Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

About some aspects of advanced manufacturing engineering department in WCM-oriented production plants

Mróz A.

Management and Production Engineering Review

|

2018

|

Vol. 9, No. 4

76--85

EN

The modern companies, which are competing on product market, need to use innovative solutions, in order to become potential leaders. One of the modernization methods is rearrangement of organizational structure and redistribution of competence. The article describes the Advanced Manufacturing Engineering Department in production plant, which is an innovative initiative in worldwide organizational management. Some aspects including AME application in plant processes are highlighted. Some advanced techniques are presented. In the article summary, perspectives for the development of AME are included.

2

Badanie właściwości fizykochemicznych dyspersji mikro- i nanopęcherzyków azotu w cieczach

Ulatowski K., Maciejewska A., Mróz A., Sobieszuk P.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2018

|

Nr 3

83--84

PL

W pracy przeprowadzono generację nanopęcherzyków azotu w wodzie dejonizowanej za pomocą układów z membranami cylindrycznymi oraz przygotowano roztwory etanolu w wodzie i wodzie z nanodyspersją pęcherzyków. Zbadano wpływ obecności nanodyspersji na lepkość, napięcie powierzchniowe oraz kąty zwilżania szkła. Zbadano wpływ obecności nanodyspersji na lepkość, napięcie powierzchniowe oraz kąty zwilżania szkła. Stwierdzono, że w badanym zakresie stężeń etanolu obecność nanopęcherzyków nie wpływa na lepkość roztworu, podnosi jego napięcie powierzchniowe dla niskich stężeń etanolu (poniżej 20% mas.) oraz zwiększa kąty zwilżania na szkle w badanym zakresie stężeń.

EN

In this work the generation of nanobubbles using the cylindric al-porous-membrane system was performed and mixtures of ethanol in pure water and water with nanobubbles were prepared. The influence of nanodispersion on viscosity, surface tension and contact angles on glass was investigated. The results show that in the investigated range of ethanol concentration a presence of nanobubbles has no influence on liquid viscosity, increases surface tension for low ethanol concentrations (below 20 mass %) and increases the contact angles on glass in the investigated range of concentrations.

3

Vibroacoustic system for measurement of the touchdown of a light aircraft

Sala D., Motylewski J., Mróz A., Pawłowski P.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2017

|

z. 97

147--156

EN

Aircraft touchdown is one of the most difficult and dangerous phases of a flight. The paper presents an aerial light aircraft, prepared and produced by vibroacoustic tests, using an aircraft landing and landing monitoring system (AVI). The concept is based on the use of an ultrasonic transceiver head and vibration transducer, together with an appropriate signal processing and analysis system. The system measures the touchdown speed and altitude of the aircraft in the final phase of the flight and determines the level of load transmitted to the aircraft during the landing. Thanks to data archiving, it allows for better estimation of the wear rate of the structure, which is important in determining the causes of possible malfunction. It can be used with light and ultralight aircraft and, after adaptation, in unmanned aircraft. It can also be used to evaluate the art of piloting during landing.

4

Nauczyciel wobec paradygmatu zrównoważonego rozwoju jednostki

Kędzierska B., Mróz A.

Zeszyty Naukowe. Organizacja i Zarządzanie / Politechnika Śląska

|

2017

|

z. 106

69--79

PL

We współczesnym, globalizującym się społeczeństwie wiedzy zmienia się rola nauczyciela, jego zadania i wyzwania – jednym z priorytetowych celów kształcenia staje się dzisiaj wspieranie harmonijnego rozwoju uczniów poprzez odpowiednie zaplanowanie i realizowanie procesu dydaktycznego. Zawarte poniżej rozważania są rezultatem przeprowadzonych badań eksploracyjnych i stanowią próbę odpowiedzi na pytanie badawcze: W jakim zakresie nauczyciele wspierają w procesie dydaktycznym harmonijny rozwój swoich uczniów? Sformułowane na podstawie analizy wyników badań własnych wnioski stały się podstawą stosownych rekomendacji.

EN

In modern, globalized knowledge society, the role of the teacher, his task and challenges are changing. Therefore, one of the priority aims of the education is to support the harmonious development of pupils – by properly planned and implemented didactic process. The following considerations are the result of exploratory research. The research was an attempt to answer the question: To what extent do the teachers support the harmonious development of their students in the didactic process? The conclusions drawn from the analysis of the results have become the basis for appropriate recommendations.

