka, V. Leshchynsky, J. Borowski

Kompleksowe opracowanie i przygotowanie do wdrożenia nowatorskich rozwiązań implantów w leczeniu zwierząt, narzędzi chirurgicznych do ich implantologii oraz chirurgicznych nici biodegradowalnych dla weterynarii Comprehensive development and preparation for the implementation of innovative implant solutions in the treatment of animals, surgical instruments for their implantology and biodegradable surgical thread for veterinary medicine

70

70

5. J. Borowski, S. Szkudelski, D. Andrzejewski, W. Połeć, H. Dyja, M. Radaszewski

Kształtowanie łączników do wyciskanych paneli montażowych stosowanych w zabudowie pojazdów specjalnych Forming connectors for extruded mounting panels used in special vehicles construction

72

72

6. J. Stodolny Nanocząstki cementytu i ich wpływ na własności stali C45 Fe3C nanoparticles and their effect on C45 steel properties

73 73

7. T. Gądek, Ł. Nowacki, H. Jurczak

Opracowanie technologii wytwarzania belki konstrukcji nośnej dla pojazdów ciężarowych i transportu kolejowego Elaboration of the technology of manufacturing the supporting structure beam for goods vehicles and railway transport

75

75

8. P. Siwak, D. Garbiec Spiekane iskrowo-plazmowo węgliki spiekane WC-5Co – wytwarzanie i właściwości Spark plasma sintered WC-5Co cemented carbides – production and properties

77

77

9. A. Krawczyk, S. Polak, J. Borowski, T. Gądek, T. Drenger, M. Majewski Unikatowy pierścień stalowy specjalnego przeznaczenia o regulowanych właściwościach eksploatacyjnych The unique special purpose steel ring with adjustable operating properties

79 79

10. P. Figiel, A. Biedunkiewicz, W. Biedunkiewicz, D. Garbiec

Wpływ molibdenu i węgla na właściwości kompozytów (Ti,Mo)C/Ti otrzymywanych metodą plazmowego spiekania iskrowego (SPS) Influence of molybdenum and carbon content on the properties of (Ti,Mo)C/Ti composites obtained by spark plasma sintering (SPS)

81

81

11. E. Hadasik Wpływ stopnia przerobu plastycznego na strukturę i właściwości mechaniczne stali konstrukcyjnych Structure and mechanical properties of rolled bars from steel

83 83

12. A. Kawałek, T. Bajor, S. Sawicki, J. Borowski

Wpływ warunków odkształcenia na własności reologiczne stopu Al serii 6XXX The effect of deformation conditions on the rheological properties of the 6XXX series Al alloy

84

84

13. K. Remsak Wpływ złomu obiegowego stopów magnezu na strukturę i własności profili wyciskanych ze stopu AZ61 Influence of magnesium scrap on AZ61 alloy extrusions

86 86

14. W. Szymański Wyciskanie metodą CRE drutów ze stopu AlSi7 o średnicy 2 mm CRE extrusion of AlSi7 alloy wires with a diameter of 2 mm

87 87

15. M. Lijewski, S. Ziółkiewicz

Wykorzystanie modułowych systemów podawania i mieszania materiałów proszkowych na przykładzie linii technologicznej do wytwarzania katod w bateriach termicznych wraz z systemem eksperckim doboru modułów i parametrów pracy The use of modular systems for feeding and mixing powder materials on the example of a technological line for the production of cathodes in thermal batteries together with an expert system for the selection of modules and work parameters

88

88

16. M. Łagoda, W. Bochniak, A. Korbel, P. Ostachowski Wytwarzanie i własności nanoziarnistych wyrobów z tytanu (Grade 2) Production and properties of nano-grain titanium products (Grade 2)

90 90

17. M. Gąsiorkiewicz, M. Bączek, S. Szkudelski, W. Woźniak, S. Ziółkiewicz

Zautomatyzowane stanowisko do automatycznego prostowania smukłych wyrobów drążonych Automated device for automated straightening of slim hollow products

91 91

NOTATKI / NOTES 93

XXII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna KONTECH 22nd International Scientific and Technical Conference KONTECH

Poznań–Opalenica, 18–20.09.2019

18

CZĘŚĆ 1. REFERATY / PART 1. PAPERS

Evgeniy Panin Karaganda State Industrial University, Temirtau, Kazakhstan

Nowe metody uzyskiwania struktur ultradrobnych poprzez duże odkształcenia plastyczne (SPD)

New technologies to obtain materials with ultrafine-grained

structure by severe plastic deformation

Streszczenie

Tworzenie nowych materiałów konstrukcyjnych o nowych, unikalnych właściwościach metalu pozostaje jednym z pilnych zadań współczesnego materiałoznawstwa. W praktyce możliwe jest poprawienie właściwości istniejących materiałów konstrukcyjnych poprzez rozdrobnienie ich struktury do stanu ultradrobnego. W chwili obecnej jednym z obiecujących sposobów uzyskania ultradrobnej struktury jest metoda stosowania dużego odkształcenia plastycznego (SPD). Większość obecnie istniejących metod realizacji SPD nie zostało wykorzystanych w realnym sektorze prze-mysłowym ze względu na istniejącą w tej metodzie odkształcania wadę, którą jest dyskrecja, tj. niezdolność do przetwarzania produktów o stosunkowo dużej długości i potrzeba dużej liczby cykli przetwarzania. Ten fakt determinuje ekonomiczny brak przydatności wprowadzenia tej metody do produkcji. Aby rozwiązać problem wprowadzenia technologii produkcji materiałów o strukturze ultradrobnej metodami dużej deformacji plastycznej (SPD), opracowano szereg po-łączonych technologii odkształcania, pozwalających na uzyskanie prętów o przekroju prostokąt-nym i kołowym z metali żelaznych i nieżelaznych o strukturze ultradrobnej . Procesy te obejmują następujące procesy łączone: walcowanie – wytłaczanie przez kanał kątowy (ECA), walcowanie skośne – wytłaczanie przez kanał kątowy (ECA). W wyniku licznych badań laboratoryjnych, w celu zbadania wpływu proponowanych metod odkształcania na ewolucję mikrostruktury różnych mate-riałów konstrukcyjnych i zmiany ich właściwości, udowodniono, że połączone procesy walcowania – wytłaczania przez kanał kątowy (ECA) i walcowania skośnego – wytłaczania przez kanał kątowy (ECA) mają niezaprzeczalne zalety w porównaniu z konwencjonalnym odkształcaniem przyrostowym w kanale kątowym, zarówno pod względem intensywniejszego rozdrabniania ziarna, jak i wyż-szych właściwości mechanicznych odkształcalnego metalu w jednym cyklu deformacji, a także pod względem możliwości uzyskania długich wytłoczek. Wdrożenie i wprowadzenie do użytku przemysłowego proponowanych procesów łączonych pozwoli na uzyskanie wysokiej jakości prostokątnego i okrągłego pręta poprzez ciągłe wytłaczanie w wymaganej objętości i bez zna-czących kosztów energii i pracy.



