Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fizyka w mikroskali, czyli o kroplach Pickeringa, mikrokapsułkach oraz strukturach liquid marbles

Kubiak Tomasz

Postępy Fizyki

|

2024

|

T. 75, z. 2

17--25

PL

Mikrostruktury typu rdzeń-powłoka ze względu na ogromny potencjał aplikacyjny są coraz powszechniej wytwarzane i badane przez fizyków. Szczególne zainteresowanie budzą sferyczne obiekty złożone z ciekłego rdzenia i zaadsorbowanych na jego powierzchni cząstek stałych, które tworzą otoczkę. Tak zbudowane krople Pickeringa, mikrokapsułki oraz struktury liquid marbles zdolne są do bezpiecznego transportowania i kontrolowanego uwalniania substancji aktywnych, w tym leków przeciwnowotworowych. W niniejszym artykule przedstawiono metodę, wykorzystującą pole elektryczne do formowania kropli Pickeringa zarówno z powłoką jednorodną, jak i heterogeniczną (janusową oraz łaciatą). Omówiono również sposób wzmacniania pokrycia wspomnianych kropli w celu uzyskania mikrokapsułek oraz strategię kontrolowanego wyzwalania ich zawartości z wykorzystaniem bodźca ultradźwiękowego. W ostatniej części tekstu przybliżono metody formowania i funkcjonalizowania struktur liquid marbles.

EN

Core-shell microstructures due to their great application potential are increasingly produced and studied by physicists. Spherical objects composed of a liquid core and solid particles adsorbed on its surface and forming a shell are of particular interest. Pickering droplets, microcapsules and liquid marbles that have such a structure are capable of safely transporting and controlled release of active substances, including anticancer drugs. This article presents an electric field based method of forming Pickering droplets both with a homogeneous and heterogeneous (Janus and patchy) coating. The method of strengthening the shells of the mentioned droplets in order to obtain microcapsules and the strategy of controlled release of their content using an ultrasonic stimulus are also discussed. The last part of the text shows the techniques of forming and functionalizing liquid marbles.

2

Przegląd nowoczesnych metod nieniszczących wykorzystywanych do badania płyt włóknisto-cementowych

Gorzelańczyk Tomasz, Schabowicz Krzysztof

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2023

|

nr 1-4

30--36

PL

W artykule przedstawiono i omówiono wybrane nowoczesne metody nieniszczące wykorzystywane do badania materiałów kompozytowych jakim są płyty włóknisto-cementowe. Omówiono metodę ultradźwiękową, w tym również z wykorzystaniem fal Lamba, metodę emisji akustycznej, metodę terahercową i metodę optyczną z wykorzystaniem elektronowego mikroskopu skaningowego SEM. Wszystkie te metody zostały z powodzeniem wykorzystane w badaniach, w tym również w badaniach własnych autorów, co jednoznacznie potwierdza ich przydatność w badaniu płyt włóknisto-cementowych.

EN

The article presents and discusses selected modern non-destructive methods used to test composite materials such as fiber-cement boards. The ultrasonic method, including the Lamb wave method, the acoustic emission method, the terahertz method and the optical method using the scanning electron microscope (SEM) are discussed. All these methods have been successfully used in research, including the authors' own research, which clearly confirms their usefulness in the study of fiber-cement boards.

3

Obrazowanie wad w strukturach cienkościennych z wykorzystaniem ultradźwiękowych fal prowadzonych

Spytek Jakub, Dziedziech Kajetan, Ambroziński Łukasz, Łukasz Pieczonka

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2023

|

nr 1-4

101--104

PL

W pracy przedstawiono nowatorską technikę badań nieniszczących struktur cienkościennych bazującą na estymacji lokalnej liczby falowej ultradźwiękowych fal prowadzonych. Technika bazuje na punktowym wzbudzeniu fal ultradźwiękowych i rejestracji odpowiedzi drganiowych na siatce punktów w obszarze zainteresowania z wykorzystaniem skanującego wibrometru laserowego. Wzbudzenie może być zrealizowane bezkontaktowo za pomocą impulsu lasera, bądź kontaktowo za pomocą przetwornika piezoelektrycznego. Praca omawia podstawy teoretyczne metody oraz jej zastosowania praktyczne. Skuteczność działania omawianej metody zilustrowano na przykładzie jednorodnej płyty aluminiowej oraz niejednorodnej warstwowej płyty kompozytowej.

