Zawartość miesięcznika nr 02/2019

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych ceramiki na osnowie z Si₃N₄ oraz SiC z dodatkami faz węglikowych, azotkowych i borkowych o dobrej przewodności elektrycznej. Określono gęstość, moduł Younga, twardość HV1 oraz przewodność elektryczną poszczególnych materiałów. Ceramiczne materiały kompozytowe z udziałem faz przewodzących zostały wytworzone z zastosowaniem urządzenia do spiekania metodą SPS (spark plasma sintering). Materiały odznaczające się dobrą przewodnością elektryczną kształtowano w procesie obróbki elektroerozyjnej EDM (electro discharge machining).

SŁOWA KLUCZOWE: materiały ceramiczne, spiekanie SPS, obróbka elektroerozyjna

ABSTRACT: The paper presents the results of physical and mechanical properties of the and Si₃N₄ and SiC matrix ceramics with additives of good electrical conductivity carbides, nitrides and borides phases. The density, Young’s modulus, hardness HV1 and electrical conductivity of each material were investigated. Ceramic composite materials with the participation of the conductive phases have been produced using SPS (spark plasma sintering) method. Materials characterized by good electrical conductivity were shaped using EDM (electro discharge machining) method.

KEYWORDS: ceramics materials, SPS sintering, electro discharge machining

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.19

 

* Artykuł recenzowany

ABSTRACT: The article presents the verification of FEM modelling of composite materials based on the results of static strength test. The aim of the work was to examine whether the applied modelling of composite materials is correct and verify it with finite element method (FEM). The composite structure of the PW-6U glider was used as a model. In the program the numerical model (geometry and finite element mesh) of the glider’s wing was created. The wing is made of glass fabrics and a spar with flanges with a glass roving. The composite structure of the wing, including composition, layout and thickness of laminate layers, fiber arrangement was exactly modelled in the program and then subjected to loads. Having the measurements from the static strength tests of the glider, the numerical results were compared with the experimental results. Thanks to the applied modelling, the obtained numerical results were satisfactory and very close to the experimental results from the structural static tests of the glider. Therefore, it can be concluded that the conducted verification of FEM modelling of composite materials is correct. Nowadays application of composite materials is increasingly expanding. Therefore, the modelling of composites becomes a significant issue. FEM modeling allows verification of the structure. At the stage of modelling modifications can be implemented and thus time and costs associated with subsequent changes in the production process may be saved. This is a very good solution which already at the design stage of the structure allows examination of its strength.

KEYWORDS: composite material, laminate, modelling, finite element method (FEM)

STRESZCZENIE: Artykuł prezentuje weryfikację modelowania MES materiałów kompozytowych na podstawie wyników statycznej próby wytrzymałościowej. Celem pracy było zbadanie, czy zastosowane modelowanie kompozytów jest prawidłowe, i zweryfikowanie tego metodą elementów skończonych (MES). Jako modelu użyto konstrukcji kompozytowego szybowca PW-6U. W programie wykonano model obliczeniowy (geometrię oraz siatkę elementów skończonych) skrzydła szybowca. Skrzydło jest zbudowane ze szklanych tkanin oraz dźwigara z pasami z włókna szklanego. Kompozytową strukturę skrzydła, opisaną m.in. przez rozmieszczenie, układ i grubość warstw oraz ułożenie włókien, dokładnie zamodelowano w programie, a następnie poddano obciążeniom. Na podstawie pomiarów ze statycznych prób wytrzymałościowych szybowca porównano wyniki numeryczne z wynikami eksperymentalnymi. Dzięki zastosowanemu modelowaniu uzyskano zadowalające wyniki numeryczne, bardzo zbliżone do wyników eksperymentalnych z prób statycznych szybowca. Dlatego można stwierdzić, że przeprowadzona weryfikacja modelowania MES materiałów kompozytowych jest prawidłowa. W dzisiejszych czasach zastosowanie materiałów kompozytowych coraz bardziej się rozszerza. Dlatego modelowanie kompozytów staje się istotnym zagadnieniem. Modelowanie metodą elementów skończonych pozwala na weryfikację konstrukcji. Na etapie modelowania można dokonać jeszcze ewentualnych modyfikacji i tym samym zaoszczędzić czas oraz ograniczyć późniejsze koszty związane ze zmianami w procesie produkcji. Jest to bardzo dobre rozwiązanie, które już w fazie projektowania konstrukcji pozwala na zbadanie jej wytrzymałości.

