Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of heating and cooling of aluminium-based fibre-metal laminates on their tensile strength

Boczar Kamil, Wasłowicz Karol, Kubit Andrzej, Chodorowska Dorota, Fejkiel Romuald

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

149-157

EN

The widespread use of composite materials in the construction of machines encourages to better understand their properties and the impact of various external factors on these properties. Fibre metal laminates (FMLs) consist of alternating layers of metal and a polymer matrix laminate reinforced with continuous fibres. The aim of this work was to investigate the effect of cyclical temperature changes and thermal shocks (heating the sample to a high temperature in a short time) on the strength properties of FMLs from AW-1050A aluminium sheet, glass fibre fabric and carbon fibre fabric. The research concerns the determination of how cyclical temperature changes affect the tensile strengths properties of FMLs. The results indicate a small effect of the cycles on the tensile strength of the composites. The composites with glass fibre reinforced laminate also showed high resistance to delamination, moreover, the samples did not delaminate even after they were broken. The carbon fibre reinforced laminate composites showed a tendency to delaminate after heat treatment.

PL

Coraz powszechniejsze zastosowanie materiałów kompozytowych w konstrukcji maszyn skłania do podejmowania działań mających na celu lepsze poznanie ich właściwości, oraz wpływu różnych czynników zewnętrznych na te właściwości. Kompozyty metalowo-włókniste (ang. Fibre Metal Laminates) składają się z naprzemiennie ułożonych warstw metalu oraz laminatu o osnowie polimerowej wzmacnianego włóknami ciągłymi. Celem pracy było zbadanie wpływu cyklicznych zmian temperatury oraz szoków termicznych (nagrzanie próbki do wysokiej temperatury w krótkim czasie) na właściwości wytrzymałościowe laminatów metalowo-włóknistych wykonanych na bazie blachy aluminiowej AW-1050A pokrytej jednostronnie laminatem wzmocnionym włóknemszklanym lub włóknem węglowym. Badania dotyczyły ustalenia jak zmiany temperatury, w tym przede wszystkim zmiany cykliczne, wpływają na właściwości wytrzymałościowe laminatów. Wyniki wykazały mały wpływ liczby cykli obciążeń cieplnych na wytrzymałość kompozytów na rozciąganie. Laminaty wzmocnione włóknem węglowym wykazywały tendencję do rozwarstwienia.

2

Test system to verify thermal shock resistance

Samborski Tomasz, Zbrowski Andrzej, Kozioł Stanisław

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 2

24--31

EN

The article presents the method and the prototype system to verify the resistance of technological objects to environmental impacts in the form of increased or decreased temperatures or sudden temperature changes (i.e. thermal shocks), developed in accordance with the following PN-EN 60068 standard requirements as regards environmental testing: PN-EN 60068-2-1:2009 - Test A: Cold [7]; PN-EN 60068-2-2:2009 - Test B: Dry heat [8]; and PN-EN 60068-2-14:2009 - Test N: Change of temperature [9]. The developed solution is also aligned with the testing procedure requirements applicable to military equipment tests [12]. The system is mainly designed for testing prototype technological devices subject to significant changes in the temperature of the environment in which they operate, including thermal shocks; it also enables periodic quality checks of manufactured goods [1, 2]. With the developed system the following may be tested: the operation of individual mechanisms; the shape stability and resistance [10]; the resistance to damage; as well as the operability of electronic systems [3]. The flexible method of programming tests used in the system enables the performance of both normative and non-standard tests, depending on the requirements of the research to be carried out. The article describes the system design process, its architecture, structure, and operation, as well as the prototype verification test results. The validated prototype test system was incorporated into the structure of the laboratory for the identification and verification of technical safety of industrial and special-purpose applications under environmental conditions established at the Łukasiewicz Research Network - Institute for Sustainable Technologies (Łukasiewicz-ITEE).