EN

In this paper we present a novel nondestructive testing technique for platelike structures, using the local wavenumber estimation of ultrasonic guided waves. The technique is based on the excitation of ultrasonic waves and measuring the full-field response on a grid of points in the area of interest with a scanning laser vibrometer. The excitation can be realized using a non-contact laser pulse or a piezoelectric transducer. The paper discusses theoretical background of the technique and its practical applications. The efficacy of the proposed approach is demonstrated on a homogeneous aluminum plate and an inhomogeneous layered composite plate.

4

Kinetics of the Binding Process of Furan Moulding Sands, Under Conditions of Forced Air Flow, Monitored by the Ultrasonic Technique

Matonis Natalia, Zych Jerzy

Archives of Foundry Engineering

|

2023

|

Vol. 23, iss. 4

93--98

EN

The paper presents the results of research on the kinetics of the binding process of self-hardening moulding sands with an organic binder under conditions of forced air flow at various pressure values. Three moulding sands made using urea-furfuryl resin Furanol FR75A technology were studied. The moulding sands were prepared on a base of quartz sand with an average grain size of dL = 0.25, 0.29 and 0.37 mm, with permeability values of 306, 391 and 476 m2108Pa x s (for ρo = 1.60, 1.60 and 1.61 g/cm3 , respectively). The research was conducted for a resin content of 1% with a constant proportion of hardener to resin, which was equal to 50%. Samples of the tested moulding sands were blown with air at pressures of 0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1.0 bar. The kinetics of the hardening process was monitored using ultrasound technology, according to a previously developed methodology [1]. The research was carried out on an ultrasound testing station equipped with a temperature chamber and an airflow reducer. The tests were conducted at a temperature of 20°C, and of the air flow pressure on the changes in ultrasonic wave velocity in the hardening mouldins sand as a function of time, the kinetics of the hardening process, and the degree of moulding sand hardening were determined. Additionally, the influence of the moulding sand permeability on the course of the hardening process at a constant air flow pressure was determined.

5

Effect of ultrasound on extraction of heavy metals from sewage sludge in the context of a potential ecological risk assessment

Tytła Malwina, Słaby Krzysztof, Widziewicz-Rzońca Kamila, Miszczak Ewa, Kernert Joanna, Klyta Justyna