5

Effect of manufacturing technology of ball-and-socket joint made of Co28Cr6Mo alloy on its tribological properties

Mróz A., Garbiec D., Jakubowicz J., Łapaj Ł.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 1

26--31

EN

The article presents the results of friction and wear testing of ball-and-socket joints, made of ASTM F75 alloy powder, applying the technologies of selective laser melting and spark plasma sintering. The reference material constituted joints produced by machining from a ASTM F1537 LC rod. The tribological tests were carried out using the movement simulator of a spinal motion segment of our own design, in the environment of distilled water. The test results consisted of a comparison of the friction resistance values occurring in the friction couple and comparison of the wear indicators of the upper and lower components, which simulate the tribological system of an intervertebral disc endoprosthesis in the spinal lumbar segment. Analysis of the wear mechanism of the bearing surfaces was performed on the basis of microscopic observations and measurements of friction surface roughness. Regardless of the manufacturing technology, the coefficient of friction varied in the range of 0.25 to 0.30, wherein a median value for all the tested material combinations was in the range of 0.27 to 0.29. The lowest resistance to tribological wear was demonstrated by the joints produced employing spark plasma sintering technology. The wear of the joints produced with this technology was about 20% higher in comparison to those joints formed by selective laser melting, and about 30% higher compared to the joints produced in a conventional manner from ASTM F1537 LC alloy. Observations performed using scanning electron microscopy showed that regardless of the production technology, the dominant type of wear was abrasive-adhesive wear. Unlike the joints produced in a conventional manner, the bearing surfaces of the components produced by means of selective laser melting and spark plasma sintering technologies, there is evidence of fatigue damage. The results call into question the possibility of using alternative technologies in the manufacturing process of endoprosthesis components exposed to tribological wear.

PL

Celem pracy była analiza mechanizmu zużycia tribologicznego powierzchni trących elementów przegubu kulowego w warunkach kinematyki ruchu i obciążeń zbliżonych do tych, które występują w naturalnym segmencie ruchowym odcinka lędźwiowego kręgosłupa. Uzyskane wyniki badań pozwoliły odpowiedzieć na pytanie, czy istnieje potencjalne uzasadnienie możliwości zastosowania technologii selektywnego przetapiania laserowego SLM (selective laser melting) i iskrowego spiekania plazmowego SPS (spark plasma sintering) w procesie wytwarzania elementów endoprotez współpracujących ślizgowo.

6

Wymiary ciała i otłuszczenie zawodowych strażaków

Wiśniewski A., Jarosz W., Mróz A., Smolarczyk M., Czajkowska A., Magiera A., Kowalczyk P., Zimmerman-Rysz D., Kowalczyk M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2017

|

Vol. 48, iss. 4

110--123

PL

Cel pracy: Celem artykułu jest opisanie wymiarów i składu ciała zawodowych strażaków ze szczególnym uwzględnieniem zawartości tłuszczu w ich organizmie. Materiał i metody: Zbadano kohortę 178 strażaków. Byli to mężczyźni w wieku od 19,5 roku do 53 lat, przy czym średni wieku metrykalny (WM) badanych wynosił prawie 32 lata. Strażaków podzielono na 3 grupy wiekowe. Pierwszą z nich tworzyli ratownicy do 25 roku życia (n = 75, 42% wszystkich badanych, średni WM – prawie 22 lata), drugą – ratownicy w wieku od 25 do 44 lat (n = 79, 44% wszystkich badanych, średni WM – prawie 37 lat), a trzecią – ratownicy powyżej 44 roku życia (n = 24, 14% wszystkich badanych, średni WM – prawie 49 lat). U wszystkich badanych w godzinach porannych mierzono wysokość ciała (WC, cm) i masę ciała (MC, kg). Do pomiarów badani przystępowali w lekkich strojach sportowych, bez butów. Wszystkie pomiary przeprowadzał ten sam zespół badaczy, posługując się tymi samymi urządzeniami. W celu zmierzenia WC posłużono się stadiometrem, a w celu zmierzenia zawartości tłuszczu w organizmie (FM, kg) – metodą bioimpedancji elektrycznej. Do oceny składu ciała wykorzystano analizator wyposażony w cztery elektrody (model tetrapolarny). Masę tłuszczu wyrażano w kilogramach i w stosunku do masy ciała (FM%, PBF). Na podstawie pomiarów WC, MC i FM obliczono wskaźniki masy ciała (BMI, kg/m²) oraz wskaźnik otłuszczenia ciała (FMI, kg/m²). Wyniki: Stwierdzono, że średnie unormowane wartości masy ciała i wartości wskaźnika masy ciała w grupach zawodowych strażaków w wieku od 25 do 44 lat i powyżej 44 lat sytuują się na górnej granicy lub ponad górną granicą normy populacyjnej (2,0 SDS). W wyniku analizy wartości wskaźnika otłuszczenia potwierdzono, że duży odsetek strażaków powyżej 25 roku życia cechuje nadwaga, a nawet otyłość. Wnioski: Zaobserwowano, że wraz z wiekiem otłuszczenie badanych mężczyzn znamiennie się zwiększa i jest na tyle duże, że 1/3 strażaków powyżej 25 roku życia uznano za osoby nadmiernie otłuszczone. Stwierdzono, że: 1. ocenę zdolności do wykonywania zadań ratowniczych należy rutynowo przeprowadzać, dokonując także pomiaru składu ciała ze szczególnym uwzględnieniem pomiaru zawartości tłuszczu w organizmie; 2. wraz z wiekiem, szczególnie po ukończeniu 25 roku życia, masa ciała strażaków zwiększa się z powodu nadmiernego otłuszczenia, co u niektórych z nich prowadzi nawet do otyłości; 3. bez względu na sposób oceny stanu otłuszczenia odsetek osób z nadwagą i otyłych wśród zawodowych strażaków jest znaczący.

