Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numeryczne szacowanie poziomu naprężeń resztkowych w zakuwanym połączeniu nitowym

Derewońko Agnieszka, Szymczyk Elżbieta, Jachimowicz Jerzy

Przegląd Mechaniczny

|

2020

|

nr 2

32--42

PL

Podstawowe warunki projektowania połączenia nitowego wymagają sprawdzenia jego wytrzymałości ze względu na ścinanie nitów oraz dopuszczalne naciski wynikające z obciążeń eksploatacyjnych. W obliczeniach analitycznych przyjmowany jest równomierny rozkład takich obciążeń przypadających na nit oraz nie są uwzględniane naprężenia własne powstałe w procesie zakuwania nitu. Przedstawione w pracy analizy wykazały, że zastosowanie metody elementów skończonych do symulacji procesu zakuwania nitu pozwala zaobserwować zjawiska zachodzące w trakcie tego procesu, a mogące prowadzić do powstawania niebezpiecznych koncentracji naprężeń powodujących inicjację pęknięć. Zastosowanie metody elementów skończonych przy wykorzystaniu programu MSC.Marc umożliwia zamodelowanie złożonego procesu technologicznego, pozwalając określić wartości odkształceń i naprężeń w obszarach kontaktu, co jest utrudnione lub wręcz niemożliwe w przypadku badań doświadczalnych.

EN

The basic conditions for designing a riveted joint require checking its strength due to shear rivets and allowable pressures resulting from operating loads. The analytical calculations assume an even distribution of such loads per rivet and do not take into account the natural stress generated during the riveting process. The analyzes presented in the work have shown that the use of the finite element method to simulate the riveting process allows observing phenomena occurring during this process, which may lead to the formation of dangerous stress concentrations causing crack initiation. The use of the finite element method using the MSC.Marc program allows modeling of a complex technological process, allowing to determine the values of deformations and stresses in contact areas, which is difficult or even impossible in the case of experimental research.

2

Numeryczne modelowanie warstw powierzchniowych na wybranych przykładach w aspekcie wyznaczania naprężeń resztkowych

Szymczyk Wiesław, Włodarczyk Joanna

Przegląd Mechaniczny

|

2020

|

nr 7-8

26--37

PL

Na warstwy powierzchniowe na elementach metalowych stosuje się różnorodne materiały. Warstwy powierzchniowe powstają zazwyczaj w warunkach wysokiej temperatury. Zasadniczy problem w warstwach powierzchniowych stanowią naprężenia resztkowe. Naprężenia resztkowe są pierwotną przyczyną zniszczenia warstwy powierzchniowej i ograniczenia trwałości elementu, na który ją naniesiono. Przyczyną powstania naprężeń własnych są znaczące różnice we właściwościach termomechanicznych łączonych faz materiałowych pokrycia i podłoża. W artykule przedstawiono zestawienie modeli numerycznych, które reprezentują zróżnicowane podejście do modelowania i wyznaczania wartości oraz rozkładów naprężeń resztkowych. Mogą one być stosowane przy zachowaniu świadomości konsekwencji dopuszczanych w nich uproszczeń oraz jakości symulacji uwzględniających określone cechy mikrostruktury.

EN

Various materials are used as a surface layers on metal parts. Surface layers are usually formed under high temperature conditions. Residual stresses are a major problem concerning surface layers. Residual stresses are the primary cause of the surface layer’s deterioration and limit the life span of the component on which it is applied. The cause of residual stresses is the significant differences in the thermomechanical properties of the combined material phases of the coating and substrate. The paper presents a list of numerical models which represent a different approach to modeling and determining values and distributions of residual stresses. They can be used with the awareness of the consequences of simplifications allowed in them and the quality of simulations taking into account specific microstructure features.