19

Abstract

Creation of new structural materials with new unique properties of metal remains one of the urgent tasks of modern materials science. In practice, it is possible to improve the properties of existing structural materials by grinding their structure to an ultra-fine-grained state. At the moment, one of the promising ways to obtain an ultra-fine-grained structure is the method of severe plastic deformation (SPD). Most of the currently existing methods of implementation of the SPD have not been used in the real industrial sector due to the existing in this method of deformation of the disadvantage, which is the discreteness, i.e. the inability to process products of relatively long length and the need for a large number of processing cycles. And this determines the economic inexpediency of the introduction of this method in production. To solve the problem of introduction of the techno-logy of production of ultra-fine-grained materials by methods of severe plastic deformation (SPD), we have developed a number of combined technologies of deformation, allowing to obtain rods of rectangular and circular cross-section of ferrous and non-ferrous metals with ultra-fine-grained structure. These processes include the following combined processes: “rolling – ECA-pressing”, “screw rolling – ECA-pressing”. As a result of numerous laboratory studies, to study the effect of the proposed methods of deformation on the evolution of the microstructure of various structural materials and change their properties, it was proved that the combined processes of “rolling – ECA-pressing” and “screw rolling – ECA-pressing” have undeniable advantages over conventional equal-channel angular pressing, both in terms of more intensive grinding of grain and higher mechanical characteristics of the deformable metal in one cycle of deformation, and in terms of the possibility of obtaining long blanks. Implementation and bringing to industrial use of the proposed combined processes will allow to obtain a high-quality rectangular and round bar by means of continuous pressing in the required volume and without significant energy and labor costs.



20

S. Rusz1), P. Snopiński2), O. Hilser1), R. Zabystrzan2), J. Svec1), V. Mares1) 1)VŠB-Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic

2)Politechnika Śląska, Gliwice (Silesian University of Technology, Gliwice, Poland)

Wpływ procesu powtarzalnej obróbki plastycznej na własności mechaniczne stopu AlMg3

Influence of Severe Plastic Deformation process

on mechanical properties AlMg3 alloy

Streszczenie

Badania nad technologią produkcji materiałów z UFG strukturą oraz nanomateriałów są obecnie prowadzone przez wiele stanowisk naukowych i badawczych krajów uprzemysłowionych. Sprawdza się kilka metod procesów technologicznych, ich wpływ na mikrostrukturę materiału i powiązane własności mechaniczne. Wszystkie badania związane z tymi technologiami znajdują się w stanie badań podstawowych i stosowanych, a ich możliwość wprowadzenia do praktyki przemysłowej w wybranych gałęziach produkcji przemysłowej jest weryfikowana. Zunifikowanym trendem prac rozwojowych, niezależnie od monitorowanej technologii, jest optymalizacja procesu w celu uzyskania jak największych rozmiarów przetwarzanego materiału, w połączeniu z możliwością zastosowania badanej technologii w praktyce – ciągły proces produkcyjny. Ten kierunek jest nie tylko logiczny, ale wysoce pożądany, jeśli materiały z UFG strukturą mają mieć szersze zastosowanie. Nowo opracowaną metodą podwyzszenia własności mechanicznych blach bez zmiany ich roz-miarów w trakcie obróbki plastycznej, jest metoda DRECE (wyciskanie z podwójnym walcem przycisku). Urządzenie do wyciskania taśmy blachy przy użyciu metody DRECE zostało opracowane w VŠB – Uniwersytetem Technicznym w Ostravie. Opiera się na wyciskaniu taśmy blachy metalu przez urządzenie formujące. Urządzenie do formowania metodą DRECE składa się z sekcji wlotowej, głównego wałka podającego i dwóch ciśnieniowych siłowników hydraulicznych (z przodu iz tyłu urządzenia) z regulacją siły nacisku – pierwszego walca na wlocie i drugiego usytuowanego przed strefą odkształcenia oraz dzielonego narzędzia formującego. Następnie składa się również z adaptera, skrzyni biegów Nord z silnikiem elektrycznym, sprzęgła wielopłytkowego, śruby regulacyjnej do określania odstępu między narzędziami formującymi, dolnych i górnych uchwytów narzędzi for-mujących, wsporników bocznych i wysuwalnych szczęk hydraulicznych (rys. 1). Celem jest osiąg-nięcie rozdrobnienia ziarna, dalszy wzrost własności mechanicznych (zwłaszcza granicy plastycz-ności Re) przy zachowaniu niezbędnej plastyczności (A80, 100) w procesie wielokrotnego odkształ-cania plastycznego (SPD). Wytłaczanie arkusza blachy ze stopu AlMg3 o wymiarach 58 mm (sze-rokość) x 2 mm (grubość) x 1000 mm (długość) zostało zweryfikowane doświadczalnie. Oceniono wpływ procesu SPD na zwiększenie właściwości mechanicznych stopu AlMg3 i osiągniętej struktury.

Rys. 1. Urządzenie formujące



21

Abstract

Research on the production technology of materials with UFG structure and nanomaterials is currently being conducted by many scientific and research centers in industrialized countries. Several methods of technological processes are being tested, and their impact on the material’s microstruc-ture and associated mechanical properties is being checked. All research on these technologies are at the stage of basic and applied tests, and the possibility of introducing them into industrial practice in selected branches of industrial production is being verified. A unified trend of development work, regardless of the monitored technology, is process optimization for the purpose of obtaining the greatest possible sizes of processed material, in combination with the possibility of applying the tested technology in practice - in a continuous production process. This direction is not only logical, but highly desirable, if materials with UFG structure are to have broader applications. A newly developed method for raising the mechanical properties of sheets without changing their size over the course of metalworking is the DRECE method (Dual Rolls Equal Channel Extrusion). The machine for extruding a ribbon of sheet using the DRECE method was developed at VŠB – Technical University of Ostrava. It is based on extrusion of a ribbon of metal sheet by the forming machine. The machine for DRECE forming consists of the inlet section, main feed roll and two pressurized hydraulic actuators (on the front and back of the machine) with pressing force adjustment - of the first roll on the inlet and the second roll situated before the deformation zone, as well as of the sectional forming tool. It also consists of an adapter, Nord gearbox with electrical motor, multiple-plate clutch, adjustment screw for determining the distance between forming tools, lower and upper grips of forming tools, side brackets and extendable hydraulic jaws, (see figure 1). The goal is to achieve grain refinement, further growth of mechanical properties (particularly yield strength Re) while maintaining the indispensable plasticity (A80, 100) in the process of repeated severe plastic deformation (SPD). Extrusion of a sheet of AlMg3 alloy with dimensions of 58 mm (width) x 2 mm (thickness) x 1000 mm (length) was experimentally verified. The influence of the SPD process on improvement of the mechanical properties of AlMg3 alloy and the obtained structure was evaluated.