EN

Aim: The aim of the article is to describe body measurements and body composition in professional firefighters, with a particular focus on body fat. Material and Methods: A cohort of 178 firefighters aged from 19.5 to 53 years was examined, with mean chronological age (CA) of almost 32 years. Study participants were divided into 3 age groups: up to 25 years of age (n = 75.42% of all study participants, mean CA = 22 years), from 25 to 44 years (n = 79.44% of all study participants, mean CA = 37 years) and the oldest, aged over 44 years (n = 24.14% of all study participants, mean CA = 49 years). Body height (BH, cm) and body mass (BM, kg) were measured in the morning by means of the same measurement equipment. Body height was measured using a stadiometer. The participants were wearing light sportswear and were barefoot. The measurements were always performed by the same research team. A stadiometer was used to measure BH and bioelectrical impedance analysis was used to evaluate fat mass in body composition (FM, kg). The evaluation of body composition was performed using the analyser equipped in 4 electrodes (tetrapolar model). Fat mass was expressed in kg and relative to body mass (FM%, PBF). BH, BM and FM measurements were used to calculate body mass index (BMI, kg/m²) and fat mass index (FMI, kg/m²).Results: It was found that the mean standardised values of body mass and body mass index in groups of firefighters with CA of 25-44 years and those over 44 years are at or over the upper limit for the population standard (2.0 SDS). The analysis of fat mass index (FMI, kg/m2) demonstrated that a large percentage of firefighters aged over 25 years were characterised by overweight or even obesity. Conclusions: It was demonstrated that body fat in the study participants increased with age. This tendency is so pronounced that a third of the firefighters aged over 25 years were overweight. It was found that: 1. The evaluation of the ability to perform rescue operations should be routinely conducted using body composition examinations, with a particular focus on body fat; 2. the body mass of professional firefighters increases with age, especially after turning 25, due to excess body fat, which in certain firefighters leads even to obesity; 3. regardless of the method of evaluating body fat, the percentage of overweight and obese individuals among firefighters is considerable.

7

The effect of an accelerated ageing process on tribological wear of polimeric elements in joint endoprostheses

Mróz A., Wielowiejska-Giertuga A., Wiśniewski T., Barczewski M., Łapaj Ł., Gierzyńska-Dolna M.

Tribologia

|

2016

|

nr 2

73--85

EN

The polymeric components of endoprostheses in in vivo conditions are subjected to the oxidation process (ageing). The paper presents the results of friction and wear testing performed with use of a knee-joint simulator. The polymeric parts were machined from UHMWPE and UHMWPE modified with the addition of vitamin E. The calorimetric analysis and tribological testing results confirm the negative effect of accelerated ageing in oxygen atmosphere on the tribological properties of UHMWPE as well as the antioxidative properties of vitamin E.

PL

Polimerowe komponenty endoprotez w warunkach in vivo ulegają procesowi starzenia (utleniania). W artykule przedstawiono wyniki badań tarciowo-zużyciowych endoprotez stawu kolanowego. Komponenty polimerowe wykonano z UHMWPE i UHMWPE modyfikowanego witaminą E. Wyniki badań kalotometrycznych i tribologicznych potwierdziły negatywny wpływ procesu przyspieszonego starzenia w atmosferze tlenu na właściwości strukturalne i tribologiczne UHMWPE oraz antyoksydacyjne właściwości witaminy E.

8

Stand for tribological testing of hip endoprostheses

Wiśniewski T., Mróz A., Magda J., Wielowiejska-Giertuga A.

Tribologia

|

2016

|

nr 6

167--177

EN

The paper presents a new construction of hip-joint simulator. The SBT-01.2 simulator is designed for conducting tribological testing of hip endoprostheses based on ISO 14242-1, which specifies the requirements for the range of motion and load characteristics of the friction pair (femoral head vs. acetabular cup) during one test cycle. The construction of the simulator is based on the anatomical structure of the human hip joint. The prosthesis acetabulum is mounted in the upper part of the mounting head while maintaining the inclination angle relative to the axis of the socket to the direction of the loading force. The head of the prosthesis is mounted on a pin embedded in the bottom, movable base. After placing a special sleeve on the lower base, liquid lubricant is applied on the head-cup tribological system. The employed software enables continuous control, online visualization, and data recording. During testing, parameters such as lubricant temperature, instantaneous loading force, friction torque, and the number of cycles are recorded.