3

Microstructure and residual stress analysis of Strenx 700 MC welded joint

Trško Libor, Lago Ján, Jambor Michal, Nový František, Bokůvka Otakar, Florková Zuzana

Production Engineering Archives

|

2020

|

Vol. 26, Iss. 2

41--44

EN

High strength low alloy (HSLA) steels are a new generation of plain carbon steels with significantly improved mechanical properties while maintaining good weldability with common commercial techniques. Residual stress and microstructural analysis of welded HSLA Strenx 700 MC was carried out in this research. Results have shown that the welding process causes significant grain coarsening in the heat affected zone. The microstructural changes are also accompanied with creation of tensile residual stress field in the weld metal and heat affected zone, reaching up-to depth of 4 mm. Tensile residual stresses are well known for acceleration of fatigue crack initiation and together with coarse grains can lead to significant decrease of the fatigue properties of the welded structure.

4

Residual stress distribution in Cu-4.3%Sn alloys fabricated by selective laser melting (SLM)

Bunsch Adam, Ventura Anthony P., Cunningham Ross, Misiolek Wojciech Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2020

|

Vol. 41, nr 1

10--17

EN

This paper is focused on the investigations of the residual stresses present in SLM Cu-4.3%Sn alloys, which were fabricated by the SLM process. The source Cu-4.3%Sn powder was analyzed for basic characteristics, and then the residual stress state was determined for 3D printed samples with different geometries before and after heat treatments. Stress measurements were performed using the X-ray diffraction ꞷ-sin2ψ method. Nonhomogeneous residual stresses were found to be present within SLM Cu-4.3%Sn alloys samples. Biaxial tensile stress was revealed in the interior of as-printed cube samples and it was reduced by annealing, whereas thin strip samples contained biaxial compressive stresses and after annealing the stress became more equi-biaxial but it was not reduced to zero near the sample surface. The results suggest how residual stresses are distributed within the copper SLM alloys with a simple shape. More complex geometries are expected to have correspondingly more complicated stress states. The performed investigation provides insight in to the residual stress distribution in copper alloys fabricated via SLM, which have not been widely studied yet. Application of the ꞷ-sin2ψ technique to the SLM process was analyzed and it was found that the methodology of utilizing the ꞷ-sin2ψ can be widely applied using standard X-ray diffraction facilities to study residual stresses within the additively manufactured metal alloy parts.

PL

Celem pracy było ustalenie stanu naprężeń własnych w stopach Cu-4,3%Sn wytwarzanych metodą selektywnego stapiania laserowego (SLM). Wyniki pomiaru naprężeń zostały skorelowane z uprzednio zmierzonymi właściwościami mechanicznymi i mikrostrukturą. W ramach pracy oceniono, czy zastosowany proszek ze stopu Cu-4,3%Sn spełnia oczekiwania stawiane materiałom na wyroby uzyskiwane techniką SLM oraz sprawdzono, czy metoda dyfrakcyjna ꞷ-sin2ψ jest odpowiednią metodą do pomiarów naprężeń szczątkowych w wyrobach ze stopu miedzi wykonanych metodą SLM.

5

Naprężenia własne w spawanych słupach skrzynkowych z kształtowników profilowanych na zimno

Gierczak Jan, Ignatowicz Rajmund Leszek

Builder

|

2020

|

R.24, nr 1

19--23

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych mających na celu określenie wielkości i rozkłady naprężeń własnych w typowych słupach skrzynkowych spawanych z kształtowników profilowanych na zimno. Badania wykonano metodą trepanacyjną, rejestrując zmianę stanu odkształceń po rozcięciu na paski modelu krótkiego słupa. Wyniki badań porównano z rezultatami innych badaczy i mogą one stanowić podstawę do dalszych analiz stateczności ścian słupa skrzynkowego z uwzględnieniem naprężeń własnych.

EN

The paper presents the results of investigations aimed at determining the size and distribution of residual stresses in box columns welded from cold-formed sections. Trepanation method (strip cutting method) is used to determine the change in the state of deformation after cutting into strips of the short column model. The results were compared with the results of other researchers and may form the basis for further analyses of the stability of the walls of the box column, taking into account the natural stresses.

