Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mapowanie wiedzy o mechanizmach umacniania metali jako sposób na innowacyjne projektowanie i wytwarzanie blach karoseryjnych

Dzidowski E.S., Dzidowski A.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 11

610--619

PL

Na przykładzie połowiczności wyników uzyskanych w dotychczasowym rozwoju materiałów na lekkie i wysoko wytrzymałe karoserie samochodowe omówiono znaczenie i zalety mapowania wiedzy. Wykazano, że mapowanie wiedzy może być narzędziem poprawiającym efektywność wszelkich innowacji. Mapowanie wiedzy pozwala bowiem ujawnić istotne luki oraz określić brakujące elementy wiedzy, niezbędne z punktu widzenia udanego procesu innowacji. W rozważanym tu przypadku luka taka wynikała z niedocenienia wiedzy na temat innych, niż tradycyjne, sposoby umacniania metali. Efektem tego, jest wytwarzanie wysoko wytrzymałych materiałów o mocno zaniżonej odkształcalności (tłoczności). Oznacza to, że osiągnięty cel nie stanowi kompleksowego rozwiązania problemu. Kompleksowe rozwiązanie problemu powinno bowiem polegać na jednoczesnym uzyskiwaniu wysokiej wytrzymałości i dużej zdolności do odkształceń plastycznych. Dlatego też, mapowanie wiedzy na temat mechanizmów umacniania metali, pozwoliło unaocznić istniejącą tu lukę. Luka ta wynika z niedocenienia i niedostatecznego wykorzystania wiedzy na temat umocnienia odkształceniowego wskutek płaskiego poślizgu dyslokacji i bliźniakowania. Okazało się, że dopiero zagospodarowanie tej luki daje szanse na stworzenie pożądanych materiałów, to jest cechujących się zarówno wysoką wytrzymałością, jak i doskonałą odkształcalnością (tłocznością). Wykazano, że kryterium wyboru pożądanego mechanizmu odkształceń plastycznych powinna stanowić energia błędu ułożenia oraz mapy mechanizmów odkształceń, sporządzone z uwzględnieniem tej energii. Ponadto, zwrócono uwagę na nowy problem, jakim jest skłonność w/w materiałów do pękania odroczonego w czasie. Wskazano możliwości rozwiązania tego problemu poprzez głębsze poznanie mechanizm rozwoju pasm ścinania i czynników przyspieszających/opóźniających pękanie wzdłuż tych pasm.

EN

Knowledge mapping is a method to identify significant gaps and/or weaknesses of the currently applied knowledge, and to determine the missing elements of knowledge necessary to answer the key questions of innovation process. However, there are strong indications that the principles of knowledge mapping are not commonly known or applied. This assumption is supported, amongst others, by the efforts taken by automotive industry, i.e. its endeavours to improve the safety of passengers and to decrease: car weight, fuel consumption, and carbon dioxide emissions by increasing the strength of car body sheets. As a result of these efforts, low strength and deep-drawing sheets have been replaced by high strength sheets with reduced formability, which makes the shaping of these metal sheets more difficult. The basic reason for such a status quo was a focus on these metal hardening mechanisms which only ensured considerably increased strength. These mechanisms include solution strengthening and precipitation strengthening, as well as strengthening by grain fragmentation. Owing to the application of knowledge mapping principles, a significant gap in the process mentioned above was identified. As it turned out, this gap primarily resulted from too traditional an approach to the role and meaning of strain hardening. The reason is that this approach did not take into account the potential intensification of strain hardening by planar dislocation slip and twinning. Therefore, only the use of knowledge about the role and meaning of the stacking fault energy value as a factor causing changes in the mechanism of plastic strains resulted in the production of TWIP car body sheets characterised by high strength and excellent plasticity at the same time. The conclusion is that there is an urgent need to promote the principles of knowledge mapping as a tool to improve the efficiency of innovation processes through integration and a fuller and more effective use of knowledge by various specialists.

2

The effect of secondary metalworking processes on susceptibility of aircraft to catastrophic failures and prevention methods

Dzidowski E. S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 4

1207--1212

EN

The causes of plane crashes, stemming from the subcritical growth of fatigue cracks, are examined. It is found that the crashes occurred mainly because of the negligence of the defects arising in the course of secondary metalworking processes. It is shown that it is possible to prevent such damage, i.e. voids, wedge cracks, grain boundary cracks, adiabatic shear bands and flow localization, through the use of processing maps indicating the ranges in which the above defects arise and the ranges in which safe deformation mechanisms, such as deformation in dynamic recrystallization conditions, superplasticity, globularization and dynamic recovery, occur. Thanks to the use of such maps the processes can be optimized by selecting proper deformation rates and forming temperatures.