Fig. 1. Forming machine



22

Jindřich Petruška, František Šebek, Petr Kubík Brno University of Technology, Brno, Czech Republic

Przełom ciągliwy metali w stanach wieloosiowych naprężeń izotermicznych

Ductile failure of metals under isothermal multiaxial stress states

Streszczenie

Przełom ciągliwy odgrywa istotną rolę w wielu dziedzinach przemysłu. W celu uchwycenia wielo-osiowych stanów naprężeń zaproponowano zaawansowane modele, jak również inne efekty, takie jak tempo odkształcania, temperatura, promieniowanie i inne. Na konferencji zostanie przedsta-wione nowe kryterium przełomu ciągliwego oraz zilustrowana jego kalibracja i charakterystyka. Kryterium KHPS2 może uwzględniać wieloosiowe stany naprężeń, z wyznaczeniem obszaru odcięcia, w którym nie gromadzi się żadne uszkodzenie i nie dochodzi do pęknięcia. Wykazano, że obszar odcięcia jest ważną cechą i może mieć znaczący wpływ na wyniki. Ponadto przyjęto niekwadratowe kryterium uplastycznienia wraz z nieliniową akumulacją uszkodzeń w celu śledzenia złożonych reakcji materiałowych na ścieżki obciążeń nieproporcjonalnych. Tak wszechstronny model musi być starannie skalibrowany, w związku z czym zaprojektowano próbki w celu osiągnięcia różnych stanów naprężeń. Następnie, do analizy różnych operacji technologicznych, takich jak wykrawanie lub gięcie, w celu przewidywania inicjacji pęknięcia i jego rozprzestrzeniania się w walcowanym na zimno stopie aluminium 2024-T351 zastosowano podejście oparte na kontynualnym modelu pękania. Stwierdzono, że proponowany model sprzężonych uszkodzeń i plastyczności jest gotowy do symulacji skomplikowanych uszkodzeń za pomocą wyraźnego kodu elementów skończonych i podprocedur użytkownika w programie Abaqus. Samo pęknięcie zostało zrealizowane za pomocą tzw. techniki usuwania elementów. Nawet jeśli wszystkie przykłady ograniczały się do warunków izotermicznych w temperaturze pokojowej, podejście to można łatwo rozszerzyć na nieizotermiczne temperatury podwyższone.

Abstract

The ductile failure plays a vital role in many fields of industry. Advanced models have been proposed to capture the multiaxial stress states as well as other effects, like the strain rate, temperature, radiation and more. Novel ductile fracture criterion will be presented at the conference and its calibration and performance will be illustrated. The KHPS2 criterion can accommodate multiaxial stress states, having a cut-off where no damage accumulates and no fracture takes place. It was revealed that the cut-off region is an important feature and might influence the results significantly. In addition to that, a non-quadratic yield criterion along with a non-linear damage accumulation was adopted in order to follow a complex material response to non-proportional loading paths. Such a versatile model has to be calibrated carefully, so various specimens were designed in order to reach different stress states. Then, the continuum damage mechanics approach was applied to analysis of various technological operations like punching or bending to predict the crack initiation and its propagation in the cold-rolled aluminium alloy 2024-T351. It was found that the proposed model of coupled damage plasticity is ready to simulate complicated failures by means of the explicit finite element code and user subroutines in Abaqus. The failure itself was realized by the so-called element deletion technique. Even though all the examples were limited to isothermal conditions at the room temperature, the approach can be easily extended for non-isothermal elevated temperatures.



23

Volf Leshchynsky Institute for Diagnostic Imaging Research, University of Windsor, Canada

Mechanizmy rozpylania aerozolu na zimno i rozwój przyszłych zastosowań

Aerosol cold spray mechanisms and development of future applications

Streszczenie

Natryskiwanie na zimno jest innowacyjną technologią nakładania materiałów w stanie stałym. Proszki osadzone w wyniku natryskiwania na zimno nie ulegają stopieniu przed lub po uderzeniu w podłoże. To właśnie ta cecha sprawia, że natryskiwanie na zimno nadaje się do osadzania szero-kiej gamy materiałów, najczęściej stopów metali, ale także ceramiki i kompozytów. Do nanoszenia powłok ceramicznych zastosowano nową metodę aerozolowego natryskiwania na zimno w połą-czeniu ze spiekaniem iskrowo-plazmowym. Podczas gdy technologia natryskiwania aerozolowego na zimno dojrzewała w ciągu ostatniej dekady, złożony wpływ parametrów osadzania ceramiki na strukturę i właściwości jest niejasny. Modelowanie fizyczne procesu umożliwia lepsze zrozu-mienie podstawowych parametrów procesu natryskiwania aerozolowego na zimno. W niniejszym pracy urządzenie do aerozolowego natryskiwania na zimno jest wykorzystywane do badania procesu natryskiwania w powiązaniu z następującym po nim spiekaniem. Określanie i walidacja mechanizmów tworzenia struktury powłoki ceramicznej hydroksyapatytu odbywa się w procesie spiekania iskorowo-plazmowego powłok hydroksyapatytu.

Abstract

Cold spraying is an innovative coating technology to deposit materials in the solid state. Powders deposited by cold spraying do not undergo melting before or upon impacting the substrate. It is this feature which makes cold spraying suitable for depositing a wide variety of materials, most commonly metallic alloys, but also ceramics and composites. The new method of aerosol cold spraying combined with spark plasma sintering has been used to apply ceramic coatings. While aerosol cold spray techno-logy has matured during the last decade, the complex effects of the ceramic deposition parameters on the structure and properties are unclear. Physical modeling of the aerosol cold spray process enables better fundamental understanding of the basic parameters of the aerosol cold spray process. In this article, an aerosol cold spray device is used to examine the aerosol cold spray process in association with following sintering. Determining and validating the hydroxyapatite ceramic coating structure formation mechanisms are made at aerosol cold spray–spark plasma sintering of hydroxy-apatite coatings.



24

Elmira Adietovna Tussupkaliyeva, Erik Zeinelovich Nugman, Ulan Dauletkhanovic Angarbekov Satbayev Kazakh National Technical University, Almaty, Kazakhstan

Budowa nowej walcarki typu radial shear poprzez symulacyjne modelowanie

Construction of a new radial shear mill by the simulation modeling

Referat

Obecnie spektrum oprogramowania do wirtualnego modelowania i analizy inżynieryjnej uległo znacznemu rozszerzeniu [1]. Opracowujący udoskonalają te systemy w celu rozwiązywania bardziej skomplikowanych problemów, na przykład nieliniowych, wieloczynnikowych i wielo-kryteriowych dynamicznych procesów formowania metalu.

Do rozwiązania tych zadań wykorzystano uniwersalne systemy CAE tzw. klasy „ciężkiej” (MSC Marc, ANSYS itp.), za pomocą których projektowane są konstrukcje i urządzenia technolo-giczne do różnych celów, przeznaczone do obliczeń wytrzymałościowych i odkształceniowych [2]. Jednocześnie zastosowanie „ciężkich” systemów CAE do rozwiązywania różnych zadań technologicznych jest problematyczne ze względu na wysokie wymagania w zakresie zasobów dla kompleksu programowo-sprzętowego, potrzebę wysoko wykwalifikowanej i specjalistycznej wiedzy użytkownika, złożoność i czas trwania tworzenia takich systemów dla konkretnego zadania.

W chwili obecnej proponuje się walcarkę typu radial shear (RSM) o nowej konstrukcji [3]. Walcarka ta jest kompleksem urządzeń do walcowania i ogrzewania, gdzie przez połączenie skośnego walcowania na gorąco na RSM i wytłaczania, uzyskiwane są pręty o małych średnicach lub druty z metali żelaznych lub nieżelaznych o drobnoziarnistej strukturze. RSM do ciągłego wytłaczania prętów i drutów zawiera główny napęd, klatkę roboczą, kasetę z walcem roboczym i matrycę wytłaczania. Trójwalcowa klatka robocza RSM składa się ze stojaka, w otworze którego montowane są zespoły walców roboczych po katem 120°. Walce robocze są montowane na poduszkach, moment obrotowy, jest przekazywany przez wrzeciona z silników elektrycznych. Klatki nowej walcarki są zaprojektowane z możliwością usytuowania walców pod różnymi kątami do osi walcowania i stycz-nego przemieszczenia względem niej na 18 mm. Walce tego RSM mają odpowiednio gładkie i śrubokształtne powierzchnie chwytania i zaciskania oraz walcowe powierzchnie kalibrowania.

