Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The microstructure and thermal properties of Yb2SiO5 coating deposited using APS and PS-PVD methods

Rokicki P., Góral M., Kubaszek T., Dychton K., Drajewicz M., Wierzbińska M., Ochal K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2022

|

Vol. 114, nr 2

49--57

EN

Purpose: The new ceramic material for Enviromental Barrier Coatings (EBC) on ceramic material was developed. Design/methodology/approach: The ytterbium monosilicate was deposited using two methods: atmospheric plasma spray (APS) and plasma spray physical vapour deposition (PS-PVD). Findings: Obtained coating was characterized by dense structure and columns typically formed in PS-PVD process were not observed. In comparison with APS-deposited coating, in this method, both elements segregation and formation of ytterbium oxide occurred. Research limitations/implications: The further research for production of columnar coatings will be necessary. Practical implications: Developed coatings migh be used for next generations of ceramic materials used for gas turbine and jet engine blades and vanes as a high temperature and corrosion protection. Originality/value: The first time the ytterbium monosilicate was produced bot by APS and LPPS methods.

2

Single-frequency induction hardening of structural steel

Rokicki P., Bąk E., Mrówka-Nowotnik G., Nowotnik A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2018

|

Vol. 86, nr 2

61--68

EN

Purpose: Current paper presents investigation of specimens after single frequency induction hardening process. The main aim is to compare microstructure of the material after the process conducted with different voltage on the induction coil. Moreover, two different steel grades are used for comparative reasons. As the final result it is desired to obtain sufficient parameters for the process in aim to obtain proper surface treatment of the material. Design/methodology/approach: The objectives of the research are achieved by using single-frequency induction hardening device with varying voltage. Two different steel grades were treated with change of the induction voltage from 300 to 600 V. Findings: In the outcomes of the study, the main conclusion is that there is an impact of the induction voltage in the hardening process on the microstructure of treated elements, both for 40H41Cr4 and 40HNMA36NiCrMo16 steels. Research limitations/implications: Obtained results will be used for much more complex investigation of the induction hardening process in future to introduce more exact parameters and double-frequency induction hardening process for complex geometries as gears. Originality/value: The originality of the research is based on the specific process and the materials that are being submitted to the comparative analysis. Moreover, executed research will be a basis for more complex induction hardening processes in the future.

3

Induction hardening of tool steel for heavily loaded aircraft engine components

Rokicki P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 1

315--320

EN

Induction hardening is an innovative process allowing modification of the materials surface with more effective, cheaper and more reproducible way to compare with conventional hardening methods used in the aerospace industry. Unfortunately, high requirements and strict regulation concerning this branch of the industry force deep research allowing to obtain results that would be used for numerical modelling of the process. Only by this way one is able to start the industrial application of the process. The main scope of presented paper are results concerning investigation of microstructure evolution of tool steel after single-frequency induction hardening process. The specimens that aim in representing final industrial products (as heavily loaded gears), were heat- -treated with induction method and subjected to metallographic preparation, after which complex microstructure investigation was performed. The results obtained within the research will be a basis for numerical modelling of the process of induction hardening with potential to be introduced for the aviation industrial components.

4

Acetylene Flow Rate as a Crucial Parameter of Vacuum Carburizing Process of Modern Tool Steels

Rokicki P., Dychton K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

2009--2012

EN

Carburizing is one of the most popular and wide used thermo-chemical treatment methods of surface modification of tool steels. It is a process based on carbon diffusive enrichment of the surface material and is applied for elements that are supposed to present higher hardness and wear resistance sustaining core ductility. Typical elements submitted to carburizing process are gears, shafts, pins and bearing elements. In the last years, more and more popular, especially in highly advanced treatment procedures used in the aerospace industry is vacuum carburizing. It is a process based on chemical treatment of the surface in lower pressure, providing much higher uniformity of carburized layer, lower process cost and much lesser negative impact on environment to compare with conventional carburizing methods, as for example gas carburizing in Endo atmosphere. Unfortunately, aerospace industry requires much more detailed description of the phenomena linked to this process method and the literature background shows lack of tests that could confirm fulfilment of all needed requirements and to understand the process itself in much deeper meaning. In the presented paper, authors focused their research on acetylene flow impact on carburized layer characteristic. This is one of the most crucial parameters concerning homogeneity and uniformity of carburized layer properties. That is why, specific process methodology have been planned based on different acetylene flow values, and the surface layer of the steel gears have been investigated in meaning to impact on any possible change in potential properties of the final product.