PL

W artykule przedstawiono nową konstrukcję symulatora ruchu stawu biodrowego. Symulator SBT-01.2 przeznaczony jest do realizacji badań tribologicznych endoprotez stawu biodrowego w oparciu o normę ISO 14242-1, która określa wymogi dotyczące zakresu ruchów i charakterystyki obciążenia pary trącej (głowa-panewka) w czasie jednego cyklu badawczego. Konstrukcja symulatora oparta została na anatomicznej budowie stawu biodrowego człowieka. Panewka endoprotezy zamontowana jest w górnej części w głowicy mocującej z zachowaniem kąta inklinacji osi panewki względem kierunku przyłożenia siły obciążającej. Głowa endoprotezy mocowana jest na trzpieniu osadzonym w dolnej, ruchomej podstawie. Po założeniu specjalnego rękawa na dolnej podstawie układ tribologiczny głowa-panewka zalewany jest cieczą smarującą. Zastosowane oprogramowanie umożliwia stałą kontrolę, wizualizację online i zapis danych. Podczas testu rejestrowane są takie parametry jak: temperatura cieczy smarującej, chwilowa wartość siły obciążającej, moment siły tarcia i aktualna liczba cykli.

9

Fretting corrosion of cobalt and titanium implant alloys in simulated body fluids

Sulej-Chojnacka J., Wielowiejska-Giertuga A., Mróz A., Delfosse D.

Tribologia

|

2016

|

nr 6

149--158

EN

The most important advantage of using modular hip joint endoprostheses is the possibility to adapt the endoprosthesis to the morphology and size of individual patients. However, the additional contact surface is subjected to fretting wear due to mutual micro displacements and the aggressive chemistry of the environment inside the human body (fretting corrosion). Today’s hip endoprostheses are generally composed of a hip stem, a femoral ball head and an acetabular cup (Figure 1). The hip stem is made of stainless steel, CoCrMo or a Ti alloys. The femoral ball head is made of stainless steel, CoCrMo, or a ceramic material. In the case of a modular hip stem, i.e. with a modular neck portion, the materials used are generally CoCrMo and Ti6Al 4V. (The interface between femoral ball head and the acetabular cup is an articulating surface and not the subject of this research project.)

PL

Najważniejszą zaletą stosowania endoprotez modularnych stawu biodrowego jest możliwość adaptacji wymiarowej endoprotezy do osobniczych cech pacjentów. Niemniej, dodatkowa powierzchnia kontaktu narażona jest na zużycie wskutek wzajemnych mikroprzemieszczeń i agresywnego działania środowiska (korozja frettingowa). Współcześnie stosowane endoprotezy stawu biodrowego zbudowane są z trzpienia, głowy oraz panewki (Rys. 1). Trzpień wykonany jest ze stali nierdzewnej, CoCrMo lub stopu tytanu. Głowa endoprotezy wykonana jest ze stali nierdzewnej, COCrMo lub materiału ceramicznego. W przypadku endoprotez modularnych, gdzie połączenie modularne znajduje się w części szyjkowej trzpienia endoprotezy, w większości stosowanymi materiałami są CoCrMo oraz Ti6Al4V. W ramach niniejszej pracy dokonano badań porównawczych odporności na korozję frettingową trzech najczęściej spotykanych skojarzeń materiałowych występujących w połączeniach modularnych endoprotez całkowitych stawu biodrowego (CoCrMo-CoCrMo, CoCrMo-Ti6Al4V i Ti6Al4V-Ti6Al4V). Badania przeprowadzono z zastosowaniem testera tribologicznego pracującego ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym, zintegrowanego z potencjostatem wyposażonym w układ trójelektrodowy. Skojarzenie badawcze składało się z nieruchomego trzpienia dociskanego stałą siłą do płytki wykonującej ruch posuwisto-zwrotny z zadaną częstotliwością i amplitudą. Testy przeprowadzono w środowisku roztworu wodnego surowicy bydlęcej w temperaturze 37°C. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że największą odporność korozyjną w warunkach statycznych wykazywała para trąca: CoCrMo-CoCrMo, natomiast najniższą wartość ΔE CoCrMo-Ti6Al4V. Potwierdzono także występowanie korelacji pomiędzy intensywnością procesu depasywacji spowodowanego niszczeniem mechanicznym warstwy wierzchniej a wartościami oporów tarcia w systemie tribologicznym.