6

Achievements in micromagnetic techniques of steel plastic stage evaluation

Campos M. F. de

Advances in Materials Science

|

2020

|

Vol. 20, nr 1(63)

16--55

EN

The investigation of plastic deformation and residual stress by non-destructive methods is a subject of large relevance for the industry. In this article, the difference between plastic and elastic deformation is discussed, as well as their effects on magnetic measurements, as hysteresis curve and Magnetic Barkhausen Noise. The residual stress data can be obtained with magnetic measurements and also by the hole drilling method and x-ray diffraction measurements. The residual stress level obtained by these three different methods is different, because these three techniques evaluate the sample in different depths. Effects of crystallographic texture on residual stress are also discussed. The magnetoelastic term should be included in micromagnetic methods for residual stress evaluation. It is discussed how the micromagnetic energy Hamiltonian should be expressed in order to evaluate elastic deformation. Plastic deformation can be accounted in micromagnetic models as a term that increases the coercive field in soft magnetic materials as the steels are.

7

The Effect of Residual Stress on the Load Bearing Capacity of PVD Coated Surfaces – Part 2

Chronowska-Przywara Kinga, Kot Marcin, Szczęch Marcin

Tribologia

|

2019

|

nr 5

43--49

EN

The article presents the results of modelling tests of the coating-substrate systems subjected to a contact load using a spherical diamond indenter with a 20 μm tip radius. Systems with 1 to 5 μm thick CrN coatings deposited on X5CrNi18-10 austenitic steel substrate were analysed. Systems without residual stress as well as with introduced 2 and 5 GPa compressive residual stresses were analysed. The article presents the effect of coating thickness on substrate deformations at load range up to 1 and 3 N. The evolution of maximum radial stress in the substrate and the range of substrate plastic deformation for the assumed coating thicknesses were also analysed. Modelling results showed a strong relation between maximum critical force and relative coating thickness. The maximum radial stresses in the substrate in a case of systems with a thin 1 μm coating are much smaller than for thicker 5 μm coating, referring to the relative coating thickness. However, the analysis of substrate yielding showed that, for thin 1 and 2 μm coatings, substrates deform plastically at 0.01 and 0.03 N, respectively, while the 5 μm coating prevent plastic deformations up to load 0.32N.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań modelowania układów powłoka–podłoże poddanych obciążeniu działającego w styku skoncentrowanym przy użyciu diamentowego wgłębnika o promieniu zaokrąglenia 20 μm. Analizowano układy z powłokami CrN w zakresie od 1 do 5 μm nałożone na stal austenityczną X5CrNi18-10. Modelowano układy bez naprężeń własnych oraz układy z wprowadzonymi ściskającymi naprężeniami własnymi 2 i 5 GPa. W artykule przedstawiono ewolucje wpływu grubości powłok na deformacje podłoża w zakresie obciążenia do 1 i 3 N. Analizowano również przebieg maksymalnych naprężeń promieniowych w podłożu oraz zakres odkształceń plastycznych podłoża dla założonych grubości powłok i zakresu sił. Wyniki modelowania wykazały dużą zależność pomiędzy maksymalną siłą krytyczną, a względną grubością powłoki. Maksymalne naprężenia promieniowe w podłożu w układach z cienką powłoką 1 μm są znacznie mniejsze niż w przypadku układów z powłoką o grubości 5 μm, odnosząc wyniki do względnej grubości powłoki. Natomiast analiza odkształceń plastycznych podłoża badanych układów wykazała, że podłoże w układach z cienkimi powłokami 1 i 2 μm odkształcają się plastycznie już przy sile 0,01 i 0,03 N. Wzrost siły, przy której dochodzi do odkształceń plastycznych podłoża, widoczny jest w przypadku zmieniającej się grubości zastosowanej powłoki. I tak w przypadku układu z powłoką 5 μm pierwsze odkształcenia plastyczne zaczynają pojawiać się dopiero przy sile 0,32 N.

8

The influence of vibratory shot peening on the selected properties of the surface layer elements made of cast iron

Zaleski Kazimierz, Skoczylas Agnieszka

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 11

739--741

EN

The results of experimental investigations influence of vibratory shot peening on surface roughness and residual stress of spheroidal graphite cast iron objects were presented. The surfaces before vibratory shot peening were milled using different feed. After vibratory shot peening surface roughness Ra = 0.7÷0.9 μm was obtained and in surface layer compressive residual stress, with the maximum (absolute) value from 170 MPa to 330 MPa at a depth 0.4÷0.7 mm have been formed. For accepted vibratory shot peening condition it was recommended to use time of about 8 minutes.