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2022

|

Nr 83

19--31

EN

The aim of the research was to investigate the effect of ultrasound waves on the recovery of heavy metals (HMs) from sewage sludge. For this purpose, we conducted a three-step sequential extraction process proposed by the Community Bureau of Reference (BCR; presently the Standards, Measurements and Testing Programme). In the experiment use was made of certified reference material ERM-CC144 SEWAGE SLUDGE (Joint Research Centre; JRC). The content of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn) in certified material was determined by atomic absorption spectrometry using the Avio 200 ICP-OES apparatus (PerkinElmer Inc.). To reduce the sequential extraction time, ultrasound treatment was used instead of long hours of shaking. Sonication was conducted in an ultrasonic bath (Sonic-5; Polsonic). The sonication time was set at 20, 40 and 70 minutes. The frequency, power and temperature during the ultrasound treatment were kept constant. The recovery values of heavy metals obtained by the modified sequential extraction method were at similar levels to those achieved by the conventional one. Moreover, it has also been shown that after only 20 minutes of sonication, the recovery values can be obtained similarly as for the conventional method. In order to check whether the ultrasound waves have a significant impact on the distribution of heavy metals in the chemical fractions of sewage sludge, the percentage share for each element was calculated and the potential ecological risk analysis was conducted. This was possible thanks to the fact that the material used for production of ERM-CC144 (JRC) is sewage sludge of domestic origin. The obtained results revealed that ultrasound treatment does not significantly influence the distribution of analysed heavy metals in the chemical fractions of sewage sludge, with one exception, i.e., Zn. The assessment of the ecological risk was performed using Risk Assessment Code (RAC) index, which includes the content of metals in the most mobile fraction, i.e., bound to carbonates. The calculated values of RAC indicated that Zn posed the highest ecological risk. However, it can be also confirmed that the application of ultrasound treatment in the sequential extraction procedure does not have a significant impact on the interpretation of results of the ecological risk assessment. What is more, it confirms the legitimacy of using the discussed modification in the sequential extraction of heavy metals from sewage sludge.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu oddziaływania fali ultradźwiękowych na wielkość odzysku metali ciężkich z osadów ściekowych. W tym celu przeprowadzono proces trzystopniowej ekstrakcji sekwencyjnej zaproponowanej przez Community Bureau of Reference (BCR; aktualnie Standards, Measurements and Testing Programme). W badaniach wykorzystano certyfikowany materiał odniesienia ERM-CC144 SEWAGE SLUDGE (Joint Research Centre; JRC). Zawartość metali ciężkich (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) oznaczono przy użyciu spektrometru absorpcji atomowej Avio 200 ICP-OES (PerkinElmer Inc.). Aby skrócić czas ekstrakcji sekwencyjnej, w miejsce wielogodzinnego wytrząsania zastosowano obróbkę ultradźwiękami. Proces nadźwiękawiania prowadzono w łaźni ultradźwiękowej (Sonic-5; Polsonic). Czas nadźwiękawiania wynosił: 20, 40 i 70 minut. Częstotliwość, moc oraz temperaturę podczas obróbki ultradźwiękowej utrzymywano na stałym poziomie. Wartości odzysków dla metali ciężkich uzyskane z zastosowaniem zmodyfikowanej metody ekstrakcji sekwencyjnej były zbliżone do tych otrzymanych dzięki metodzie konwencjonalnej. Ponadto wykazano również, że już po 20 minutach nadźwiękawiania można uzyskać wartości odzysków jak dla metody konwencjonalnej. W celu zbadania, czy fale ultradźwiękowe wpływają istotnie na zawartość metali ciężkich w poszczególnych frakcjach chemicznych osadów ściekowych, obliczono udział procentowy dla każdego z pierwiastków, a następnie przeprowadzono ocenę potencjalnego ryzyka ekologicznego. Ocena ta była możliwa dzięki temu, że w skład materiału ERM-CC144 (JRC) wchodzą osady ściekowe pochodzenia komunalnego. Uzyskane wyniki wskazują, że obróbka ultradźwiękowa nie wpływa istotnie na udział analizowanych metali ciężkich we frakcjach chemicznych osadów ściekowych, za wyjątkiem cynku. Ocenę ryzyka ekologicznego przeprowadzono przy pomocy wskaźnika Risk Assessment Code (RAC), który uwzględnia zawartość metali w najbardziej mobilnej frakcji, czyli tej związanej z węglanami. Obliczone wartości RAC wskazują, że największe ryzyko ekologiczne powoduje cynk. Można również stwierdzić, że zastosowanie ultradźwięków w procedurze ekstrakcji sekwencyjnej nie wpływa istotnie na interpretację wyników oceny ryzyka ekologicznego. Jednocześnie potwierdza to zasadność stosowania omawianej modyfikacji w procesie ekstrakcji sekwencyjnej metali ciężkich z osadów ściekowych.

6

Effect of ultrasound on the content of bioactive compounds and selected quality parameters in berry juices ®

Piecko Jan, Piotrowski Dariusz, Mieszczakowska-Frąc Monika

Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego

|

2022

|

nr 2

120--124

EN

Current nutritional trends make consumers interested in foods and beverages that provide bioactive compounds with healthpromoting effects. Such compounds include anthocyanins, which are polyphenolic compounds with anti-inflammatory, anti-carcinogenic and antioxidant properties. Berry juices, used in beverage production, are a good source of polyphenols, especially anthocyanins. This paper discusses the effect of ultrasound on the quality in terms of chemical composition, sensory and microbiological quality of berry juices. The results of current research directions of ultrasounds application are discussed; both at the stage of pulp processing prior to juice pressing and the direct juice treatment. The research indicates that the use of ultrasound can be an alternative to other methods of treating the raw material before pressing, and due to the non-thermal nature of the process does not cause serious degradation of anthocyanins. What’s more, the use of this technology will make it possible to lower the temperature of the pasteurization process, which make possible to preserving the sensory qualities of the juices.