Klatka robocza proponowanej walcarki jest maszyną wielokomponentową, zawierającą obrotowe walce walcujące, łożyska, stojak, mechanizmy montażowe walców, urządzenia mocujące i inne jednostki i detale. Zaprojektowanie takiej maszyny jest bardzo skomplikowanym i pracochłon-nym procesem, wymagającym dużej ilości obliczeń i pracy graficznej.

Należy zauważyć, że istniejące metody obliczania odkształceń sprężystych stojaków prowa-dzących walce robocze nie pozwalają na uwzględnienie wszystkich cech konstrukcyjnych i techno-logicznych procesu wytłaczania prętów na gorąco [1]. W tym zakresie, poprzez imitację modelowania zbadaliśmy wytrzymałość i drgania mocno obciążonych elementów nowej walcarki. Wstępne dane do obliczeń to stała postać geometryczna RSM, przyłożone do nich siły oraz warunki mocowania.

W celu obliczenia odkształcenia sprężystego i drgań silnie obciążonych elementów klatek walcarki, wybrano program analizy elementów skończonych Patran Nastran [4] i opracowano dynamiczny model komputerowy RSM. Komputerowy system modelowania Patran Nastran pozwala badać kinematykę, dynamikę mechanizmów z możliwością obliczania ugięcia, drgań, stanu naprężeń––odkształceń (VAT) i stanu cieplnego, jako pojedynczych połączeń, oraz walcarki jako całości.



25

Podczas budowy RSM w środowisku Patran Nastran, wykonano następujące operacje [1]: stworzono modele geometryczne każdego detalu i zespołu jednostek walcarki; wybrano rodzaj analizy elementów skończonych; stworzono siatkę elementów skończonych nowych detali klatki RSM; wybrano materiał części, zgodnie z ich właściwościami mechanicznymi i fizycznymi; okreś-lono właściwości reologiczne materiału; ukształtowane warunki brzegowe kinematyczne i statyczne; określono warunki współczynnika tarcia; w zależności od charakterystyki technicznej RSM i stanu stałości wielkości wtórnych, ustalono zasadę rotacji walców badanej walcarki; na podstawie metody elementów skończonych, objętościowej analizy VAT obliczono składniki tensora naprężeń, naprężeń równoważnych Misesa, a także odkształcenia sprężystego i drgań elementów obciążonych ciężarem walcarki; przedstawiono wyniki obliczeń w postaci pól rozkładu odpowiednich parametrów według objętości detali; dokonano oceny poziomu otrzymanych przemieszczeń, drgań, odkształceń sprężystych i naprężeń w objętości każdej części walcarki w stosunku do wymaganych kryteriów twardości i wytrzymałości oraz wprowadzono odpowiednie zmiany w projekcie walcarki.

Poprzez modelowanie symulacyjne w środowisku MSC Nastran powyższe wskaźniki obliczono według następującego algorytmu. W programie KOMPAS, zgodnie z rysunkami roboczymi, stwo-rzono trójwymiarowy model geometryczny każdej części i zmontowano komponenty klatki roboczej. Model został zaimportowany do preprocesora Nastran Patran z przyjętymi połączeniami kinema-tycznymi. Wybrano materiały detali, ich właściwości mechaniczne i fizyczne. Modelując obliczony schemat mechaniczny, w tym rozkład obciążeń na powierzchni walcowanego kęsa, stworzono kinematyczne i statyczne warunki brzegowe. Wykonano doprowadzenie momentu obrotowego do walców (moment obrotowy modelowano z wykorzystaniem elementów MPC typu RBE2). Korzystając z opcji Mesh Seed, zastosowano siatkę elementów skończonych o 6 i 8 węzłach obję-tościowych oraz określono wibracje i analizę VAT. Przy opracowywaniu schematu projektowego, w miejscach o spodziewanej koncentracji naprężeń wykorzystano skondensowane siatki elementów skończonych. Wiązania elastyczne pomiędzy jednostkami klatki modelowano za pomocą elementu sprężynującego CBUSH.

Stan naprężeń w silnie obciążonych elementach walcarki obliczono poprzez zastosowanie siły walcowania i udarności naprężeń termicznych. Do obliczenia parametrów energetycznych i ener-getycznych wytłaczania prętów wykorzystano kompleks oprogramowania MSC.SuperForge. Roz-proszoną siłę działającą w strefie styku na walec przyjęto według serii wyników modelowania wy-tłaczania stopu miedzi M1 i przyjęto równą maksymalnie 320 kN dla każdego walca 280 kN na osnowę.

Do obliczania walców roboczych umieścić obciążenie w postaci momentu i siły, z jaką kęs wpływa na walce. Po wszystkich operacjach ustawiania wstępnych warunków modelowania symu-lacyjnego, obliczono VAT konstrukcji walcarki.

W wyniku modelowania komputerowego uzyskano dane, za pomocą których można dokonać korekty projektu walcowni na etapie projektu. Stwierdzono, że maksymalne naprężenia zastępcze występują w szyjkach walca i stanowią 499,5 MPa. Obliczone że maksymalne wartości naprężeń zastępczych w silnie obciążonej walcu i osnowie nie przekraczają maksymalnej dopuszczalnej wartości granicznej wytrzymałości stali 9X1 (880 MPa). Naprężenia w stojaku klatki wynosiły 45 412 MPa, co jest również znacznie mniejsze niż granica wytrzymałości materiału stojaka (981 MPa dla stali St40HS).

Największe przemieszczenie pod wpływem obciążenia wynosi 0,000434 mm i występuje na szyjkach walców. Wartość ta mieści się w granicach tolerancji dla średnic prętów o średnicy do 20 mm. Dla stojaka, największe przemieszczenie jest pod obciążeniem 0,000315 mm i występuje w jego górnej części, a dla matrycy RSM to przemieszczenie jest równe 0,000093 mm.

Obliczenia elementów naprężających wykazały, że podczas walcowania na nowej walcarce, główne naprężenia rozciągające powstają głównie w szyjkach walców. Wielkość głównych naprężeń



26

maksymalnych, średnich i minimalnych w szyjkach walców roboczych nie przekracza odpowiednio 631,9, 263,8 i 69,95 MPa. Główne maksymalne naprężenia w stojaku klatki są rozciągające i nie przekraczają 26,84 MPa. Należy zwrócić uwagę, że główne i minimalne naprężenia powstające w stojaku koszyka, w większości przypadków, są ściskające i nie przekraczają odpowiednio 7,12 i – 43,97 MPa.

Wyniki modelowania komputerowego dowodzą, że klatka RSM posiada wystarczający margines bezpieczeństwa. Szacowaną twardość konstrukcji walcarki zapewniają pręty i druty o wy-miarach średnicy i wysokiej dokładności.

Należy zauważyć, że określenie maksymalnej wytrzymałości mocno obciążonych części klatki RSM przeprowadzono poprzez wytłaczanie prętów w temperaturze pokojowej. Zgodnie z pro-jektem RSM przeznaczony jest do wtłaczania prętów i drutów na gorąco. Uważa się, że podczas wytłaczania na gorąco wszystkie ciężkie części o współczynniku bezpieczeństwa 5–10 dzielonego marginesu bezpieczeństwa wytrzymają przyłożone obciążenie.