PL

Przedstawiono wyniki badania wpływu czasu nagniatania wibracyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego na chropowatość powierzchni i rozkład naprężeń własnych w warstwie wierzchniej nagniatanych przedmiotów. Powierzchnie przewidziane do nagniatania frezowano z posuwem o różnej wartości. W wyniku nagniatania uzyskano chropowatość powierzchni w granicach Ra = 0,7÷0,9 μm, a w warstwie wierzchniej ukształtowano ściskające naprężenia własne o maksymalnej (bezwzględnej) wartości od 170 MPa do 330 MPa na głębokości 0,4÷0,7 mm. Dla przyjętych warunków nagniatania zalecono stosowanie czasu nagniatania ok. 8 min.

9

Analysis of residual stress in 1.4539 austenitic steel joints welded with TIG method

Nasiłowska Barbara, Bogdanowicz Zdzisław, Mońka Grzegorz, Tomaszewski Rafał, Zdunek Joanna

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2019

|

Vol. 68, nr 1

101--110

EN

The article compares the results of tests of residual stress determined based on Knoop microhardness measurements and obtained experimentally with the use of an x-ray diffractometer. Distribution of residual stress in the weld after strengthening of the surface layer, resulting from shot peening, was specified. A method of residual stress determination proposed by Oppel, based on Knoop microhardness distribution, was applied. An analysis of residual stress of 1.4539 austenitic steel welded joints, made with the use of TIG method and additionally strengthened with shot peening of the surface, showed good agreement of the results obtained both with the sin²ψ method and based on the microhardness measurement. The highest compression stress has occurred in a so-called Belayev point, approximately of 35 ÷ 40 μm from the surface.

PL

W artykule porównano wyniki badań naprężeń własnych wyznaczonych na podstawie pomiarów mikrotwardości Knoopa i doświadczalnie przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego. Określono rozkład naprężeń własnych w spoinie po umocnieniu warstwy wierzchniej w wyniku kulowania. Zastosowano metodę wyznaczania naprężeń własnych zaproponowanych przez Oppela na podstawie rozkładu mikrotwardości Knoopa. Analiza naprężeń własnych połączeń spawanych ze stali austenitycznej 1.4539 wykonanych metodą TIG dodatkowo umocnionych przez kulowanie powierzchni wykazała dobrą zgodność wyników uzyskanych za pomocą metody sin²ψ oraz na podstawie pomiaru mikrotwardości. Największe naprężenia ściskające występowały w tzw. punkcie Bielajewa ok. 35 ÷ 40 μm od powierzchni.

10

Badania porównawcze z wykorzystaniem efektu Barkhausena i metody trepanacyjnej stanu naprężenia w złączach spawanych odprężonych cieplnie i mechanicznie

Augustyniak Bolesław, Chmielewski Marek, Sędek Piotr, Krasnowski Krzysztof

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2019

|

nr 1

12--16

PL

Celem pracy było porównanie stanu naprężenia resztkowego w złączach spawanych wyznaczonego metodą nieniszczącą, która bazowała na pomiarze natężenia efektu Barkhausena (metoda EB) oraz metodą niszczącą, określaną jako metoda trepanacyjna. Obiektem badania były trzy modelowe doczołowe złącza spawane wykonane ze stali S235, oznaczone jako P1, P2 i P3. Próbka P2 została odprężona cieplnie, a próbka P3 była odprężona mechanicznie poprzez naprężanie statyczne do granicy plastyczności. Stan naprężenia wyznaczono metodą EB w szeregu punktów na obu powierzchniach próbek. Badania trepanacyjne metodą Gunnerta pozwoliły wyznaczyć odkształcenia względne dla szeregu wąskich pasków wyciętych w części centralnej złącza równolegle do osi spoiny. Te odkształcenia przeliczono na poziomy naprężenia resztkowego w kierunku osi spoiny. Wartości te zostały zestawione z wartościami składowej stycznej naprężenia wyznaczonego metodą EB dla tej części spoiny. Wykazano, iż odprężanie cieplne praktycznie usuwa naprężenie spawalnicze, a odprężanie mechaniczne zmniejsza to naprężenie znacząco. Wyniki badania obiema metodami okazały się być zgodne jakościowo i także ilościowo – po uwzględnieniu ujawnionego metodą EB efektu wygięcia płyt. To świadczy o skuteczności i użyteczności metody EB dla oceny stanu naprężenia w elementach stalowych.