10

Effect of selective laser melting technology on the tribological properties of the prototype of intervertebral disc endoprothesis

Mróz A., Wiśniewski T., Skalski K.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 2

24--30

PL

Podjęto pracę nad zaprojektowaniem nowej konstrukcji endoprotezy krążka międzykręgowego odcinka lędźwiowego kręgosłupa, której komponenty metalowe wykonano ze stopu CoCrMo przy zastosowaniu technologii selektywnego topienia laserowego (SLM). Do badań porównawczych zostały wytworzone endoprotezy metodą obróbki skrawaniem z zastosowaniem obrabiarek sterowanych numerycznie (CNC). Wykonane prototypy poddano testom tribologicznym z wykorzystaniem symulatora kręgosłupa SBT-03.1. Celem pracy było określenie potencjału technologii SLM w procesie wytwarzania elementów endoprotez krążka międzykręgowego oraz określenie wpływu tej technologii na opory tarcia oraz ilość generowanych produktów zużycia.

EN

Work on the design of a new construction of intervertebral disc prosthesis of the lumbar spine has been started; the metal components of this endoprosthesis have been manufactured of CoCrMo alloy using the technology of selective laser melting (SLM). For comparative studies, the endoprostheses have been manufactured by machining with the use of numerically controlled machine tools (CNC). The fabricated prototypes have undergone the tribological tests using the SBT-03.1 spine simulator. The aim of the study was to determine the potential of SLM technology in the fabrication process of the elements of intervertebral disc endoprosthesis and to determine the impact of this technology on friction resistance and the amount of generated wear debris.

11

Effect of manufacturing technology on tribological properties of Co28Cr6Mo alloy

Mróz A., Garbiec D., Jakubowicz J., Łapaj Ł., Wielowiejska-Giertuga A., Gierzyńska-Dolna M.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 5

245--251

EN

The physical, chemical, mechanical properties of alloys used in endoprosthesis components in the osteoarticular system or dental implants depend not only on the chemical composition, but also on the applied production technology. The article presents the results of friction and wear testing of samples produced by selective laser melting and spark plasma sintering of the ASTM F75 alloy powder (Co28Cr6Mo alloy). As reference material, an ASTM F1537 LC rod was used from which samples were prepared by machining. The friction and wear tests were conducted by means of a tribological tester with a block-ring tribosystem. The tests were performed without lubricating fluid at ambient temperature. The test results constituted a comparison of the frictional resistance in contact with bearing steel 100Cr6 as well as a comparison of the wear values depending on the given friction pair load as a function of sliding distance. Analysis of the wear mechanism of the test materials was based on microscopic observation of the friction surfaces, chemical composition analysis of the surfaces using energy dispersive X-ray spectroscopy as well as roughness measurements. For the friction pair involving the reference sample, the friction coefficient was characterized by a constant value of about 0.40 regardless of the load or travelled sliding distance. In the case of the samples greater frictional resistance was found. The friction coefficient for the friction pairs involving samples produced using the technology of selective laser melting and spark plasma sintering varied in the range 0.50 to 0.62 and from 0.70 to 0.74. Based on the obtained results of weight loss, it was calculated that the reference material sample was characterized by the smallest wear coefficient, while the largest was demonstrated by samples produced by spark plasma sintering. Microscopic observations showed that regardless of the employed technology to produce the samples, the dominant type of wear was abrasive-adhesive wear. Analysis of the chemical composition of the tested material confirmed the tendency to form oxide layers on the surface. As a result of the ongoing wear, the roughness of the friction surfaces increased. The longer the sliding distance the sample travelled, the greater the increase in the Ra parameter value and the greater the force loading the friction couple.

PL

Właściwości stopów stosowanych na endoprotezy układu kostno-stawowego lub implanty stomatologiczne mogą różnić się nie tylko ze względu na skład chemiczny, ale także ze względu na zastosowaną technologię wytwarzania. W ostatnich latach obserwowano wzrost zainteresowania technikami addytywnymi oraz rozwój metod konsolidacji materiałów proszkowych, które w procesie spiekania wykorzystują zjawiska fizyczne towarzyszące przepływowi prądu elektrycznego. Przykładami takich technologii są odpowiednio selektywne przetapianie laserowe (SLM) oraz iskrowe spiekanie plazmowe (SPS). Dostępne publikacje wskazują na możliwość wykorzystania tych technologii do wytwarzania endoprotez, przy czym aspekt odporności na zużycie tribologiczne nie jest w tych pracach wystarczająco wyjaśniony. Celem podjętej pracy było porównanie odporności na zużycie tribologiczne i mechanizmu zużycia próbek wytworzonych z proszku stopowego ASTM F75 z zastosowaniem technologii SLM i SPS w odniesieniu do materiału referencyjnego ASTM F1537 LC.

12

Congruences of Edge-bipartite Graphs with Applications to Grothendieck Group Recognition. [Part 2], Coxeter Type Study

Mróz A.