PL

Dokonano analizy przyczyn katastrof lotniczych wskutek podkrytycznego rozwoju pęknięć zmęczeniowych. Stwierdzono, że do katastrof tych dochodziło głównie z powodu nieuwzględniania uszkodzeń powstających podczas wtórnego kształtowania materiałów. Wykazano, że istnieje możliwość eliminowania takich uszkodzeń, to jest powstawania: pustek, pęknięć klinowych, pęknięć między krystalicznych oraz adiabatycznych pasm ścinania i lokalizacji odkształceń. Wymaga to jednak stosowania map procesów kształtowania, określających zakresy występowania w/w uszkodzeń oraz zakresy występowania bezpiecznych mechanizmów odkształceń, do jakich należy odkształcanie w warunkach rekrystalizacji dynamicznej, superplastyczności. globularyzacji i zdrowienia dynamicznego. Stosowanie takich map umożliwia optymalizację procesów poprzez dobór odpowiedniej prędkości odkształceń i temperatury kształtowania.

3

Procesy wtórnego kształtowania metali jako przyczyna pogorszenia niezawodności wyrobów hutniczych przeznaczonych do pracy w podwyższonych temperaturach

Dzidowski E. S., Dzidowski A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2011

|

R. 56, nr 11

637-644

PL

Wyroby hutnicze przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach mogą i powinny pracować bezawaryjnie przez ponad 30(40) lat. Z analizy stanu zagadnienia wynika, że ulegają one uszkodzeniom już po kilku latach eksploatacji. Co gorsze, częstość tych uszkodzeń rośnie z upływem czasu i z liczbą prac remontowych. Na ogół są to uszkodzenia, powstające przedwcześnie w pobliżu spawów oraz w elementach giętych na zimno. Uszkodzenia takie wymagają kosztownych prac remontowych i stanowią przyczynę częstych przestojów elektrowni, elektrociepłowni itp. Co gorsze, uszkodzenia takie mogą stanowić przyczynę katastrof technicznych. Dlatego też, zasadniczym celem niniejszej publikacji jest wskazanie przyczyn i metod zapobiegania przedwczesnemu uszkadzaniu wyrobów hutniczych przewidzianych do pracy w podwyższonych temperaturach. Rozważania te zostaną przeprowadzone na przykładzie kolan rurociągów energetycznych. Wykazane zostanie, że odporność tych kolan na pełzanie ulega rażącemu pogorszeniu, nie tyle (i nie tylko) wskutek owalizacji i wzrostu naprężeń obwodowych, ile wskutek nieuwzględnianego do tej pory odkształceniowego rozdrobnienia ziaren. Mowa tu o rozdrobnieniu ziaren, do jakiego dochodzi w mezoskopowych pasmach ścinania, powstających podczas gięcia rur na zimno. W ślad za tym zaproponowany zostanie, inny niż do tej pory, sposób obróbki cieplnej kolan, wykonywanych metodą gięcia rur na zimno. Ponadto, zasugerowana zostanie potrzeba wdrożenia zasad zarządzania wiedzą w celu trafniejszego doboru materiałów i skuteczniejszego zapobiegania degradacji własności wyrobów hutniczych na etapie ich przetwarzania i eksploatacji.

EN

Metallurgical products designed for work at increased temperatures may, and should work reliably for more than 30 (40) years. As it results from the analysis of this problem, they become damaged as early as after several years of exploitation. What is worse, the frequency of those damages increases in the course of time and with every renovation. They are usually damages that occur prematurely in the vicinity of welds and in cold-formed elements. Such damages require costly repair works and result in frequent stoppages of power stations, heat and power plants, etc. What is worse, those damages may be a reason for technical catastrophes. There are strong indications that this problem mainly results from a narrow specialisation of engineers, as well as improper management and transfer of knowledge between material engineering and metallurgy specialists, designers, constructors and technologists who manufacture and renovate devices exposed to increased and high exploitation temperatures. Consequently, the main objective of the present publication is to present the reasons and methods for preventing premature damage to metallurgical products designed for work at increased temperatures. These considerations will be based on the example of power-steam pipeline knee. It will be proved that the resistance of these elbows to creep is glaringly deteriorating not so much (and not only) because of ovalisation and increased circumferential stress, as the size reduction of grains in consequence of local plastic deformation which so far has not been taken into account. This refers to the reduction of grains size in mesoscopic shear bands which appear during cold-forming of pipes. Resultingly, a new and different method for thermal treatment of elbows produced by means of cold-forming of pipes will be proposed. Furthermore, the publication will suggest a need to implement the principles of knowledge management for the purpose of more accurate selection of materials and more efficient prevention of degradation of the qualities of metallurgical products in the course of their processing and exploitation.