EN

The aim of the study was to compare the residual stress in welded joints determined by the non-destructive method, which was based on the Barkhausen effect intensity measurement (EB method), and the destructive method, defined as the trepanation method. Three model butt welds made of S235 steel, marked as P1, P2 and P3, were subjected to the test, P2 was heat annealed and P3 was mechanically annealed by static stress up to yield strength. The stress was determined by EB at a number of points on both faces of the specimens. The trepanation tests by Gunnert allowed to determine the relative deformations for a series of narrow strips cut in the central part of the joint parallel to the weld axis. These deformations have been converted to residual stress levels in the direction of the weld axis. These values were compared with the values of the tangential stress component determined by the EB method for this part of the weld. It has been shown that thermal annealing practically removes welding stress and mechanical annealing significantly reduces this stress. The results of both methods proved to be consistent both qualitatively and quantitatively - after taking into account the bending effect of the panels revealed by the EB method. This demonstrates the effectiveness and usefulness of the EB method in assessing stress in steel elements.

11

Influence of Recast Layer on the Fatigue Life of Ti6Al4V Processed by Electric Discharge Machining

Eakambaram A., Xavior M. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1541--1548

EN

In this research work, Ti6Al4V alloy material was subjected to electric discharge machining (EDM) and its fatigue life was investigated at low cycle fatigue mode. In order to evaluate the influence of recast layer generated during the machining process on the fatigue life, samples prepared using end milling process were also subjected to similar tests and a comparative analysisis presented. Data were observed in the fully reversed fatigue mode at room temperature using samples fabricated as per ASTM standard E606. The specimen were machined on a spark electric discharge die sink machine which were subjected to fatigue, and the recorded fatigue lives were compared with the fatigue life of end milled specimen. The machined surfaces were examined through optical and scanning electron microscopes, and the roughness was measured with a standard profilometer. It was observed that when the discharge current is augmented, the recast layer formed was in the range of 20 to 70 μm thick. From the results, it is being concluded that fatigue life of the samples fabricated by EDM is less for various load conditions when compared with that of the end milled sample. The milled sample at 160 MPa load exhibited 2.71×105 cycles, which is 64% more when compared to EDM sample.

12

Analysis and Verification of Physical Properties of an AISI 4140 Steel by Vickers Indentation Analysis According to the Presence of Residual Stresses

Jung Changho, Lee Moon G., Jeon Yongho

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 3

823--827

EN

Residual stress has a great influence on the metal, but it is difficult to measure at small area using a general method. Residual stress calculations using the Vickers indentation can solve this problem. In this paper, a numerical simulation has been made for the residual stress measurement method of metal material deformed by high-speed impact. Then, the stress-strain curve at the high-speed deformation was confirmed through actual experiments, and the residual stresses generated thereafter were calculated by the Vickers indenter method. A Vickers indentation analysis under the same conditions was performed at the position where a residual stress of about 169.39 MPa was generated. Experiments were carried out and high speed impact was applied to the specimen to generate residual stress. The obtained results indicate that it is possible to identify residual stresses in various metals with various shapes through Vickers indentation measurements, and to use them for process and quality control.

13

Minimum reinforcement for crack width control in RC tensile elements

Knauff M., Grzeszykowski B., Golubińska A.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 1

111--128

EN

New approach using direct crack width calculations of the minimum reinforcement in tensile RC elements is presented. Verification involves checking whether the provided reinforcement ensures that the crack width that may result from the thermal-shrinkage effects does not exceed the limit value. The Eurocode provisions were enriched with addendums derived from the German national annex. Three levels of accuracy of the analysis were defined - the higher the level applied, the more significant reduction in the amount of reinforcement required can be achieved. A methodology of determining the minimum reinforcement for crack width control on the example of a RC retaining wall is presented. In the analysis the influence of residual and restraint stresses caused by hydration heat release and shrinkage was considered.