PL

Aktualne trendy żywieniowe powodują, że konsumenci są zainteresowani żywnością oraz napojami, które dostarczają związków bioaktywnych o działaniu prozdrowotnym. Do takich związków należą antocyjany, które są związkami polifenolowymi o właściwościach przeciwzapalnych, przeciwkancerogennych i przeciwutleniających. Soki z owoców jagodowych, wykorzystywane w produkcji napojów, są dobrym źródłem polifenoli, a w szczególności antocyjanów. W niniejszym artykule omówiono wpływ ultradźwięków na jakość soków z owoców jagodowych pod względem składu chemicznego, jakości sensorycznej i mikrobiologicznej. Omówiono wyniki aktualnych kierunków badań dotyczących wykorzystania tej technologii zarówno na etapie obróbki pulpy przed tłoczeniem soku, jak i utrwalania wyrobów gotowych. Badania wskazują, że zastosowanie ultradźwięków może stanowić alternatywę dla innych metod obróbki surowca przed tłoczeniem, a ze względu na nietermiczny charakter procesu nie powoduje poważnej degradacji antocyjanów.

7

Optimization of fluoride removal using ultrasonically improved electrochemically generated adsorbent: A Taguchi approach

Junghare Kunjan C., Kodape Shyam M., Rathod Ajit P., Lataye Dilip H.

Chemical and Process Engineering

|

2022

|

Vol. 43, nr 2

109–-117

EN

Ultrasonically improved electrochemically generated adsorbent (UEGA) has been synthesized and used for adsorption of fluoride ions from fluoride laden waste water. UEGA was prepared in two major steps, firstly electrochemically generated adsorbent (EGA) was prepared using electrolytic method followed by ultrasonication treatment. Ultrasonication causes size reduction which leads to increase in surface area viz. active site which helps to enhance attachment of negatively charged fluoride ion on positively changed UEGA from waste water. UEGA was prepared at three different amplitude i.e. 50, 70 and 90% respectively. Taguchi optimization for defluoridation was carried out considering operating parameters such as initial concentration; contact time; adsorbent dose; and temperature. The results obtained demonstrated that adsorption showed different fluoride removal at varying frequency. This study proved that varying percentage amplitude of ultrasonication significantly affects defluoridation efficiency.

8

Obrazowanie wad w strukturach cienkościennych z wykorzystaniem ultradźwiękowych fal prowadzonych

Spytek Jakub, Dziedziech Kajetan, Ambroziński Łukasz, Pieczonka Łukasz

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2022

|

1-4

93--96

PL

W pracy przedstawiono nowatorską technikę badań nieniszczących struktur cienkościennych bazującą na estymacji lokalnej liczby falowej ultradźwiękowych fal prowadzonych. Technika bazuje na punktowym wzbudzeniu fal ultradźwiękowych i rejestracji odpowiedzi drganiowych na siatce punktów w obszarze zainteresowania z wykorzystaniem skanującego wibrometru laserowego. Wzbudzenie może być zrealizowane bezkontaktowo za pomocą impulsu lasera, bądź kontaktowo za pomocą przetwornika piezoelektrycznego. Praca omawia podstawy teoretyczne metody oraz jej zastosowania praktyczne. Skuteczność działania omawianej metody zilustrowano na przykładzie jednorodnej płyty aluminiowej oraz niejednorodnej warstwowej płyty kompozytowej.

EN

In this paper we present a novel nondestructive testing technique for platelike structures, using the local wavenumber estimation of ultrasonic guided waves. The technique is based on the excitation of ultrasonic waves and measuring the full-field response on a grid of points in the area of interest with a scanning laser vibrometer. The excitation can be realized using a non-contact laser pulse or a piezoelectric transducer. The paper discusses theoretical background of the technique and its practical applications. The efficacy of the proposed approach is demonstrated on a homogeneous aluminum plate and an inhomogeneous layered composite plate.

9

Plasticity Changes of Moulding Sands with Chemical Binders Caused by Increasing the Hardening Degree

Matonis N., Zych J.

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 2

71--76

EN

The results of investigations of plasticity of moulding sands with binders obtained by measuring deflection angles in the single point bend test in dependence on their hardening degree are presented in the hereby paper. Shaped samples made of moulding sands obtained in the technology with urea-furfuryl resin Furanol FR75A and in the technology with water glass, were subjected to various tests. Shaped samples were made on the quartz matrix of a medium grains size 𝑑𝑙=0,29 𝑚𝑚. Investigations were performed for the resin content being 1% and 2%, at a constant proportion of a hardener versus resin - equal 60%. In the case of sands from the technology with water glass, investigations were performed for 3.5% of water glass versus sand matrix and 0.35% of Flodur. Plasticity tests were carried out with using the strength machine with a continuous recording of a sample deflection value. Measurements of deflection angles values in the bend test were performed on a series of simultaneously made samples at constant time intervals from the moment of their making. To determine the sand hardening degree the ultrasound technique was applied, according to the previously developed methodology [1]. Every time from the obtained results the characteristic of the growing stress as a function of deflection was prepared (𝜎). In addition, for the tested group of moulding sands, empirical relationships between the maximum deflection angle (αmax) in the bend test and the hardening degree were determined (Sx): α = f(Sx).