SŁOWA KLUCZOWE: materiały kompozytowe, laminat, modelowanie, metoda elementów skończonych (MES)

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.23

 

* Artykuł recenzowany

 

STRESZCZENIE: Przedstawiono sposób wykorzystania syntezy strukturalnej mechanizmów do symulacji dynamicznej w programie Autodesk Inventor. Zaprezentowano etapy przygotowania symulacji dynamicznej (w tym definiowanie typów wiązań pomiędzy poszczególnymi ogniwami) oraz wykorzystano metodę łańcucha pośredniczącego, umożliwiającą tworzenie kompletnych zestawów rozwiązań strukturalnych. Sposób postępowania zilustrowano dwoma przykładami.

SŁOWA KLUCZOWE: synteza strukturalna, symulacja dynamiczna, ruchliwość mechanizmu, metoda łańcucha pośredniczącego

ABSTRACT: The use of structural synthesis of mechanisms for dynamic simulation in Autodesk Inventor is presented. The stages of preparation for dynamic simulation (in particular the creation of connections between links) and the method of an intermediate chain enabling the creation of complete sets of structural solutions are presented. The procedure is illustrated by two examples.

KEYWORDS: structural synthesis, dynamic simulation, mobility of the mechanism, intermediate chain method

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.24

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości systemów powłokowych antygraffiti do zabezpieczania taboru kolejowego. Ocenę tych właściwości przeprowadzono na podstawie pomiarów struktury geometrycznej powierzchni oraz analizy mikrostruktury. Badano następujące systemy powłokowe antygraffiti: XPC 60011, XPC 60012, XPC 60036, BO100-AGR. Składały się one z następujących warstw: antykorozyjnego podkładu epoksydowego, szpachli, podkładu wypełniającego, lakieru bazowego oraz bezbarwnych lakierów antygraffiti. Powłoki zostały naniesione na próbki ze stali S355 za pomocą pistoletów firmy SATA. Ze względu na swoje właściwości systemy powłokowe antygraffiti mogą być z powodzeniem stosowane do zabezpieczania pojazdów szynowych.

SŁOWA KLUCZOWE: system powłokowy antygraffiti, struktura geometryczna powierzchni, tabor kolejowy

ABSTRACT: The paper presents the results of the properties of anti-graffiti coating systems for rolling stock. The determination was based on measurements of surface geometric structure and analysis of microstructure. The tests were carried out on the following anti-graffiti coating systems: XPC 60011, XPC 60012, XPC 60036, BO100-AGR. The above systems consisted of the following layers: corrosion epoxy primer, putty, primer filler, basecoat and clearcoats anti-graffiti. The coatings were applied to the sample with S355 steel using guns SATA. Because of its properties, anti-graffiti coating systems can be successfully used on rail vehicles.

KEYWORDS: anti-graffiti coating system, surface geometric structure, rolling stock

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.21

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE: Proces natryskiwania zimnym gazem to najnowocześniejsza metoda natryskiwania cieplnego. W artykule przedstawiono wyniki badań powłoki wytworzonej w tym procesie z proszku Cr₃C₂-25(Ni20Cr) na podłożu ze stopu Al 7075. Ponadto pokazano wyniki własnych badań mikrostruktury i analizy właściwości mechanicznych uzyskanej powłoki. Zastosowane parametry natryskiwania pozwoliły na wytworzenie powłoki charakteryzującej się spójną mikrostrukturą i znikomą porowatością.

SŁOWA KLUCZOWE: natryskiwanie zimnym gazem, właściwości mechaniczne, powłoki, Cr₃C₂-25(Ni20Cr)

ABSTRACT: The cold gas spraying process is the most modern method of thermal spraying. The article presents the coating produced in this process from Cr₃C₂-25(Ni20Cr) powder on the Al 7075 alloy substrate. The properties of microstructure and mechanical properties of the deposited coating are also shown. The process parameters of the applied powder allowed to obtain coatings characterized by a consistent microstructure and negligible porosity.

KEYWORDS: cold gas spraying, mechanical properties, coating, Cr₃C₂-25(Ni20Cr)

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.22

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE: Opisano koncepcję oraz projekt mechaniczny aplikacji do testów środowiskowych interfejsów stosowanych w robotyce kosmicznej. Przedstawiono stan techniki, opis mechaniczny i funkcjonalny proponowanego rozwiązania, metodykę projektowania oraz napotkane problemy trybologiczne. Na końcu dokonano podsumowania oraz przedstawiono zakres dalszych prac.

SŁOWA KLUCZOWE: ASSIST, chwytak LAR, testy środowiskowe, interfejsy chwytania, interfejsy dokowania

ABSTRACT: The paper describes the concept and mechanical design of applications for environmental testing of interfaces used in space robotics. The state of the art, mechanical description of the proposed solution, functional description, design methodology and tribological problems encountered are discussed. At the end, a summary and scope of further work is presented.