PL

W żelbetowych elementach które nie mogą się swobodnie odkształcać, takich jak ściany na fundamentach i niektóre płyty, na skutek odpływu ciepła hydratacji i skurczu betonu mogą powstać poważne zarysowania. W artykule zwięźle omówiono związany z tymi zjawiskami mechanizm pojawiania się własnych i wymuszonych naprężeń rozciągających. Zdefiniowano dwa krytyczne terminy. W terminie 1, kilka dni po ułożeniu betonu, największe znaczenie mają naprężenia wywołane odpływem ciepła hydratacji. W drugim terminie, który może wystąpić po kilku miesiącach, a nawet latach, podstawową rolę odgrywają naprężenia wymuszone wywołane skurczem betonu. Do obliczenia zbrojenia potrzebnego ze względu na naprężenia Termiczno-Skurczowe (TS) stosuje się przepisy o minimalnym zbrojeniu ze względu na zarysowanie (mincr). W artykule zaproponowano ulepszoną metodę sprawdzania stanu granicznego zarysowania, polegającą na tym, że przepisy Eurokodu 2 wzbogaca się o uzupełnienia pochodzące z niemieckiego załącznika krajowego. Nie stosuje się uproszczeń (niezbyt zresztą trafnych), polegających na stosowaniu tablic zawartych w Eurokodzie. Projektowanie mincr polega na bezpośrednim obliczaniu szerokości rys powstałych pod wpływem obciążeń rysujących (lub na podstawie uzupełnienia niemieckiego, mniejszych od rysujących) i porównywanie ich z wartością dopuszczalną. Zbrojenie, dla którego szerokość rys jest równa granicznej jest z definicji minimalnym zbrojeniem ze względu na zarysowanie. Zdefiniowano trzy poziomy analizy. Poziom 0, w którym obliczenie polega na stosowaniu zgodnych z literą normy (ewentualnie z uzupełnieniami niemieckimi) bardzo prostych obliczeń. Na tym poziomie minimalne zbrojenie nie zależy od kształtu i schematu statycznego elementu i warunków cieplno-wilgotnościowych. Naprężeń TS nie oblicza się. Na poziomie 1 do wyznaczenia naprężeń TS stosuje się proste sposoby oraz MES przy założeniu liniowej sprężystości, co pozwala na zastosowanie powszechnie dostępnych programów komputerowych. Wyniki obliczeń zależą od licznych danych reprezentujących warunki dojrzewania elementu. Metody poziomu 3, które nie są przedmiotem tego artykułu, polegają na stosowaniu zaawansowanych modeli mechanicznych uwzględniających zagadnienia nieliniowe, w szczególności spadek sztywności betonu po zarysowaniu. W artykule umieszczono przykład obliczania minimalnego zbrojenia ze względu na zarysowanie w ścianie oporowej oraz przedyskutowano inne przypadki.

14

Relief of residual stress in Al2O3/Nb joints brazed with Ag-Cu-Ti/Cu/Ag-Cu-Ti composite interlayer

Zhao Yating, Wang Ying, Yang Zhenwen, Wang Dongpo

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 1

1--10

EN

Ag-Cu-Ti/Cu/Ag-Cu-Ti composite interlayer was successfully designed to braze Al2O3 ceramic and Nb. The effect of the addition of Cu interlayer with various thicknesses on the microstructure, residual stress and mechanical properties of the brazed joints was investigated by finite element modeling (FEM) computation combined with experimental verification. The results showed that the layered Ag-Cu-Ag solid solution structure formed in the Al2O3/Nb brazed joints when the composite interlayer was used. Moreover, the thickness of TiO + Ti3Cu3O reaction layers adjacent to the Al2O3 ceramic substrate did not change obviously regardless of the Cu foil thickness. The maximum residual stress in the whole brazed joint always appeared in the Al2O3 ceramic substrate nearby the interlayer, but it was reduced from 384 MPa to 119 MPa when a 150 μm thick Cu foil was added. The variation of calculated residual stresses as a function of Cu foil thickness, which was verified by X-ray measurement, exhibited a consistent with Al2O3 ceramic strain energy. Thus, the calculation of Al2O3 ceramic strain energy could be a good criterion to evaluate the joint shear strength because the fracture occurred in the Al2O3 ceramic. The reduction of detrimental residual stress was primarily attributed to the increased plastic strain energy of Cu interlayer. The FEM and experiment results indicated that the ability of plastic deformation of the interlayer played a key role in determining the residual stress in the brazed joint, providing a method for improving the bonding properties of ceramic and metal.