10

Degradation of bisphenol A and pyrene from highway retention basin water using ultrasound enhanced by UV irradiation

Copik Jakub, Kudlek Edyta, Dudziak Mariusz

Architecture Civil Engineering Environment

|

2022

|

Vol. 15, no. 2

135--148

EN

Due to the so-called road run-off, many various contaminants including Bisphenol A (BPA) and Pyrene (PYR) could enter the environment and retention basins. It was also suggested in the literature that their removal by using conventional treatment methods could be problematic, and modern techniques should be developed. In this study, the first attempt to remove BPA and PYR by using ultrasonication as a single process and with UV irradiation assistance was performed. The results showed that after 30 min of sonication, the degradation rate of BPA reached 92% while PYR was completely removed, however, after 1 min of the treatment degradation rate of BPA was significantly higher than PYR. In the study effect of pulsed ultrasound was also evaluated and it was found that its effectiveness in micropollutants removal could be higher than ultrasonication in continuous mode. Research revealed that the maximum removal rate of BPA and PYR was obtained during the ultrasonication process combined with UV irradiation-30 min of treatment resulted in 95% of BPA degradation. However, toxicity assessment showed that with an increase in the treatment time, an increase of toxic effects occurs. This phenomenon might be related to degradation of by-products formation which were identified in the study.

11

Non-Destructive Evaluation of Composite Helmets Using IR Thermography and Ultrasonic Excitation

Świderski Waldemar, Pracht Monika

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2021

|

R. 25, nr 4

89--92

EN

The paper presents selected results of non-destructive testing of composite helmets with deliberately introduced defects. Ultrasound pulsed infrared thermography was used for the tests. In order to determine the initial possibilities of this method, artificial defects made of Teflon featuring different area sizes and designed to simulate delamination were placed between layers of the aramid composite from which the helmet was made. The obtained results confirmed the effectiveness of the NDT method used in these tests.

PL

W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań nieniszczących hełmów kompozytowych z celowo wprowadzonymi defektami. Do badań wykorzystano impulsową termografię w podczerwieni z ultradźwiękowym źródłem wzbudzenia cieplnego. W celu określenia wstępnych możliwości tej metody, pomiędzy warstwami kompozytu aramidowego, z którego wykonano hełm, umieszczono na różnych głębokościach pod powierzchnią sztuczne defekty wykonane z teflonu o różnej wielkości powierzchni. Te sztuczne defekty symulowały rozwarstwienia. Uzyskane wyniki potwierdziły skuteczność użytej metody NDT w tych badaniach.

12

Application of acoustic emission to the analysis of phase transformations in 27MnCrB5-2 steel tests during continuous cooling

Trafarski Andrzej, Łazarska Małgorzata, Ranachowski Zbigniew

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2021

|

Vol. 69, nr 6

art. no. e139389

EN

The goal of the research was to analyze the acoustic emission signal recorded during heat treatment. On a special stand, samples prepared from 27MnCrB5-2 steel were tested. The steel samples were heated to 950°C and then cooled continuously in the air. Signals from phase changes occurring during cooling were recorded using the system for registering acoustic emission. As a result of the changes, Widmanstätten ferrite and bainite structures were observed under a scanning microscope. The recorded acoustic emission signal was analyzed and assigned to the appropriate phase transformation with the use of artificial neural networks.