Wyniki obliczeń wykazały, że projektowane kasety z walcami roboczymi RSM mają niską twardość w płaszczyźnie poziomej. Wynika to z braku podpór w klatkach stojaka, z wyłączeniem przemieszczenia walców roboczych w płaszczyźnie poziomej, jak również z niepoziomym położeniem wrzecion napędowych walcarki. W rezultacie, nawet niewielkie odstępy pomiędzy łożyskami, podkładkami i skrzydłami stojaków, spowodowane tolerancjami przy lądowaniu i zużyciem, pro-wadzą do poziomych przemieszczeń pionowej płaszczyzny osiowej walców roboczych, tzn. walce robocze występują w niestabilnej pozycji, a ich osie mogą być wygięte. Prowadzi to do negatyw-nych konsekwencji: zwiększone siły osiowe występują w zespole walca, a wielkość szczeliny walca ulega nieprzewidywalnym wibracjom, co zmniejsza dokładność walcowania.

W wyniku obliczeń stwierdzono, że poduszki są sprężyście zdeformowane w płaszczyznach pionowych i poziomych i obracają się pod małym kątem względem osi walcowania. Elastyczne prze-mieszczenie w kierunku działania obciążenia dla poduszek znajdujących się po stronie napędowej walca jest 1,41 razy większe niż dla poduszek znajdujących się po przeciwnej stronie walca.

Wyniki obliczeń wykazały, że zastosowanie siłowników hydraulicznych do redukcji szczelin prowadzi do zmniejszenia zarówno wielkości, jak i powierzchni odkształceń sprężystych łożysk tocznych. W tym przypadku odkształcenie sprężyste łożysk waha się od 0,0008 do 0,0009 mm. Zewnętrzne pierścienie łożyska mają maksymalną deformację, podczas gdy przy spadku średnicy walców, region największego odkształcenia sprężystego łożyska przesuwa się do wewnętrznych stron szyjki walca. Jest to spowodowane zmianą schematu stosowania obciążenia w węźle RSM.

Zgodnie z przeprowadzonymi badaniami, opracowano środki na modernizację klatki RSM. Wykazano, że konieczne jest zainstalowanie hydraulicznego urządzenia ciśnieniowego w klatce w celu regulacji szczeliny między walcami roboczymi. W celu zapewnienia równomiernego rozłożenia obciążenia i wydłużenia okresu użytkowania zaproponowaliśmy wymianę łożysk. W poduszkach klatek, zamiast dwurzędowego łożyska baryłkowego, zaproponowaliśmy zastosowanie dwurzędowego łożyska stożkowego promieniowego o większej nośności. Proponowane rozwiązania projektowe zmniejszą poziom deformacji klatek.

Wiadomo, że podczas pracy RSM szczególnie niebezpieczne są oscylacje rezonansowe wy-stępujące w sytuacji, gdy zbiegają się częstotliwość własna konstrukcji i częstotliwość sił zewnętrznych. Dlatego ważne jest określenie częstotliwości występowania sił zewnętrznych. Jednym z głównych wzbudników częstotliwości rezonansowych w budowie walcarki jest częstotliwość obrotowa ro-bocza napędu walców roboczych, które rozprowadzają drgania do walcarki.

Badania wykazały, że przy wzroście prędkości walcowania, nieznaczny wzrost obciążeń dyna-micznych występuje w głównych kasetach klatek i w linii napędowej na walcarce nowego projektu. Drgania mechaniczne kaset klatki i linii napędowych stają się przyczyną występowania małych drgań.



27

Badania wykazały, że stosunkowo niewielkie wymuszone drgania pojawiają się w klatkach nowej walcarki, które są wywoływane przez zewnętrzne okresowo zmieniające się siły i prędkość walcowania.

Należy zauważyć, że chociaż niebezpieczne drgania rezonansowe nie występują w matrycy, stojaku i kasetach walców RSM, próbowano zmienić konstrukcję tej walcarki w taki sposób, aby przenieść jego naturalne częstotliwości poza zakres roboczy i oszacować drgania rezonansowe oraz uzyskać duży margines przed pojawieniem się powyżej oznaczonych wibracji. Dlatego przy projektowaniu nowej walcarki wprowadziliśmy amortyzatory hydrauliczne do mocowania matrycy i węzła walców.

Należy zauważyć, że podczas wytłaczania prętów lub drutów w proponowanym RSM, zmiana formy metalowej następuje w zmiennych warunkach odkształcenia ścinającego. W tym przypadku kęs jest skręcony wokół własnej osi, co prowadzi do ruchu każdej cząsteczki metalu w strefie odkształcenia wzdłuż spiralnej (helikoidalnej) trajektorii. Taki turbulentny ruch metalu prowadzi do intensywnego badania struktury w strefie obwodowej i centralnej kęsa. Wszystko to prowadzi do wzrostu jakości prętów lub drutów. Wnioski

1. Wykazano, że zastosowanie programu analizy elementów skończonych Patran Nastran jest skutecznym narzędziem do badania wpływu stanu naprężenie-odkształcenie i wibracji różnych walców na wytrzymałość walcarki i geometryczne wymiary walcowanego kęsa.

2. Na podstawie wyników modelowania udowodniono, że wartości naprężeń występujących w de-talach konstrukcji klatki walcarki typu radia-shear w procesie wytłaczania prętów i drutów nie przekraczają maksymalnego dopuszczalnego naprężenia.

3. Udowodniono, że podczas wytłaczania prętów i drutów na RSM, niebezpieczne drgania nie wchodzą w zakres roboczy obciążeń zewnętrznych, więc konstrukcja nowej walcarki jest dość dobra z punktu widzenia wytrzymałości na wibracje.

Literatura

[1] Mashekov S.A., Nurtazaev A.E., Nugman E.Z., Absadykov B.N., Mashekova A.S. 2018. “Simulation of Bending of Heavy-duty Components of Stands in a Five-stand Longitudinal-wedge mill”. Metallurgist 62 (1–2): 101–110.

[2] Chigarev А.V., Kravchuk А.S., Smalyuk А.F. 2004. ANSYS for engineers: Reference Guide. М: Mechanical engineering, 512 p.

[3] Patent right of RK no. 27722. Mashekov S. А., Nugman Е.Z., Alshinova А. M. and others. Device for continuous pressing of press products. Publ. 18.12.2013, bulletin. no. 12. 3 p.: ill.

[4] Kopanev D. 2010. Solving of dynamic tasks by means of MSC.Patran-Nastran. User’s Guide. М.: MSC. Software Corporation, 169 p.

Paper

At present time, the spectrum of virtual modeling and engineering analysis software systems has significantly expanded [1]. Developers improve these systems to solve more complicated problems, for example, nonlinear, multifactorial and multi-criteria dynamic processes of metal forming.

To solve these tasks, the universal CAE-systems of the so-called “heavy” class (MSC Marc, ANSYS, etc.) have been used, with the help of which equipment designs and technological equipment for various purposes are designed for strength and deformation calculations [2]. At the same time, the use of “heavy” CAE systems for solving various technological tasks is problematic due to the high resource



28

requirements to the software and hardware complex, the need of highly qualified and specialized user knowledge, the complexity and duration of setting up of such systems for a specific task.

At the present work, a radial-shear mill (RSM) of a new design is proposed [3]. This mill is a complex of rolling and heating equipment, where by combining of hot screw rolling on RSM and pressing, rods of small diameters or wires of ferrous or non-ferrous metals with a fine-grained structure are obtained. RSM for continuous pressing of rods and wires contains a main drive, a working cage, a roll knot and a press matrix. The three-rolled working cage RSM consists of a stand, in the boring of which the working rolls units through 120 ° are mounted. Working rolls are mounted on pillows, torque, which is transmitted through spindles from electric motors. The cages of the new mill are designed with the possibility of the rolls location with different angles to the axel of rolling and tangential displacement relative to it for 18 mm. The rolls of this RSM have smooth and screw-shaped gripping and crimping areas, respectively, and calibrating cylindrical areas.