4

Jak projektować, wytwarzać i eksploatować rury do bezpiecznej pracy pod ciśnieniem

Dzidowski E. S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 11

714-721

PL

Tradycyjne projektowanie, wytwarzanie i eksploatacja rur pracujących pod ciśnieniem bazuje na klasycznej wytrzymałości materiałów. Oznacza to brak możliwości przewidywania czasu do uszkodzenia rurociągu wskutek podkrytycznego rozwoju pęknięć. W ślad za tym niemożliwe staje się skuteczne monitorowanie rozwoju pęknięć i zapobieganie katastroficznemu pękaniu rurociągów. Problem ten potęguje zarówno coraz częstsze stosowanie wysoko wytrzymałych stopów metali (w tym nieżelaznych), jak i niedostateczny stan wiedzy inżynierskiej na temat mechaniki i mezomechaniki pękania materiałów. Bez znajomości mezomechaniki pękania trudno bowiem unikać pęknięć podczas eksploatacji rurociągów. Dlatego też, zasadniczym celem niniejszego opracowania jest omówienie mało znanych zasad stosowania tych teorii przy projektowaniu procesów wytwarzania rur oraz przy projektowaniu i bezpiecznej eksploatacji rurociągów.

EN

Traditional design, manufacture and exploitation of the pipes operating under pressure is based on the classical strength of materials. This means that the time required to damage the pipeline due to the sub-critical fracture development cannot be predicted. Consequently, efficient monitoring of fracture development, as well as the prevention of catastrophic pipeline fracture become impossible. The above problem is intensified not only by the increasing application of high-strength metal alloys (including non-ferrous metals) but also by insufficient level of engineering knowledge on the mechanics and mesomechanics of material fracture. Without the knowledge of fracture mesomechanics, it is difficult to avoid the fractures appearing during pipe manufacturing process, while the lack of knowledge of fracture mechanics makes it impossible to prevent catastrophic crack development during pipeline operation. Therefore, the key objective of this paper is to present the little known principles of applying the aforementioned theories to the design and manufacture of pipes resistant to catastrophic fractures. Further to the above, the considerable limitations of the classical strength of materials have been indicated. As a result, the need for applying fracture mesomechanics to the design of pipe manufacture process has been demonstrated. This need results from the necessity to prevent pipe fracture not only during the manufacture process, but also during their exploitation. The presence of post-manufacture mesoscopic fractures accelerates the sub-critical development of such fractures during pipeline operation. Resultantly, the general principles of applying fracture mechanics to monitor sub-critical fracture development have been discussed. What is crucial, it has been proved that the same principles may be applied to designing and selecting of pipes resistant to catastrophic damage. However, conscious prevention of such destruction requires further research to enable the development and application of the so-called processing maps, as well as the research on determining material resistance to catastrophic fracture development. Such research is indispensable to optimize the manufacture process and to associate the pipe geometry closed with their resistance to catastrophic damage. Only then it will be possible to avoid the catastrophes of construction operating under pressure. What is more, human and material losses which accompany the catastrophic fracture development in pipelines will be prevented.

5

Numeryczne modelowanie procesów bazujących na ścinaniu materiału

Dzidowski E. S., Ławrusewicz S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 216

81--86

PL

Pod pojęciem procesów bazujących na ścinaniu materiału należy rozumieć zarówno wiele procesów mechanicznej obróbki materiałów, jak i niektóre procesy zużycia materiałów. Modelowanie takich procesów wymaga interdyscyplinarnego podejścia do relacji: odkształcanie-pękanie materiału. Problem polega na tym, że ciągle brakuje dobrego, fizykalnego modelu określającego takie relacje. Próby rozwiązania tego problemu poprzez modelowanie numeryczne budzą natomiast wiele wątpliwości. podstawowe wątpliwości dotyczą sposobu przechodzenia od modelowania rozwoju odkształceń równomiernych do modelowania początku pękania. Odrębny problem stanowi brak adekwatnych kryteriów weryfikacji uzyskiwanych wyników symulacji numerycznych. Wykazano, że bezpośrednie przechodzenie od odkształceń równomiernych (opisywanych krzywą umocnienia) do pękania (ustalanego na podstawie kryteriów pękania ciągliwego) stanowi źródło poważnych błędów. Stwierdzono, że o pękaniu poślizgowym decyduje rozwój odkształceń i pękania w strefie lokalizacji odkształceń. Jak do tej pory, nie dostrzegano obecności tej strefy lub pomijano niesłusznie jej istnienie. Całość rozważań zilustrowano wynikami symulacji numerycznej i wynikami badań doświadczalnych.