PL

W artykule przedstawiono metodę i prototypowy system do badania odporności obiektów technicznych na narażenia środowiskowe w postaci znacznie obniżonej lub podwyższonej temperatury otoczenia oraz szybkich zmian temperatury - szoków termicznych. System opracowano na podstawie wymagań następujących norm dotyczących badań środowiskowych: PN-EN 60068-2-1 - "próba A - zimno" [7], PN-EN 60068-2-2 - "próba B - suche gorąco" [8] i PN-EN 60068-2-14 "próba N - zmiany temperatury" [9]. Opracowane rozwiązanie przystosowano również do wymagań procedur testowych stosowanych w badaniach sprzętu wojskowego [12]. System jest przeznaczony przede wszystkim do testowania prototypowych rozwiązań technicznych, które podczas eksploatacji są narażone na znaczne różnice temperatury środowiska pracy, w tym na szybkie zmiany temperatury (szoki termiczne) oraz do okresowej kontroli jakości produkowanych wyrobów [1, 2]. Testowaniu podlegają między innymi: działanie mechanizmów, stabilność kształtu i wytrzymałość [10], odporność na uszkodzenia i sprawność układów elektronicznych [3]. Zastosowany w systemie elastyczny sposób programowania przebiegów testu umożliwia nie tylko realizację badań normatywnych, ale również niestandardowych procedur wynikających ze szczególnych wymagań realizowanych prac badawczych. W pracy opisano proces projektowania systemu, jego strukturę, budowę, zasadę działania oraz wyniki badań weryfikacyjnych prototypu. Zweryfikowany, prototypowy system testowy został włączony w strukturę utworzonego w Łukasiewicz ITEE laboratorium identyfikacji i weryfikacji bezpieczeństwa technicznego aplikacji gospodarczych i specjalnych w warunkach środowiskowych.

3

The influence of thermal shock on the load capacity of cylindrical adhesive joints made of EN AC-AlSi7-Mg0.3 aluminum alloy and glass-epoxy composite EP405-GE

Zielecki Władysław, Bielenda Przemysław, Ozga Ewelina

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2021

|

nr 4

34--42

PL

Celem pracy była ocena wpływu szoków termicznych na nośność połączeń klejowych czopowych walcowych. Złącza klejowe wykonano ze stopu aluminium ENAC-AlSi7Mg0,3 (tuleja) oraz kompozytu szkło-epoksydowego EP405-GE (czop). Elementy połączono ze sobą za pomocą kompozycji klejowej Araldite 2014. Grubości utworzonych spoin klejowych wynosiły 0,025 mm, 0,075 mm i 0,125 mm. Połączenia klejowe poddano 0, 50, 100 lub 150 cyklom zmian temperatury. Temperatura maksymalna wynosiła 60 ̊C, a minimalna -20 ̊C. Wyniki badań wytrzymałościowych wskazują, że w przyjętym zakresie zmienności czynników wejściowych, poddawanie złączy szokom termicznym miało pozytywny wpływ na ich nośność. Najwyższe wartości nośności zaobserwowano w przypadku złączy ze spoiną o grubości 0,125 mm i 0,075 mm, które poddano 150 cyklom zmian temperatury. Zgodnie z wynikami analizy regresji i korelacji, w przyjętym zakresie zmienności czynników wejściowych, liczba cykli zmian temperatury ma istotny statystycznie wpływ na nośność połączeń. Wykazano, że nośność złączy klejowych rośnie wraz ze wzrostem liczby cykli zmian temperatury. Test t-Studenta wskazuje, że istotne statystycznie różnice w nośności połączeń poddawanych różnej liczbie cykli zmian temperatury występują w przypadku wariantów: G075L0 (grubość spoiny 0,075 mm, liczba cykli 0) i G075L150 (grubość spoiny 0,075 mm, liczba cykli 150) oraz wariantów: G125L0 (grubość spoiny 0,125 mm, liczba cykli 0) i G125L150 (grubość spoiny 0,125 mm, liczba cykli 150).

EN

The aim of the work was to investigate the effect of thermal shocks on the load capacity of cylindrical adhesive joints. The adhesive joints are made of ENAC-AlSi7Mg0.3 aluminum alloy (sleeve) and glass-epoxy compositeEP405-GE (pivot). The elements were joined together with the Araldite 2014 adhesive composition. The thicknesses of the adhesive layer were 0.025 mm, 0.075 mm or 0.125 mm. The adhesive joints were subjected to 0, 50, 100 or 150 cycles of temperature changes. The maximum temperature was 60 ̊C and the minimum temperature was -20 ̊C. The results of the strength tests show that in the accepted range of variability of input factors, subjecting the joints to thermal shocks had a positive effect on their load capacity. The highest values of load capacity were observed for joints with 0.125 mm or 0.075 mm thick adhesive layer, which were subjected to 150 cycles of temperature changes. According to the results of the regression and correlation analysis, within the adopted range of input factors variability, the number of cycles of temperature changes has a statistically significant influence on the load capacity. It has been shown that the load capacity of adhesive joints increases with an increase in the number of cycles of temperature changes. Student's t-test shows that statistically significant differences in the load capacity of adhesive joints subjected to a different number of thermal shocks cycles occur in the case of variants: G075L0 (adhesive layer thickness 0.075 mm, number of cycles 0) and G075L150 (adhesive layer thickness 0.075 mm, number of cycles 150) and variants: G125L0 adhesive layer thickness 0.125 mm, number of cycles 0) and G125L150 (adhesive layer thickness 0.125 mm, number of cycles 150).