The working cage of the proposed rolling mill is a multi-component machine, including rotating rolling rolls, bearings, stand, mounting mechanisms of the rolls, fastening devices and other units and details. Designing of such a machine is a very complicated and labour-consuming process, requiring a large amount of calculation and graphic work.

It should be noted that the existing methods for calculating of the elastic deformation of the stands driving working rolls do not allow to take into account all the constructional and technological features of the hot-pressing process of bars [1]. In this regard, we, by the imitating modeling investigated the strength and vibration of heavily loaded elements of the new mill. The initial data for the calculation is the solid-state geometric form of RSM, the forces applied to them and the conditions of fixing.

To calculate the elastic deformation and vibration of heavily loaded elements of the mill cages, we selected the Patran Nastran[4] finite element analysis program and developed the RSM dynamic computer model. Patran Nastran computer modeling system allows to explore the kinematics, dyna-mics of mechanisms with the ability to calculate the deflection, vibration, stress-strain state (VAT) and thermal state, as individual links, and the mill as a whole.

During the construction of RSM in the Patran Nastran environment, we performed the following operations [1]: created geometric models of each detail and assembly of the mill units; selected the type of finite element analysis; created a grid of the finite elements of the new RSM cage details; chose the material of parts, according to their mechanical and physical properties; set the rheological properties of the material; formed kinematic and static boundary conditions; set the conditions to the coefficient of friction; depending on the technical characteristics of the RSM and the condition of constancy of the second volumes, set the law of rolls rotation of the investigated mill; on the basis of the finite-element method, volumetric VAT calculated the components of the stress tensor, Mises equivalent stresses, and also the elastic deformation and vibration of the heavy-loaded elements of the mill; in the form of distribution fields of the corresponding parameters according to the volume of detail, presented the results of the calculation; made an assessment of the level of received displacements, vibration, elastic deformations and stresses in the volume of each part of the mills relative to the re-quired criteria of hardness and strength and introduced appropriate changes to the design of the mill.

By the simulation modeling in the MSC Nastran environment, the above given indicators were calculated according to the following algorithm. In the KOMPAS program, according to the working drawings, three-dimensional geometric model of each part was created and the units of the working cage were assembled. The model was imported into the Nastran Patran preprocessor with accepted kinematic links. Selected the materials of details, their mechanical and physical properties. Formed kinematic and static boundary conditions, modeled the calculated mechanical scheme, including the load distribution over the surface of the rolled billet. We made a supply of torque to the rolls (torque was modeled using MPC elements of RBE2 type). Using the options Mesh Seed applied 6 and 8 knot



29

volumetric finite element grid and determined the vibration and VAT. When developing a design scheme, condensed grids of finite element were used in places of expected stress concentration. Elastic bonds between the units of the cage were modeled by the spring-damping element CBUSH.

The stress state in heavily loaded mill parts was calculated by applying rolling force and impact of thermal stresses. The MSC.SuperForge software complex was used to calculate the energy-and-power parameters of bars pressing. The distributed force acting in the contact zone on the roll was taken according to the series of modeling results of copper alloy M1 pressing and taken equal to the maximum 320 kN for each roll 280 kN per matrix.

For the calculation of the working rolls put a load in the form of moment and force with which the billet affects to the rolls. After all the operations for setting the initial conditions of simulation modeling, the VAT of the mill design was calculated.

As a result of computer modeling, data were obtained using which one can make a correction to the mill design on the stage of project. It was found that the maximum equivalent stress occurs in the necks of the roll and make up 499.5 MPa. The calculated maximum values of equivalent stresses in a heavily loaded roll and matrix do not exceed the maximum allowable value of the strength limit of steel 9X1 (880 MPa). The stresses in the stand of cage made up 45.412 MPa, which is also signifi-cantly less than the strength limit for the stand material (981 MPa for steel St40HS).

The greatest displacement under the action of load is equal to 0.000434 mm and occurs on the necks of rolls. This value is within the tolerance for the diametrical dimensions of bars with a dia-meter of up to 20 mm. For the stand, the gratest displacement is under the load of 0.000315 mm and occurs in its upper part, and for the RSM matrix this displacement is equal to 0.000093 mm.

The calculation of stress tensor components showed that when rolling on a new mill, stretching main stresses arise mainly in the necks of rolls. The magnitude of the main maximum, medium and minimum stresses in the necks of working rolls do not exceed 631.9, 263.8 and 69.95 MPa, respectively. The main maximum stresses in the stand of the cage are stretching and do not exceed 26.84 MPa. It should be noted that the main medium and minimum stresses arising in the stand of cage, in most cases, are compressive and do not exceed respectively 7.12 and -43.97 MPa.

The results of computer modeling evidence that the RSM cage has a sufficient safety margin. Esti-mated hardness of the mill design provides rods and wires with diametrical dimensions of high accuracy.

It should be noted that the determination of the maximum strength of heavily loaded parts of the RSM cage was carried out by pressing rods at room temperature. According to the project RSM is intended for hot pressing of rods and wires. We believe that during hot pressing all heavy duty parts with a 5-10 divisible coefficient margin of safety will withstand the applied load.

The calculation results showed that the projected RSM roll knots have low hardness in the horizontal plane. This is due to the lack of supports in the stand cages, excluding the displacement of working rolls in the horizontal plane, as well as with non-horizontal location of the mill drive spindles. As a result, even small gaps between the bearings, pads and casement of stands, caused by the landing tolerances and wear, lead to horizontal displacements of the vertical axial plane of the working rolls, i.e. the working rolls occur in an unstable position, and their axes can be warped. This leads to negative consequences: increased axial forces occur in the roller unit, and the size of the roll gap undergoes to unpredictable vibrations, which reduces the accuracy of rolling.

By the calculation it was found that the pillows are elastically deformed in the vertical and horizontal planes and rotate at a small angle relative to the axis of rolling. Elastic displacement in the direction of the load action for pillows located on the drive side of the roll for 1.41 times greater than for pillows located on the opposite side of the roll.

The calculation results showed that the use of hydraulic cylinders to reduce gaps leads to the decrease in both the size and area of elastic deformation of rolling bearings. In this case, the elastic



30

deformation of the bearings vary from 0.0008 to 0.0009 mm. The outer rings of the bearing have the maximum deformation, while with a decrease in the diameter of the rolls, the region of the greatest elastic deformation of the bearing shifts to the inner sides of the roll neck. This is due to the change in the scheme of load application in the RSM roll knot.

In accordance with the conducted research, were developed measures for the modernization of the RSM cage. Showed, that it is necessary to install a hydraulic pressure device in the cage to regulate the inter-roll gap of the working rolls. To ensure uniform distribution of the load and increase the ser-vice life, we suggested to replace the bearings. In the pillows of the cage, instead of a double row spherical roller bearing, we suggested to use a radial-resistant conical double-row roller bearing with a greater carrying capacity. The proposed project solutions will reduce the level of deformation of the cages.

It is known that during the RSM operation, resonant oscillations occurring when the own fre-quency of structure and the frequency of external forces coincide are especially dangerous. That is why, it is important to determine the frequency of external forces. One of the main exciter of resonant frequencies in the construction of rolling mills is the working rotation frequency of working rolls drive, which distribute vibrations to the mill.