EN

The term “processes based on shear” covers both material mechanical working processes and material wear processes. The problem is that there is still no adequate model of the relations. Attempts to solve the problem through numerical modelling raise many doubts, particularly as to the way in which the transition from modelling the development of uniform strains to modelling the onset of fracture is made. Another problem is the lack of adequate criteria for verifying the results of numerical simulations. It is shown that direct transition from uniform strains (described by a strain hardening curve) to fracture (determined on the basis of ductile fracture criteria) is a source of serious errors. It has been found that shear fracture is determined by the development of strains and fracture in the so far neglected zone of localization of nondilatational strains. The discussion is illustrated with the results of numerical simulations and experiments.

6

Wpływ energii błędu ułożenia na mezoskopowo-makroskopowy mechanizm tworzenia się wióra przy ścinaniu z jednym koncentratem naprężeń

Dzidowski E. S., Chruścielski G.

Przegląd Mechaniczny

|

2005

|

nr 7-8

31-34

7

Wpływ energii błędu ułożenia na mezoskopowo-makroskopowy mechanizm tworzenia się wiórą przy ścinaniu z jednym koncentratorem naprężeń

Dzidowski E. S., Chruścielski G.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2005

|

z. 207

107--112

PL

Przedstawiono nowy, mezoskopowo-makroskopowy model mechanizmu tworzenia się wióra oraz wykazano zdolność tego modelu do generowania nowych kryteriów skrawalności. Model ten uzależnia typ tworzącego się wióra od własności substruktury związanej z lokalizacją odkształceń w mezoskopowych pasmach ścinania. Dlatego też przyjęto, że energia błędu ułożenia, od której zależą własności wspomnianej substruktury, może być nowym, wiodącym kryterium skrawalności materiałów. W pracy przedstawiono wyniki badań potwierdzające słuszność powyższego założenia. Wykazano przez to możliwość postępu w fizykalnym modelowaniu procesów, determinowanych przez lokalizację odkształceń w mezoskopowych pasmach ścinania. Badania przeprowadzono na miedzi M1E i jej jednofazowych stopach M63 i BA8, to jest materiałach o mocno zróżnicowanej wartości energii błędu ułożenia (76,10 i 4 mJ/m2).

EN

The new mesoscopic-macroscopic model of chip formation mechanism and its ability to generating the new criterions of machinability is presented. This model makes the type of chip depended from property of substructure connected with strain localization in mesoscopic shear bands. Therefore it was assumed that the stacking fault energy that influences to this substructure can be the new leading criterion of machinability of materials. The results of experimental researches that confirm the legitimacy of above mentioned foundation were introduced. This way the possibility of progress in physical modelling the processes determined by strain localization in mesoscopic shear bands was showed. The researches were conducted on Cu99,95 and her single-phase alloys: Cu63Zn37 and Cu93A17 that are characterized by the strongly diverse of the stacking fault energy (76,10 and 4 mJ/m2).

8

Problemy numerycznego modelowania procesów bazujących na ścinaniu materiału

Dzidowski E. S., Ławrusewicz S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2005

|

z. 207

145--150

PL

Dokonano analizy aktualnego stanu doświadczeń na temat numerycznej symulacji procesów ścinania z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES). Stwierdzono, że wyniki tych symulacji są albo zbyt odległe od rzeczywistego przebiegu omawianej grupy procesów albo zgodne z nim w przypadkowy sposób. Za podstawową przyczynę takiego stanu rzeczy uznano brak miarodajnych kryteriów weryfikacji wyników symulacji numerycznych. Zaproponowano nowe, uściślone kryteria takiej weryfikacji. Kryteria te wywodzą się z fizykalnej koncepcji i mezoskopowo-makroskopowego modelu mechanizmu ścinania, opracowanego przez Dzidowskiego.