4

Contribution to the Assessment of Thermal Shock Resistance of Metals

Jakubus A., Soiński M. S.

Archives of Foundry Engineering

|

2020

|

Vol. 20, iss. 4

97--100

EN

The study presents a concept of generation of micro-cracks (or cracks) in metal specimens in order to assess their material with respect to the thermal shock resistance. Both the method of conducting the experiment and the criteria of the assessment of the material resistance to the rapid temperature changes are discussed. The schematic diagram of the research stand used for repeated heating and rapid cooling of specimens, constructed in the Foundry Institute of the Częstochowa University of Technology, is presented. The proposed solution enables to maintain constant conditions of the experiment. The tests were held for flat specimens 70 mm long, 20 mm wide, and 5 mm thick, tapered over a distance of 15 mm towards both ends. The specimens were induction heated up to the specified temperature and then, in response to the signal produced by a pyrometer, dipped in the tank containing the cooling medium. The thermal shock resistance of the material can be assessed on the basis of either the total length of the micro-cracks arisen at the tapered parts of a specimen after a specified number of heating-and-cooling cycles, or the number of such cycles prior to the total damage of a specimen, or else the number of thermal cycles prior to generation of the first crack. The study includes an exemplary view of the metal specimen after the thermal shock resistance tests, as well as the illustrative microstructure of the vermicular cast iron which reveals a crack propagating from the edge towards the core of the material.

5

Research of the resistance against thermal shocks of chosen elements of combustion engines

Jankowski A., Jankowska B., Ambrozik A., Ślęzak M.

Journal of KONES

|

2005

|

Vol. 12, No. 3-4

103-116

EN

The problem the resistance of elements and sets of machines on thermal shocks appears in many domains of the technique, from computers across machines and metallurgic devices, combustion engines to space devices. The range and the level of thermal loads is diverse and dependent from working conditions, as well as the temperature range has to be adapted to real conditions in which the given element, set or stage works. Appear two kinds of loads which can be due by thermal shocks: expanding and compressive. Thermal shocks appear during heterogeneous warming or the cooling with reference to homogeneous materials, or homogeneous warming or the cooling of heterogeneous materials. They appear also during homogeneous warming of homogeneous materials about complicated configuration. Theoretical bases of thermal shocks, bases thermal shocks with the special attention on the different influence of thermal shocks with reference to materials fragile and plastic are presented in the article. Main factors influencing on the resistance of materials on thermal shocks are introduced .Also the apparatus and self-operated with computer controlling investigative devices which let on the realization of the cycle of research of thermal shocks in the range of the temperature to 1150 about C are described in the paper. The result of initial researches with reference to pistons of combustion engines which showed, in following cycles of thermal shocks takes place exchanges of measurements are submitted. As well the attention on essential influent parameters on the resistance of materials on thermal shocks to which one ought to accept among other things the coefficient of linear expansion and Young's modulus.

PL

Problem odporności elementów i zespołów maszyn na szoki termiczne występuje w wielu dziedzinach techniki, od komputerów poprzez maszyny i urządzenia hutnicze, silniki spalinowe do urządzeń kosmicznych. Zakres i poziom obciążeń termicznych jest zróżnicowany i zależny od warunków pracy, jak również zakres temperatur musi być dostosowany do warunków rzeczywistych, w których dany element, zespół czy urządzanie pracuje. Występują dwa rodzaje obciążeń, które mogą być spowodowane przez szoki termiczne: rozciągające i ściskające. Szoki termiczne występują w czasie niejednorodnego nagrzewania lub chłodzenia w odniesieniu do jednorodnych materiałów, albo jednorodnego nagrzewania lub chłodzenia niejednorodnych materiałów. Występują także w czasie jednorodnego nagrzewania materiałów jednorodnych o złożonej konfiguracji. W artykule zaprezentowano podstawy teoretyczne szoków termicznych, przy czym zwrócono szczególną uwagę na różne oddziaływanie szoków termicznych w odniesieniu do materiałów kruchych i plastycznych. Przedstawiono główne czynniki wpływające na odporność materiałów na szoki termiczne. Przedstawiono też aparaturę i automatyczne, sterowane komputerem urządzenia badawcze, które pozwalają na realizację cyklu badań szoków termicznych w zakresie temperatury do 1150° C. Przedstawiono wynik wstępnych badań w odniesieniu do tłoków silników spalinowych, które wykazały, że w kolejnych cyklach szoków termicznych ma miejsce zmiany wymiarów. Zwrócono też uwagę na istotne parametry wpływające na odporność materiałów na szoki termiczne, do których należy zaliczyć między innymi współczynnik rozszerzalności liniowej i moduł Younga.