Researches established that with an increase in rolling speed, a slight increase in dynamic loads occurs at the main knots of the cages and in the drive line on the mill of a new design. The mechanical vibrations of the cage knots and drive lines become a cause of a small vibration occurrence. Researches have shown that, relatively small in size, forced oscillations appear in the cages of the new mill, which are excited by external periodically varying forces and speed of rolling.

It should be noted that although dangerous resonant vibrations do not occur in the matrix, stand and roller knots of the RSM, we attempted to change the design of this mill in such a way as to bring its natural frequencies beyond the working range and estimate the resonant vibrations and get a large margin before appearance above marked vibrations. Therefore, in the design of the new mill we introduced a hydraulic dampers for clamping the matrix and roller knot.

It should be noted that during the pressing of rods or wires in the proposed RSM, the change in metal form occurs under alternating shear deformation conditions. In this case, the billet is twisted around its axis, which leads to the movement of each metal particle in the deformation zone along a helical (helicoidal) trajectory. Such a turbulent movement of the metal leads to an intensive study of the structure in the peripheral and central zone of the billet. All this leads to an increase in the quality of bars or wires. Conclusions

1. It is shown that the application of the program of finite element analysis Patran Nastran is an effective tool for studying the influence of the stress-deformation state and vibration of various rollers on the mill strength and the geometric dimensions of the rolled billet.

2. On the base of modeling results, it was proved that the stress values occurring in the details of cage structure of the radial-shear mill in the process of pressing rods and wires do not exceed the maximum allowable stress.

3. It is proved that when pressing rods and wires on the RSM, dangerous vibrations do not fall to the operating range of the external loads, so the structure of the new mill is quite good from the point of view of vibration strength.



31

References

[1] Mashekov S.A., Nurtazaev A.E., Nugman E.Z., Absadykov B.N., Mashekova A.S. 2018. “Simulation of Bending of Heavy-duty Components of Stands in a Five-stand Longitudinal-wedge mill”. Metallurgist 62 (1–2): 101–110.

[2] Chigarev А.V., Kravchuk А.S., Smalyuk А.F. 2004. ANSYS for engineers: Reference Guide. М: Mechanical engineering, 512 p.

[3] Patent right of RK no. 27722. Mashekov S. А., Nugman Е.Z., Alshinova А. M. and others. Device for continuous pressing of press products. Publ. 18.12.2013, bulletin. no. 12. 3 p.: ill.

[4] Kopanev D. 2010. Solving of dynamic tasks by means of MSC.Patran-Nastran. User’s Guide. М.: MSC. Software Corporation, 169 p.



32

Alexander Laptev Institute for Energy and Climate Research (IEK-1), Forschungszentrum Jülich, Germany

Problemy i rozwiązania w zakresie skalowania technologii spiekania wspomaganego polem elektrycznym

Problems and solutions at upscaling of Field Assisted Sintering Technique

Streszczenie

Spiekanie wspomagane polem elektrycznym (FAST) jest obecnie na etapie przejścia ze skali labo-ratoryjnej do skali przemysłowej. Oznacza to, że należy zdefiniować i odpowiednio rozwiązać nowo występujące problemy natury technicznej i ekonomicznej. W związku z tym rozwojem omawiana jest efektywność energetyczna FAST. Odpowiednie środki mające na celu zmniejszenie zużycia energii są proponowane i weryfikowane eksperymentalnie. Inną ważną kwestią jest rozkład temperatury podczas spiekania części o dużych wymiarach. W pracy przedstawiono sposoby homogenizacji rozkładu temperatury podczas wykonywania spieków o średnicy od 17 do 150 mm ze stali 316L oraz ceramiki 8YSZ za pomocą metody elementów skończonych (FEM). Projektowanie narzędzi jest jedną z najistotniejszych kwestii w zastosowaniach przemysłowych FAST. Obecnie najczęściej stosowanym materiałem na narzędzia jest grafit, jednakże jego wytrzymałość jest ograniczona i wynosi ok. 100 MPa. Ponadto, odporność na zużycie jest niska. Grafit reaguje podczas spiekania z wieloma materiałami, w tym ze stalą i ceramika tlenkową. W pracy wskazano i omówiono zasto-sowanie alternatywnych narzędzi wykonanych z TZM przeznaczonych do spiekania całkowicie półprzewodnikowej baterii litowej. Zastosowanie takich narzędzi umożliwiło obniżenie temperatury spiekania poniżej temperatury dekompozycji materiału przy zachowaniu wysokiej gęstości i dobrych właściwości elektrochemicznych. Pomimo zauważalnego postępu, FAST powinien znaleźć swoje miejsce w globalnym przemyśle. Dodatkowo przedstawiono kilka przykładów rozwoju FAST zapożyczonych z praktyki innych grup badawczych oraz przemysłu.

Abstract

The Field Assisted Sintering Technique (FAST) is on the way from laboratories to industry. On this way the new technical and economic issues must be defined and adequately addressed. In line with this development, the energy efficiency of FAST is discussed. The measures to reduce the energy consumption are proposed and verified by experiments. Another important issue is the temperature distribution within large-sized parts. The methods of temperature homogenization during sintering of 316L and 8YSZ parts with a diameter of from 17 to 150 mm are presented and explained by finite element analysis. Tool design belongs to the key issues in industrial application of Field Assisted Sintering Technique. At present, graphite is the established tool material in FAST setup. However, the strength of graphite is limited by approximately 100 MPa. The wear resistance is low. Moreover, graphite reacts during sintering with many materials including steels and oxide ceramics. The application of an alternative TZM tool for sintering of all-solid-state Li battery is demonstrated and discussed. The use of such a tool enabled the reduction of sintering temperature below the temperature of materials decomposition with retention of high density and good electrochemical properties. Despite the noticeable advance, the FAST still should find its place in the global industry. Several examples of FAST upscaling borrowed from the practice of other research groups and industry are additionally presented.



33

Roman Maev Institute for Diagnostic Imaging Research, University of Windsor, Canada

Perspektywy i zastosowanie metody dual flow cold spray

Dual flow cold spray prospects and application

Streszczenie

Konserwacja systemów dystrybucji energii elektrycznej jest bardzo ważna, aby uniknąć kosztownych napraw urządzeń, takich jak transformatory, wyłączniki i przełączniki oraz by zmniejszyć straty mocy. Dlatego też bardzo interesujące jest zastosowanie zaawansowanych technologii do konser-wacji urządzeń elektrycznych i ich różnych elementów złącznych. Z tego punktu widzenia opra-cowana niedawno technologia Double Flow Supersonic Cold Spray (DFSCS) wygląda dość obiecująco, ponieważ pozwala na ekspresowe naprawy zbiorników i obudów transformatorów na miejscu, a także zapewnia skuteczną ochronę antykorozyjną naprawianych obszarów. Dual Flow Cold Spraying (DFCS) jest modyfikacją niskociśnieniowego natrysku na zimno w celu zwiększenia przyczepności powłoki i zmniejszenia naprężeń wewnętrznych spowodowanych intensywnym chłodzeniem podłoża. Udowodniono, że zmiany powłok Cu w technologii DFCS miały istotny wpływ na wynikową re-zystancję stykową (spadek do 50%) złącza Al (podkładki, kliny itp.). Wytrzymałość adhezyjna po-włoki wynosząca około 120MPa została osiągnięta dzięki efektowi tworzenia się wiru na styku. Analiza wyników napraw wykonywanych w terenie wskazuje, że koszty utrzymania można znacznie zmniejszyć poprzez zastosowanie procesu DFSCS. Naprawy realizowane za pomocą metody DFSCS zostały wdrożone przy użyciu przenośnej maszyny DFSCS i zaowocowały znacznie dłuższym cyk-lem konserwacji sprzętu, co w konsekwencji doprowadziło do znacznej redukcji kosztów. Niniejsza praca opisuje wyniki zastosowania procesu DFSCS do naprawy sprzętu elektrycznego używanego przez EnWin, Lokalne przedsiębiorstwo dystrybucji energii elektrycznej w Windsorze.