13

Hybrid welding of metal-polymer composites with a non-conducting polymer layer

Kustroń Paweł, Korzeniowski Marcin, Piwowarczyk Tomasz, Sokołowski Paweł

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2021

|

Vol. 65, No. 4

33--40

EN

Metal-polymer composites (MPCs) are becoming increasingly popular primarily because of their high strength-to-weight ratio. Metal-polymer composites consist of three layers, i.e. two external metallic sheets (linings) and the core made of plastic. The presence of the internal plastic layer makes MPCs impossible to join using conventional welding processes, which significantly limits their usability. One of the solutions to the problem involves the use of hybrid methods, e.g. ultrasonic method-aided resistance welding. The research work discussed in the article involved the development of a prototype test rig and a technology enabling the joining of the Litecor® composite with steel DP600. The joining process consisted of two stages. The first stage involved the removal of the non-conducting layer of polymer from the welding area and the making of an appropriate electric contact for resistance welding. The second stage was the classical resistance spot welding process. The development of the concept posed a challenge as it was necessary to develop an appropriate acoustic waveguide for high-power ultrasonic waves which, at the same time, could transfer loads in the form of electrode force as well as provide appropriate electric and thermal conductivity without compromising acoustic parameters during the welding process. The development of the test rig was followed by the performance of numerous tests aimed to identify the appropriate window of process parameters. Test joints were subjected to macrographic, strength, ultrasonic and topographic tests.

PL

Kompozyty metalowo-polimerowe (MPC) zyskują na znaczeniu głównie ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do masy. Składają się one z trzech warstw, tj. dwóch zewnętrznych metalowych arkuszy (okładzin) i rdzenia z tworzywa sztucznego. Obecność wewnętrznej warstwy tworzywa sztucznego sprawia, że nie można ich łączyć za pomocą konwencjonalnych procesów zgrzewania, co znacznie ogranicza zakres ich stosowania. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest zastosowanie metod hybrydowych, np. zgrzewania rezystancyjnego wspomaganego metoda ultradźwiękową. W ramach podjętych badań opracowano prototypowe stanowisko badawcze oraz technologię łączenia kompozytu Litecor® ze stalą DP600. Proces łączenia opierał się na dwóch etapach. W pierwszym istotne jest usunięcie nieprzewodzącej warstwy polimeru ze strefy zgrzewania i stworzenie odpowiedniego styku elektrycznego do zgrzewania oporowego. Etap drugi to klasyczne zgrzewanie rezystancyjne punktowe. Opracowanie tej koncepcji było wyzwaniem ze względu na konieczność zaprojektowania odpowiedniego falowodu akustycznego dla fali ultradźwiękowej dużej mocy, który jednocześnie przeniesie obciążenia w postaci siły docisku elektrod, zapewni odpowiedną przewodność elektryczną i cieplną, a przede wszystkim zachowa swoje parametry akustyczne w trakcie procesu zgrzewania. Po opracowaniu stanowiska badawczego dokonano licznych badań w celu opracowania odpowiednego okna parametrów procesowych. Ponadto wykonane złącza były poddawane niezbędnym badaniom, w tym makrograficznym, wytrzymałościowym, ultradźwiękowym oraz topograficznym

14

Influence of ultrasonic vibration-assisted cutting on ploughing effect in cutting Ti6Al4V

Chen Feiyang, Wang Dazhong, Wu Shujing

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

55--73

EN

In this study, the finite element method (FEM) is used to study the ploughing effect of ultrasonic vibration-assisted cutting Ti6Al4V. Due to the existence of the cutting edge radius of the tool, there will be a ploughing area in the cutting of Ti6Al4V. The ploughing area is an area where the stress state is very complex in the cutting process. The ploughing force and temperature of the ploughing area are important factors that affect the machined surface quality and tool wear. The main research of this paper includes the establishment of ploughing force, temperature and dynamic friction coefficient model of the ploughing area, and the correctness of the analysis model is verified by using the finite element method. Then, by changing the cutting conditions, the influence of changing the cutting parameters on the ploughing effect is discussed. The results show that the analysis model can be used to monitor the ploughing force and ploughing area temperature, and ultrasonic vibration-assisted cutting can significantly reduce the ploughing force and ploughing area temperature, reducing tool wear and plastic deformation of the machined surface.