15

Effect of residual stress on load bearing capacity of PVD coated surfaces

Chronowska-Przywara K., Kot M., Szczęch M.

Tribologia

|

2018

|

nr 4

23--29

EN

The article presents the results of spherical indentation modelling of coating-substrate systems. Modelling was carried out using the finite element method. First of all, the effect of the coating thickness on system deformation and stress distribution was taken into analysis, assuming coating thicknesses of 1, 2, and 5 μm, which are typical for tribological applications as well as models with infinitely thick coating and without a coating. The evolution of maximum radial stresses in the indentation within 0 to 3N load is presented. A significant effect of the coating thickness on the value and location of the maximum stress concentration was observed. The effect of internal stresses on surface bearing capacity with PVD coatings was also analysed. The paper presents the possibility of creating failure maps of coating–substrate systems for the assumed mechanical properties of materials, which allows one to determine the load capacity of coated surface or choose the optimal coating thickness when the maximum strength and contact geometry are known.

PL

W artykule zostały przedstawione wyniki modelowania sferycznej indentacji układów powłoka-podłoże. Modelowanie prowadzono z użyciem metody elementów skończonych. Analizowano przede wszystkim wpływ grubości powłoki na deformacje układu i rozkład naprężeń, przyjmując typowe w tribologicznych aplikacjach grubości powłok 1, 2 i 5 μm oraz modele z nieskończenie grubą powłoką i bez powłoki. Przedstawiono ewolucję głównie przy maksymalnych naprężeniach promieniowych w zakresie obciążenia wgłębnika od 0 do 1 N. Zaobserwowano istotny wpływ grubości powłoki na wartość i miejsca maksymalnej koncentracji naprężeń. Analizowano także wpływ naprężeń własnych na nośność powierzchni z powłokami PVD. W pracy przedstawiono możliwość tworzenia map niszczenia układów powłoka–podłoże dla założonych właściwości mechanicznych materiałów, dzięki której można określić zakres nośności powierzchni układu lub dobrać optymalną grubość powłoki przy znajomości maksymalnej siły i geometrii kontaktu.

16

Zastosowanie nanosekundowych impulsów laserowych do oceny naprężeń własnych cienkich warstw

Radziejewska J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 3

46--49

PL

Przeprowadzono badania naprężeń własnych cienkich warstw metodą Laser Spallation Technnique – LST. Krótkie, nanosekundowe impulsy o dużej energii zostały zastosowane do wywołania delaminacji cienkich warstw a geometria odspojenia do oceny naprężeń własnych. Badania przeprowadzono dla miękkiej i plastycznej warstwy tytanu oraz twardej i kruchej warstwy TiN. Obie warstwy zostały nałożone metodą PVD na podłoże ze stali kwasoodpornej 304. Wartość naprężenia otrzymana metodą LST została zweryfikowana na podstawie badań metodą rentgenowską. Uzyskane wyniki badań wykazały, że krótkie impulsy laserowe o odpowiedniej energii mogą być stosowane do oceny naprężeń własnych w przypadku cienkich warstw o dużej wartości naprężeń ściskających.

EN

The laser spallation technique was applied for measutement of residual stress of thin films. Two films of different properties, ductile and soft Ti, and hard and brittle TiN, were studied. The films were produced on 304 steel substrate by PVD method. The residual stress value obtained by laser spallation technique LST were compared with stress value from X-ray diffraction method. Good agreement of stress values measured by both methods was attained. It was shown that shock wave induced by a nanosecond laser pulse adequately determines properties of PVD thin films on metal substrate.