KEYWORDS: ASSIST, LAR gripper, environmental testing, gripping interfaces, docking interfaces

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.18

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE: Autorzy przedstawili metodę formowania za pomocą ciśnienia oleju, wywierającego nacisk na elastyczny stempel formujący kształt pojemnika na materiał zmiennofazowy (PCM). Dzięki zastosowaniu dwóch płyt elastomerowych o twardości 65 i 80 w skali Shore’a otrzymana część ma na środku odwzorowane usztywnienia oraz odpowiednią głębokość misy. Ta metoda nie jest szeroko rozpowszechniona ze względu na konieczność zapewnienia precyzyjnej konstrukcji i tym samym szczelności układu obciążającego formowany wsad. Ze względu na obniżone koszty narzędzia stosuje się ją zwłaszcza w przypadku jednostkowej produkcji części prototypowych lub produkcji małych serii. Autorzy przeprowadzili testy właściwości mechanicznych materiału, numeryczną analizę (MES) wykonalności oraz badania rzeczywiste (warsztatowe) metodą prób i błędów – przez zmiany konstrukcyjne narzędzia. To pozwoliło na osiągnięcie optymalnych parametrów ciągnienia materiału dla zadanych warunków brzegowych. Dzięki badaniom wyeliminowano znaczące naprężenia i pocienienia w gotowych częściach oraz w narożach pojemników na PCM.

SŁOWA KLUCZOWE: tłoczenie, formowanie, elastyczny stempel, formowanie gumą

ABSTRACT: In this work, the authors present the method of forming by oil exerting pressure on the elastic punch forming the shape of a container for phase change material (PCM). Thanks to the use of two elastomer plates with a hardness of 65 and 80 Shore, the obtained part has mapped stiffeners in the middle and the appropriate depth of the bowl. This method is not widespread due to the precise design ensuring tightness of the load system of the formed blank. By reducing the tool costs, this method is used in particular in the case of unit production of prototype parts or small production series. The authors carried out tests of mechanical properties of the material, numerical analysis of feasibility with the FEM, real (workshop) trials after previous optimization by trial and error through structural changes of the tool. This allowed to obtain the best material drawing parameters for given boundary conditions. The research allowed to eliminate significant stresses and thinning in finished parts and corners of PCM containers.

KEYWORDS: stamping, forming, elastic punch, rubber forming

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.20

 

* Artykuł recenzowany

ABSTRACT: This paper presents different constructions of tribometers for determination of friction and tool wear developed in the cutting zone between the cutting tool and the workpiece materials. They are classified as the closed and open tribotesters. Relevant measuring techniques of various process outputs such as cutting forces, tool wear, cutting temperature and heat flux entering the contact surface of the rubbing element are outlined. Some limitations and practical applications are highlighted.

KEYWORDS: metal cutting, friction, wear, tribometer

STRESZCZENIE: W artykule zaprezentowano różne konstrukcje tribometrów do wyznaczania współczynnika tarcia i zużycia narzędzia w strefie skrawania – między narzędziem skrawającym i obrabianym materiałem. Urządzenia te sklasyfikowano jako zamknięte i otwarte tribotestery. Opisano odpowiednie techniki pomiarowe różnych wielkości wyjściowych procesu, takich jak: składowe siły skrawania, zużycie ostrza, temperatura skrawania oraz strumień ciepła wnikający do powierzchni kontaktu trących elementów. Wyjaśniono niektóre ograniczenia i podano praktyczne zastosowania tribometrów.

SŁOWA KLUCZOWE: skrawanie metali, tarcie, zużycie, tribometr

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.16

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE: Celem pracy było przeprowadzenie prób frezowania ostrzami z węglików spiekanych i identyfikacja przebiegu zużycia każdego z ostrzy w narzędziu wieloostrzowym. Przyjęta hipoteza o współbieżnym zużywaniu się ostrzy w warunkach, gdy wszystkie istotne czynniki technologiczne i fizyczne są ustalone, została zweryfikowana eksperymentalnie. Zmierzona chropowatość powierzchni obrobionej posłużyła do oceny założonejhipotezy.

SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie, zużycie ostrza, głowica frezowa, płytka wymienna

ABSTRACT: In this work, the milling process realizing by carbide inserts along with durability identification of each of individual inserts fixed in the cutting inserts-based multiple tool has been presented. The adopted hypothesis about a concurrent wear of the inserts, under conditions in which the relevant technological and physical factors were set, has been verified experimentally. The verification was based on analysis of workpiece surface roughness.

KEYWORDS: milling, wear, face milling cutter, insert

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.2.17

 

* Artykuł recenzowany

STRESZCZENIE: Wytrzymałość zmęczeniowa materiałów stosowanych w przemyśle lotniczym jest szczególnie ważna ze względów bezpieczeństwa. Inicjacja i rozprzestrzenianie się pęknięć w bardzo dużym stopniu zależą od stanu warstwy wierzchniej, który z kolei jest funkcją warunków skrawania.