15

Numerical analysis of the biomechanical effects on micro-vessels by ultrasound-driven cavitation

Liu Wenyi, Hu Jiwen, Liu Yatao, Lei Weirui, Chen Xuekun

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 1

95--105

EN

Purpose: The goal of this study was to evaluate the biomechanical effects such as sonoporation or permeability, produced by ultrasound-driven microbubbles (UDM) within microvessels with various parameters. Methods: In this study, a bubble-fluid-solid coupling system was established through combination of finite element method. The stress, strain and permeability of the vessel wall were theoretically simulated for different ultrasound frequencies, vessel radius and vessel thickness. Results: the bubble oscillation induces the vessel wall dilation and invagination under a pressure of 0.1 MPa. The stress distribution over the microvessel wall was heterogeneous and the maximum value of the midpoint on the inner vessel wall could reach 0.7 MPa as a frequency ranges from 1 to 3 MHz, and a vessel radius and an initial microbubble radius fall within the range of 3.5–13 μm and 1–4 μm, respectively. With the same conditions, the maximum shear stress was equal to 1.2 kPa and occurred at a distance of ±5 μm from the midpoint of 10 μm and the maximum value of permeability was 3.033 × 10–13. Conclusions: Results of the study revealed a strong dependence of biomechanical effects on the excitation frequency, initial bubble radius, and vessel radius. Numerical simulations could provide insight into understanding the mechanism behind bubble-vessel interactions by UDM, which may explore the potential for further improvements to medical applications.

16

Effect of NaCl and KCl solutions on deformation of PVA hydrogel – chemo-mechanical coupling

Kazimierska-Drobny Katarzyna, Kaczmarek Mariusz

Polimery

|

2020

|

T. 65, nr 1

44--50

EN

This paper provides results of studies of chemically induced deformation of PVA [poly(vinyl alcohol)] hydrogels due to interaction with diffusing NaCl and KCl solutions. The experimental studies were carried out in the specially modified reservoir system, where simultaneously registration the changes in the reservoir salt concentration and the deformation under chemical load were applied. The linear model is used to determine the chemo-mechanical coupling parameter. The results showed that PVA hydrogels deform in the presence of salts in pore fluid and the higher the salt concentration the greater deformation is observed.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań chemicznie indukowanej deformacji w hydrożelach poli(alkoholu winylowego) (PVA) pod wpływem oddziaływania z dyfundującymi roztworami NaCl i KCl. Badania obejmowały specjalnie zmodyfikowany test zbiornikowy, w trakcie którego rejestrowano jednocześnie zmiany stężenia soli w zbiorniku i deformację pod obciążeniem chemicznym. Do wyznaczenia parametrów sprzężenia chemiczno-mechanicznego zastosowano liniowy model chemo-deformacji. Stwierdzono, że hydrożele PVA deformują się w obecności soli w płynie porowym, w stopniu zależnym od stężenia soli.

17

Estimation of the adherence of mortars using ultrasound

Khaldi Nacera, Belachia Mouloud, Benouis Abdelhalim

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2020

|

Vol. 30, no. 2

185--199

EN

Mortars are subjected to severe external stresses such as freezing, thawing, and drying during their lifetime. These stresses can lead to a loss of adhesion between the support and the mortar. The strength of the substrates with respect to their ability to receive a coating (mortar) is characterized in particular by the value of minimum tear resistance of the surface to be coated. In this work, the use of a non-destructive method which is both fast and easy to implement is employed to evaluate this support-mortar adhesion. The first method is based on the measurement of the velocities of the surface ultrasonic waves and the second by tearing tests using a specific dynamometer. The determination of the adhesion strength concerned two different supports (concrete beam and masonry block) coated with two types of mortar (a prepared cement mortar and a ready-to-use mortar) with two different thicknesses for each mortar (1 and 2 cm, respectively). The results of the two methods are then correlated for an estimation of the adhesion of the mortars.

18

Gas Blowing Ultrasonic Aluminium Degassing Assessment with the Reduced Pressure Test (RPT) Method

Galarraga H., de Cortazar M. G., Arregi E., Artola A., Oncala J. L., Merchan M.

Archives of Foundry Engineering

|

2020

|

Vol. 20, iss. 2

111--117

EN

Entrapped gases, solidification shrinkage and non-metallic compound formation are main sources of porosity in aluminium alloy castings. Porosity is detrimental to the mechanical properties of these castings; therefore, its reduction is pursued. Rotary degassing is the method mostly employed in industry to remove dissolved gases from aluminium melts, reducing porosity formation during solidification of the cast part. Recently, ultrasonic degassing has emerged as a promising alternative thanks to a lower dross formation and higher energy efficiency. This work aims to evaluate the efficiency of the ultrasonic degasser and compare it to a conventional rotary degassing technique applied to an AlSi10Mg alloy. Degassing efficiency was evaluated employing the reduced pressure test (RPT), where samples solidified under reduced pressure conditions are analysed. Factors affecting RPT were considered and temperature parameters for the test were established. The influence of ultrasonic degassing process parameters, such as degassing treatment duration and purging gas flow rate were studied, as well as treated aluminium volume and oxide content. Finally, ultrasonic degassing process was contrasted to a conventional rotary degassing technique, comparing their efficiency.