EN

An analysis of actual state of art in FEM simulations of shearing processes has been performed. It has been stated that the results of such simulations were imperfect or accidentally correct due to the lack of the proper criteria of their verification. The new criterion was proposed. This criterion originates from physical, mesoscopic-macroscopic concept of shear developed by E.S. Dzidowski.

9

Wpływ tolerancji wykonania rur cienkościennych na ich skłonność do fałdowania się podczas gięcia.

Dzidowski E.S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2002

|

R. 47, nr 10-11

524-529

PL

Przeanalizowano wpływ toleracji wykonania rur cienkościennych na jakość gięcia i niezawodność giętarek. Wykazano, że praktycznie nie jest możliwe ustalenie optymalnej średnicy trzpienia stałego, wypełniającego giętą rurę. Rzeczywisty luz pomiędzy trzpieniem i wewnętrzną średnicą rury może ulegać bowiem bardzo dużym zmianom wskutek typowych odchyłek od nominalnego wymiaru średnicy i grubości ścianki rury. Oznacza to, że trzpień zaprojektowany na nominalny wymiar rury na ogół nie mieści się w rurze lub jest zbyt luźny. Zabezpieczenie się przed taką ewentualnością wymagałoby niezliczonej liczby trzpieni różniących się od siebie wymiarami średnic zewnętrznych. Problem ten potęguje brak powszechnego rozumienia roli i możliwości poprawnej regulacji luzu pomiędzy trzpieniem i giętą rurą. W efekcie rezygnuje się z możliwości eliminowania fałdów lub dąży się do ich usunięcia w sposób prowadzący do trwałego uszkodzenia giętarki. Wskazano możliwości rozwiązania zasygnalizowanego problemu oraz zaproponowano konstrukcję uniwersalnego trzpienia. Trzpień ten umożliwia eliminowanie fałdowania się giętych rur, bez względu na wartość tolerancji ich wykonania. Ponadto podano zalecenia dla producentów rur, przeznaczonych do gięcia.

EN

An effect of tolerance in thin-walled tubes fabrication on the bending quality and on the performance of bending machines has been analyzed. It was shown that it is practically impossible to set optimal diameter of a mandrel filling the tube subjected to bending. The actual clearance between the mandrel and the inner tube diameter can significantly change due to typical deviations of a tube diameter and of a wall thickness from the nominal values. This means that the mandrel designed for nominal tube size usually cannot be inserted into the tube or the fitting is too loose. In such cases it may be necessary to use many mandrels of different external diameters. The problem is even more complicated due to insufficient understanding of a role and possibilities of correct adjustment of a clearance between the mandrel and the tube being bent. As a result, crimps are not eliminated, or the efforts to eliminate them may cause permanent damage of a bending machine. The possibilities to solve this problem have been indicated and universal design of a mandrel has been proposed so as to enable elimination of crimping of the tubes being bent regardless of the tolerance of their fabrication. Moreover, recommendations are given for the producers of tubes designed for bending.

10

Perspektywy rozwoju i zastosowań mezomechaniki w modelowaniu procesów obróbki plastycznej

Dzidowski E. S.

Przegląd Mechaniczny

|

2001

|

nr 4

39-42

11

Badanie mechanizmu i rozwoju lokalizacji odkształceń w procesie skrawania

Dzidowski E. S., Chruścielski G.

Przegląd Mechaniczny

|

2001

|

nr 7-8

30-35

PL

Wskazano na ograniczenia powszechnie stosowanych teorii i modeli mechanizmu skrawania, zapropnowano mezomechanistyczne podejście do modelowania procesu skrawania, które opiera się na koncepcji strukturalnych poziomów odkształcenia plastycznego, przyjęto, że najistotniejszym poziomem odkształcenia jest poziom mezoskopowy, bowiem na tym poziomie powstaje nowy typ defektów, które zawierają zarówno translacyjne, jak i obrotowe mody odkształcenia, przedstawiono i zweryfikowano doświadczalnie nowe, fizykalne podejście do procesu skrawania ortogonalnego.

EN

Limits are indicated of the commonly used theories and models of the mechanism of cutting. Proposed is the mesomechanical approach to the modelling of a cutting process which is based on the concept of structural levels of plastic strain. It was assumed that the most essential level of a strain is the mesoscopic level. This level is responsible for generation of a new type of defects containing both translatory and rotary modes of the strain. A new physical approach to the orthogonal cutting process was experimentally verified.