Fundamenta Informaticae

|

2016

|

Vol. 146, nr 2

145--177

EN

In this two parts article with the same main title we study a problem of Coxeter-Gram spectral analysis of edge-bipartite graphs (bigraphs), a class of signed graphs. We ask for a criterion deciding if a given bigraph Δ is weakly or strongly Gram-congruent with a graph. The problem is inspired by recent works of Simson et al. started in [SIAM J. Discr. Math. 27 (2013), 827-854], and by problems related to integral quadratic forms, bilinear lattices, representation theory of algebras, algebraic methods in graph theory and the isotropy groups of bigraphs. In this Part II we develop general combinatorial techniques, with the use of inflation algorithm discussed in Part I, morsifications and the isotropy group of a bigraph, and we provide a constructive solution of the problem for the class of all positive connected loop-free bigraphs. Moreover, we present an application of our results to Grothendieck group recognition problem: deciding if a given bilinear lattice is the Grothendieck group of some category. Our techniques are tested in a series of experiments for so-called Nakayama bigraphs, illustrating the applications in practice and certain related phenomena. The results show that a computer algebra technique and discrete mathematical computing provide important tools in solving theoretical problems of high complexity.

13

Congruences of Edge-bipartite Graphs with Applications to Grothendieck Group Recognition. [Part 1], Inflation Algorithm Revisited

Mróz A.

Fundamenta Informaticae

|

2016

|

Vol. 146, nr 2

121--144

EN

We study edge-bipartite graphs (bigraphs), a class of signed graphs, by means of the inflation algorithm which relies on performing certain elementary transformations on a given bigraph Δ, or equivalently, on the associated integral quadratic form qΔ: Zn → Z, preserving Gram Z-congruence. The ideas are inspired by classical results of Ovsienko and recent studies of Simson started in [SIAM J. Discr. Math. 27 (2013), 827-854], concerning classifications of integral quadratic and bilinear forms, and their Coxeter spectral analysis. We provide few modifications of the inflation algorithm and new estimations of its complexity for positive and principal loop-free bigraphs. We discuss in a systematic way the behavior and computational aspects of inflation techniques. As one of the consequences we obtain relatively simple proofs of several interesting properties of quadratic forms and their roots, extending known facts. On the other hand, the results are a first step of a solution of a variant of Grothendieck group recognition, a difficult combinatorial problem arising in representation theory of finite dimensional algebras and their derived categories, which we discuss in Part II of this two parts article with the same main title.

14

Structural, Mechanical and Tribological Properties of Spark Plasma Sintered Ti6Al4V Alloy

Mróz A., Grabiec D., Wielowiejska-Giertuga A., Wiśniewski T., Gierzyńska-Dolna M., Matyła A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

665--670

EN

The influence of spark plasma sintering parameters on the structural, mechanical and tribological characteristics of the Ti6Al4V alloy, which is used as implant material in biomedical engineering, was investigated. The experimental data confirm that full density and attractive mechanical properties can be obtained using the spark plasma sintering method. Tribological tests, performed in dry conditions, allowed the authors to indicate the most suitable sintering parameters. The material characterized by the highest wear resistance was selected for further tribological testing in articulation with UHMWPE in simulated body fluids. Although the weight of the polymeric material articulating against the sintered Ti6Al4V was slightly higher compared to the UHMWPE articulating against the reference material (Ti6Al4V rod), the friction coefficient was lower.

15

On Degradation of Cast Iron Surface - Protective Paint Coat Joint

Tupaj M., Orłowicz A. W., Mróz A., Bąk G., Abram T.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

133--136

EN

The paper is a presentation of a study on issues concerning degradation of protective paint coat having an adverse impact on aesthetic qualities of thin-walled cast-iron castings fabricated in furan resin sand. Microscopic examination and microanalyses of chemistry indicated that under the coat of paint covering the surface of a thin-walled casting, layers of oxides could be found presence of which can be most probably attributed to careless cleaning of the casting surface before the paint application process, as well as corrosion pits evidencing existence of damp residues under the paint layers contributing to creation of corrosion micro-cells.

16

Effect of compaction pressure and heating rate on microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered Ti6Al4V alloy

Garbiec D., Siwak P., Mróz A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 4

702--707

EN

In the present paper, the use of spark plasma sintering on Ti6Al4V powder was investigated. Sintering experiments were conducted at the temperature of 1000°C for 5 min. The simultaneous effect of compaction pressures of 5, 25 and 50 MPa and heating rates of 200, 300 and 400°C/min on the structure, density, microhardness, elastic modulus and compressive strength were analyzed and ranged between 4.14 and 4.43 g/cm3, 293 and 373 HV0.05, 116 and 142 GPa, 1169 and 1414 MPa respectively. With increasing compaction pressure, the effect of an increase in grain size was observed. The obtained results show that very good mechanical properties can be achieved using spark plasma sintering at a rapid heating rate and already with the 25 MPa compaction pressure. The best results of microhardness (373 HV0.05) and compressive strength (1414 MPa) with an elastic modulus of 138 GPa were obtained by the compacts sintered under the compaction pressure of 50 MPa and at the heating rate of 300°C/min.

17

Wpływ temperatury spiekania na zużycie tribologiczne spieków 316L i 316L-HAp otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego

Mróz A., Garbiec D., Wiśniewski T., Gierzyńska-Dolna M., Magda J.