Abstract

Maintenance of electric power distribution systems is very important to avoid costly repairs of its equipment such as transformers, re-closures and switching units and to diminish the power losses. Therefore, application of advanced technologies for field maintenance purposes of electric equipment and its various connector components is of great interest. From this viewpoint, a recently developed Double Flow Supersonic Cold Spray (DFSCS) technology looks quite promising since it allows on-site express repairs of transformer tanks and enclosures and also provides effective corrosion protection of the repaired areas. Dual Flow Cold Spraying (DFCS) is modification of low pressure cold spraying to enhance a coating adhesion strength and diminish the internal stresses due to substrate intensive cooling. It is proved that variations of the DFCS of Cu coatings had significantly affected the resultant contact resistance (fall up to 50%) of Al connector (pads, wedges, etc.). The coating adhesive strength about 120 MPa was achieved due to effect of vortex formation at the interface. Analysis of the on-site field repairs results shows that the maintenance cost can be substantially reduced by the application of the DFSCS process. The DFSCS process-based repairs were implemented using a portable DFSCS machine and resulted in a much longer equipment maintenance cycle, with consequent substantial cost reduction. Present work describes the results of the DFSCS process application to repair electric equipment used by EnWin, Windsor’s Local Electricity Distribution Company.



34

Michał Wieczorowski1), Maxence Bigerelle2), Gaetan LeGoic3) 1)Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania, Politechnika Poznańska, Poznań

(Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznań University of Technology, Poznań, Poland) 2)LAMIH, Université Polytechnique des Hauts-de-France, France

3)Laboratoire Le2i, Université de Bourgogne, France

Zastosowanie metod optycznych do kontroli topografii powierzchni

The use of optical methods for surface topography inspection

Streszczenie

Metrologia powierzchni (powszechnie wyrażana jako kontrola chropowatości) jest najbardziej złożoną dziedziną metrologii długości i kąta. Wynika to z powierzchni, ponieważ mają one chro-powatości różnych skal, rozmieszczone w różny sposób. Topografia powierzchni jest traktowana jako trójwymiarowa analiza powierzchni, w przeciwieństwie do dwuwymiarowej kontroli profilu. Topografię powierzchni można mierzyć za pomocą różnych urządzeń, które dzielą się na dwie grupy: metody skanowania i integrowania powierzchni. Metody skanowania są stosowane znacznie częściej. Metody profilowania linii oparte są na zestawie profili (w większości przypadków równo-ległych do siebie), zbieranych w określonym kierunku. Tutaj stosuje się skanowanie poziome; każdy profil jest sprawdzany w kierunku x, po czym w celu uzyskania innego profilu następuje przesunięcie w kierunku y. Nazywa się to multiprofilometrią i może być realizowane dotykowo lub optycznie. Profilometry dotykowe są powszechnie używane, ale pracują bardzo powoli. Z tego powodu urządzenia optyczne są coraz powszechniejsze, choć nie mogą być traktowane jako roz-wiązanie dla każdego zadania. Metody bezdotykowe stosowane w tej grupie to profilometry punktowe z automatyczną regulacją ostrości, profilometryczne sondy konfokalne i mikroskopy z sondą ska-ningową (w tym mikroskopy tunelowe i mikroskopy sił atomowych). Metody topografii powierzch-niowej wykorzystują obrazy zebrane z różnych wysokości lub kątów. Przykładowe metody to: mikroskopy zmiennoogniskowe, mikroskopy konfokalne, koherentne interferometry skaningowe i mikroskopy holograficzne. Metody integrowania obszaru nie są stosowane zbyt często. Opierają się one na modelu powierzchni i informują o tym, jak bardzo rzeczywisty różni się od modelu. Typowymi przykładami są urządzenia wykorzystujące dyfrakcję światła, pojemność lub ciśnienie pneumatyczne.

Abstract

Surface metrology (commonly expressed as roughness inspection) is the most complex field of length and angle metrology. This is due to surfaces, as they have asperities of different scales, distributed in different ways. Surface topography is considered as three-dimensional analysis of a surface, in contrast to a two-dimensional profile inspection. Surface topography can be measured using different devices, that can be classified into two groups: scanning and area-integrating methods, The first group can be further divided into line profiling and areal topography methods. Scanning methods are used much more often. Line profiling methods are based on a set of profiles (in most cases parallel to each other), collected along certain direction. Here, horizontal scanning is used, each profile is inspected in x direction and afterwards a displacement in y takes place to obtain another profile. This is called multiprofilometry and can be realized tactile or optically. Tactile profilometers are used very commonly



35

but are very slow. That is why optical device are more and more common, though they cannot be considered as a solution for every task. The non-contact methods used in this group are autofocusing point profilometers, profilometric confocal probes and scanning probe microscopes (including scanning tunneling microscopes and atomic force microscopes). Areal topography methods use images collected from different heights or angles. Examples of methods are: focus variation microscopes, confocal micro-scopes, coherent scanning interferometers and holographic microscopes. Area-integrating methods are not used very often. They base on a model of surface and inform how much the real one differs from the model. Typical examples are devices using diffraction of light, capacity or pneumatic pressure.



36

Magdalena Barbara Jabłońska Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Strukturalne aspekty odkształcenia plastycznego materiałów w procesach SPD

Microstructural evolution and mechanical properties

of ultra-low carbon steel after SPD process

Streszczenie

Zagadnienia obróbki plastycznej w warunkach dużego odkształcenia plastycznego (SPD) stanowią zespół metod w wyniku których uzyskuje się rozdrobnienie struktury do rozmiarów ultra i nano-metrycznych. Materiał wytworzony w takich warunkach cechuje się zarówno wysoką wytrzyma-łością, jak i dobrą plastycznością. W metodach SPD często wykorzystuje się warunki zmiennej drogi odkształcenia. W pracy przedstawiono wpływ powtarzanej obróbki plastycznej SPD z uży-ciem nowej techniki DRECE (ang. Dual Rolls Equal Channel Extrusion) na umocnienie i zmiany strukturalne zachodzące w niskowęglowej stali IF. Metoda polega na równokanałowym wyciskaniu podwójnymi rolkami – DRECE taśmy metalowej. Badano wpływ liczby przejść na wytrzymałość na rozciąganie oraz granicę plastyczności a także na zmiany strukturalne i mikrostrukturalne towarzyszące procesowi odkształcenia stali. Potwierdzono wzrost właściwości wytrzymałościowych po procesie DRECE w odniesieniu do materiału wyjściowego już po pierwszym przejściu. Największe umocnienie materiału obserwuje się po czwartym przejściu.

Abstract

The issues of plastic forming under conditions of severe plastic defor

XXII Międzynarodowa Konferencja...

Documents

Transcript of XXII Międzynarodowa Konferencja...