19

Surface texture of Inconel 718 after electrical discharge machining assisted with ultrasonic vibration of a tool electrode

Nowicki Rafał, Świercz Rafał, Kopytowski Adrian, Vagaská Alena

Welding Technology Review

|

2019

|

R. 91, nr 2

7--11

EN

Inconel 718 is one of the modern materials widely used in the aviation and space industry, due to their excellent mechanical and chemical properties at elevated temperatures. These parts work in difficult conditions and they are required to be characterized by good accuracy and high quality surface finish to ensure greater durability and fatigue strength. Conventional machining of these materials is difficult and ineffective due to low thermal conductivity of the alloy. Electrical discharge machining (EDM) is often used to machine materials regardless of their mechanical and physical properties. In this process material is removed from the workpiece through series of electric discharges occurring in the sparking gap between a tool electrode and the workpiece. The physics of removing material from the workpiece is completely different from other traditional machining methods, and its effects determine the functional properties of the surface layer. The purpose of the experimental research was to investigate the influence of machining parameters on surface texture of Inconel 718 after electrical discharge machining assisted with ultrasonic vibration of the tool electrode (EDM+US). The study was carried out with a design experimental methodology. Input parameters were discharged current I and pulse duration ton. Roughness parameters Sa, St, Sz were designated for each machined surface.

PL

Inconel 718 jest jednym ze współczesnych materiałów szeroko stosowanych w przemyśle lotniczym i kosmicznym, ze względu na jego doskonałe właściwości mechaniczne i chemiczne w podwyższonych temperaturach. Elementy te pracują w trudnych warunkach i muszą charakteryzować się dobrą dokładnością i wysoką jakością wykończenia powierzchni, aby zapewnić większą trwałość i wytrzymałość zmęczeniową. Ze względu na niskie przewodnictwo cieplne konwencjonalna obróbka stopów Inconel jest bardzo trudna i mało skuteczna. Obróbka elektroerozyjna (EDM) jest często wykorzystywana do obróbki materiałów trudnoobrabialnych, niezależnie od ich właściwości mechanicznych i fizycznych. W procesie tym materiał jest usuwany z obrabianego przedmiotu poprzez wyładowania elektryczne, które zachodzą w szczelinie pomiędzy elektrodą roboczą a przedmiotem obrabianym. Fizyka usuwania materiału z przedmiotu obrabianego jest całkowicie odmienna od innych tradycyjnych metod obróbkowych, a jej efekty determinują własności użytkowe warstwy wierzchniej. Celem badań eksperymentalnych było określenie wpływu parametrów obróbki elektroerozyjnej wspomaganej drganiem ultradźwiękowym elektrody roboczej (EDM+US) na strukturę geometryczną powierzchni Inconelu 718. Badania przeprowadzono według metodyki eksperymentu planowanego. Parametrami wejściowymi były: natężenie prądu I i czas impulsu ton. Dla każdej obrobionej powierzchni próbki wyznaczono przestrzenne parametry chropowatości: Sa, St, Sz.

20

Cyclodextrine vs D-glucose in the solutions of the derivative of 1,4-DHP

Kaczmarek-Klinowska Milena, Hornowski Tomasz

Vibrations in Physical Systems

|

2019

|

Vol. 30, nr 1

art. no. 2019110

EN

Hydrophilic and hydrophobic cyclodextrins (CDs) have found a lot of applications in medicine pharmacology, food processing and cosmetology. They can function as a drug carrier material and parent host molecules, increasing drug biocompatibility, optimizing the efficiency of drug activity, and controlling drug release at the desired level. The effectiveness of CD complexation depends on many factors such as the type and the size of both the CD molecule itself and the guest molecule, pH of the solution, and temperature. In aqueous solution of glucose the aggregation of molecules can occur leading to the formation of CD-like structures. In the paper the possibility of the formation of the inclusion complexes of CD and glucose with Nimodipine was investigated with the aid of ultrasonic spectroscopy. By comparing the efficiency of industrial saccharides and glucose in the formation of the inclusion complexes the cost effectiveness of the use of glucose as a substitute for CD can be determined.