Tribologia

|

2015

|

nr 2

75--86

PL

Stosowanie bezniklowej stali austenitycznej 316L na implanty układu kostno-stawowego wiąże się z wieloma problemami eksploatacyjnymi. Jednym ze sposobów radzenia sobie z tymi ograniczeniami może być opracowanie nowych materiałów, w tym kompozytów, z zastosowaniem metalurgii proszków. W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych spieków 316L i 316LHAp (hydroksyapatyt, HAp) otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego z zastosowaniem różnej temperatury spiekania. Dla stali 316L zwiększenie temperatury spiekania z 1000 do 1100°C skutkowało pogorszeniem odporności na zużycie. Niemniej w porównaniu z litą stalą 316L odporność na zużycie tych materiałów była znacząco większa. Dla kompozytów 316L-HAp zwiększenie temperatury spiekania skutkowało polepszeniem odporności na zużycie. Zużycie kompozytu spiekanego w niższej temperaturze było porównywalne ze zużyciem materiału referencyjnego.

EN

The use of 316L stainless steel in osteoarticular system implants is associated with many operational problems. One of the methods that deal with these restrictions may be the development of new materials, including composites, using powder metallurgy. This paper presents the results obtained during tribological tests of 316L and 316L-HAp sintered materials produced with the use of the spark plasma sintering method applying various sintering temperature. The increase of the sintering temperature from 1000 to 1100°C resulted in the deterioration of the wear resistance of 316L. However, compared to solid 316L, the wear resistance of these materials was several dozen times higher. The increase of the sintering temperature resulted in the improvement of the wear resistance of 316L-HAp. The wear resistance of the composites that had been sintered at lower temperatures was comparable to the reference material.

18

Wpływ ciśnienia prasowania i szybkości nagrzewania na zużycie tribologiczne spieków z proszku Ti6Al4V wytwarzanych metodą SPS

Garbiec D., Wiśniewski T., Mróz A., Miler M., Gierzyńska-Dolna M., Heyduk F.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 2

147--158

PL

Stop Ti6Al4V ze względu na swoje właściwości znajduje zastosowanie nie tylko w technice, ale także w medycynie, np. na implanty porowate, jak i lite. W przypadku implantów litych, ważnym problemem są niezadowalające właściwości tribologiczne tego stopu. Celem ich poprawy stosuje się nowe techniki wytwarzania do których zalicza się metodę iskrowego spiekania plazmowego (spark plasma sintering – SPS). W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań tribologicznych spieków z proszku Ti6Al4V wytworzonych tą metodą. Spiekanie z wykorzystaniem urządzenia HP D 25-3 prowadzono w temperaturze 1000°C w czasie 5 min przy ciśnieniu prasowania wynoszącym odpowiednio 5, 25 i 50 MPa z szybkością nagrzewania wynoszącą odpowiednio 200, 300 i 400°C/min. Wytworzone spieki poddano pomiarom gęstości i twardości, obserwacjom mikrostruktury oraz testom tarciowo-zużyciowym z wykorzystaniem testera tribologicznego T-05 (skojarzenie badawcze blok–pierścień) przy obciążeniu skojarzenia badawczego siłą odpowiednio 120, 220 i 320 N. Testy realizowano ze stałą prędkością wynoszącą 0,36 m/s na drodze tarcia 1000 m. Przed-stawiono zależność zmiany współczynnika tarcia w funkcji drogi tarcia oraz określono zużycie masowe i objętościowe badanych materiałów. Przeprowadzono również obserwacje morfologii powierzchni trących spieków. Wykazano, że najmniejszym zużyciem tribologicznym odznaczają się spieki wytworzone przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 50 MPa z szybkością nagrzewania wynoszącą 400°C/min, a głównym mechanizmem zużycia tribologicznego było zużycie ścierne. Na powierzchniach trących badanych próbek nie stwierdzono śladów zużycia adhezyjnego.

EN

The Ti6Al4V alloy due to its characteristics is applicable not only in technology but also in medicine, such as porous implants and solid ones. In the case of solid implants, a major problem is inadequate tribological properties of this alloy and in order to improve them, new manufacturing techniques which include the method of spark plasma sintering are applied. The article presents the preliminary tribological results of sinters from Ti6Al4V powder produced by the SPS method. Sintering using an HP D 25-3 was carried out at 1000°C over 5 min at a compaction pressure of respectively 5, 25 and 50 MPa at a heating rate of 200, 300 and 400 °C/min. The resulting sinters were measured for density and hard-ness, subjected to microstructure observations and friction and wear tests using the tribological tester T-05 (block–ring tribosystem) at tribosystem load forces of 120, 220 and 320 N. The tests were carried out at a constant speed of 0.36 m/s on a friction path of 1000 m. The dependence of the friction coefficient changes as a function of friction path as well as specified mass and volume wear of the tested materials is presented. Observations of the bearing surface morphology of the sinters were also conducted. It was shown that the sinters fabricated at a compaction pressure of 50 MPa and heating rate of 400°C/min demonstrated the least tribological wear, and the main tribological wear mechanism was abrasive wear. On the bearing surface of the tested samples there were no signs of adhesive wear.