17

Badanie stanu naprężeń własnych po obróbce ubytkowej materiału kompozytowego o osnowie z aluminium zawierającego dodatek ceramiczny

Cyboroń J.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 1

28--30

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych stopu AlSi7Mg z 5% obj. węglika krzemu (SiC) po procesie obróbki ubytkowej z wykorzystaniem metody elektroerozyjnej, strumienia wodno-ściernego i przecinania. Omówiono możliwości pomiaru wpływu wybranych technik obróbki ubytkowej na stan warstwy wierzchniej. Za pomocą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego mierzono poziom i charakter uzyskanych naprężeń własnych. Zaprezentowano metodę dyfrakcji promieniowania X w geometrii stałego kąta padania (SKP), stosowaną w praktyce do pomiaru zakresu zmian w obrębie warstwy wierzchniej, uzyskanej na skutek interakcji pomiędzy narzędziem a powierzchnią obrabianego materiału.

EN

The paper presents the results of structural studies of AlSi7Mg alloy with 5% vol. addition of silicon carbide (SiC), after the machining process using the alternative method including: electrical discharge machining (EDM), abrasive water jet (AWJ) and cutting. The article presents the possibilities of measuring the impact of selected machining techniques on the surface and subsurface layers. X-ray diffraction were used to determine the level and characters of the obtained residual stresses. The article presents the X-ray diffraction method in the grazing incidence X-ray diffraction technique (GIXD) used for the practical measurement of the range of changes within the surface layer formed, as a result of interaction between the tool and the surface of the material being processed.

18

Pomiar naprężeń własnych w kształtowniku stalowym metodą otworkową

Marcinczak K., Lorenc W., Rowiński S.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 4

103--104

PL

W artykule omówiono problematykę naprężeń własnych oraz metody ich wyznaczania w konstrukcjach stalowych. W szczególności opisano metodologię wykorzystania metody otworkowej do określenia naprężeń walcowniczych w konstrukcjach stalowych. Przedstawiono wyniki z badań naprężeń własnych w stalowej belce dwuteowej ze stali S460M. Otrzymane rozkłady naprężeń porównano do modelu normowego.

EN

In the paper the issue of residual stresses and methods of residual stresses measurement are presented. Especially, the hole-drilling method is describes. The results of residual stresses in steel beam made of S460M are presented. The obtained stresses distribution were compared to theoretical model.

19

TIG and laser beam welded joints – simplified numerical analyses

Nasiłowska B., Derewońko A., Bogdanowicz Z.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2018

|

Vol. 56 nr 3

645--656

EN

Regardless of the welding method, a new joint and the surrounding area are inevitably subjected to thermo-physical perturbation. The paper presents analyses of many diﬀerent issues involved in welding and potential solutions including adoption of simplifying assumptions, application of numerical algorithms and development of reliable representative models. The Finite Element Method is used to determine residual stress distribution, using results from thermo-physical tests and widely known mechanical properties of metals subjected to welding processes. Experimental and numerical methods for determining residual stress are compared for welds generated using both TIG (Tungsten Inert Gas, Gas Tungsten Arc Welding) and a laser beam. This data reveals that it is necessary to precisely deﬁne location of the analyzed welded fragment to correctly determine thermal boundary conditions.

20

An effect of grinding on microhardness and residual stress in 20MnCr5 following single-piece flow low-pressure carburizing

Stachurski W., Krupanek K., Januszewicz B., Rosik R., Wojcik R.

Journal of Machine Engineering

|

2018

|

Vol. 18, No. 4

73--85

EN

The aim of the experiment described in the paper was to determine the effect of selected conditions of abrasive machining on the size and distribution of microhardness and residual stresses developed in the technological surface layer of flat specimens made of 20MnCr5 steel. The specimens were subjected to single-piece flow low-pressure carburizing (LPC) and high-pressure gas quenching (HPGQ) in a 4D Quenching chamber, in order to achieve the effective case depth of ECD=0.4 mm. This was followed by grinding the specimens with Quantum and Vortex alumina grinding wheels made by Norton. Cooling and lubricating liquid were supplied to the grinding zone in both cases by the flood (WET) method and by the minimum quantity lubrication (MQL) method. The measurements for each specimen were made twice - after the thermo-chemical treatment and after the grinding. Microhardness and residual stress was measured by the X-ray method sin2Ψ. The final part of the article provides an analysis of the measurement results and presents conclusions and recommendations for further studies.