19

Wpływ technologii wytwarzania wyrobów ze stopu Co28Cr6Mo na ich właściwości fizyczne, mechaniczne i odporność korozyjną

Mróz A., Jakubowicz J., Gierzyńska-Dolna M., Wiśniewski T., Wendland J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 1

2--8

PL

Komponenty metalowe endoprotez stawów człowieka często są wykonywane ze stopów na osnowie kobaltu. Stopy te swoją popularność zawdzięczają dużej wytrzymałości doraźnej i zmęczeniowej, satysfakcjonującej odporności korozyjnej w środowisku płynów ustrojowych oraz, co najważniejsze, względnie największej odporności na zużycie tribologiczne w porównaniu z innymi biomateriałami metalowymi. Coraz większe wymagania stawiane biomateriałom skłaniają do ciągłego opracowywania nowych materiałów lub modyfikacji już istniejących. Podjęto więc badania mające na celu określenie wpływu wybranych innowacyjnych technologii wytwarzania na właściwości fizyczne, mechaniczne oraz odporność korozyjną stopu Co28Cr6Mo. Próbki do badań wytworzono z zastosowaniem technologii selektywnego przetapiania laserowego oraz iskrowego spiekania plazmowego. Jako materiał odniesienia zastosowano próbki referencyjne, które wytworzono ze stopu po procesie kucia ASTM F1537 LC. Niezależnie od zastosowanej technologii w mikrostrukturze stopu dochodziło do przemiany fazowej γ-Co → ε-Co. Przemiana była najbardziej intensywna w przypadku próbek otrzymanych za pomocą selektywnego przetapiania laserowego. Świadczy o tym zwiększenie twardości stopu kosztem zmniejszonej odporności na kruche pękanie. Badania potencjodynamiczne wykazały, że najmniejszą odpornością korozyjną charakteryzowały się próbki wytworzone z zastosowaniem technologii iskrowego spiekania plazmowego. Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowanie wymienionych technologii w procesie wytwarzania metalowych komponentów endoprotez jest możliwe.

EN

Metalic components of human joint endoprostheses are most often made of cobalt alloys. Those alloys owe their popularity to high tensil and fatigue strength, good corrosive resistance in the human body fluid environment and, most importantly, relatively high resistance to tribological wear in comparison to other metalic biomaterials. Even more stringent requirements for biomaterials necessitate permanent preparation of new materials or modification of the existing ones. The survey at determination of the influence of selected innovative technologies of production on physical and mechanical properties as well as corrosion resistance of Co28Cr6Mo alloy has been proposed. The samples were made with the use of selective laser melting and spark plasma sintering technologies. As a reference material the forged ASTM F1537 LC alloy was used. Regardless of the applied technologies phase transformation γ-Co → ε-Co were occurred in alloy microstructure. The transformation was most intense for samples which have been made using the selective laser melting technology. It was demonstrated by the increased hardness at the cost of decreased fracture toughness. Potentiodynamic tests show that the samples made with the use of spark plasma sintering technology were characterized by the lowest corrosion resistance. The survey which has been done show that the application of the above-mentioned technologies in manufacturing process of metallic endoprosthesis components is possible.

20

New lumbar disc endoprosthesis applied to the patient’s anatomic features

Mróz A., Skalski K., Walczyk W.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 2

25--34

EN

Purpose: The paper describes the process of designing, manufacturing and design verification of the intervertebral of a new structure of lumbar disc endoprosthesis – INOP/LSP.1101. Methods: Modern and noninvasive medical imagining techniques, make it possible to record results of tests in a digital form, which creates opportunities for further processing. Mimics Innovation Suite software generates three-dimensional virtual models reflecting the real shape and measurements of components of L4-L5 spinal motion segment. With the use of 3D Print technique, physical models of bone structures of the mobile segment of the spine as well as the INOP/LSP.1101 endoprosthesis model were generated. A simplified FEA analysis of stresses in the endoprosthesis was performed to evaluate the designed geometries and materials of the new structure. Results: The endoprosthesis prototype was made of Co28Cr6Mo alloy with the use of selective laser technology. The prototypes were subject to tribological verification with the use of the SBT-03.1 spine simulator. Conclusions: The structure of the endoprosthesis ensures a full reflection of its kinematics, full range of mobility of the motion segment in all anatomical planes as well as restoration of a normal height of the intervertebral space and curvature of the lordosis. The results of the tribological tests confirmed that SLM technology has the potential for production of the human bone and jointendoprostheses.