5

Zastosowanie szybkiego prototypowania w procesie wytwarzania łopatek silników turbinowych

Nawrocki J., Rokicki P., Szeliga D., Nowotnik A., Drajewicz M., Budzik G., Sieniawski J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 12CD2

143--146

PL

W ramach badań oraz wykonanych symulacji numerycznych wytworzono model zamka łopatki, który zastosowano w procesie wytwarzania form ceramicznych metodą traconego wosku. Przedstawione wyniki badań stanowią podstawę weryfikacji metody szybkiego prototypowania w procesie odlewania precyzyjnego łopatek silnika turbinowego.

EN

The research methodology and numerical simulations presented in the study were focused on execution of tip shroud blades element in meaning of further preparation of ceramic shell moulds. Obtained research results are a basis for verification of presented method in meaning of the manufacturing process.

6

Thermal analysis of low alloyed steel for heavily-loaded aircraft engine transmission gears

Rokicki P., Dychtoń K., Drajewicz M., Raga K., Nowotnik A., Kubiak K.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2015

|

Vol. 39, nr 3

43--50

EN

Heat treatment of elements with large and complex geometries generate distortions and strains inhomogeneity. Current paper focuses on material basic thermo-chemical parameters analysis in aim for prediction of AISI 9310 steel behaviour if it is about treatment of ring gears used conventionally for aircraft engine gear transmission system. Heat treatment process of heavily loaded aircraft engine transmission gears is a complicated process due to shape and size of the elements. Concerning above, current paper presents thermal analysis of AISI 9310 low alloy steel. Results of conducted research will be used as a input data for numerical simulation of cooling process. Optimal process modelling will allow eliminating of defects caused by the heat treatment process.

PL

Obróbka cieplna elementów o złożonym kształcie wprowadza duże zmiany w ich stanie naprężeń wewnętrznych. Mają wpływ na odkształcanie się obrabianych elementów uniemożliwiające często ich zastosowanie. W pracy prowadzono badania właściwości cieplnych stali AISI 9310 niezbędnych do prawidłowego opracowywania warunków obróbki cieplno-chemicznej elementów pierścieniowych kół zębatych stosowanych w przekładniach silników lotniczych. Obróbka tych elementów, z użyciem złożonego oprzyrządowania niezbędnego do prawidłowego ich zamocowania w komorze pieca próżniowego, jest procesem trudnym do realizacji. Opracowane warunki procesu obróbki cieplno-chemicznej powinny uwzględniać duże rozmiary kół zębatych przekładni oraz wymaganą powtarzalność uzyskanych profili twardości warstwy nawęglanej i hartowanej. Analiza wyników prowadzonych badań właściwości fizycznych i cieplnych stali AISI 9310, m.in. współczynnika cieplnej rozszerzalności liniowej i przewodnictwa cieplnego, a także dyfuzyjności była podstawą do opracowania modelu fizycznego umożliwiającego symulację numeryczną tego procesu. Badania doświadczalne uwzględniające wyniki symulacji numerycznej i opracowane warunki obróbki cieplno-chemicznej prowadzą do uzyskania wymaganych właściwości użytkowych warstwy nawęglonej i hartowanej próżniowo.

7

Analiza geometryczna procesu mechanicznej kompensacji odkształceń temperaturowych elementów podwozia samolotu typu STRUCTURAL POST

Boś P., Budzik G., Cygnar M., Rokicki P., Rybak M.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

2247--2253

PL

Dokładność i jakość wykonania elementów podwozia lotniczego ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo ludzi podróżujących tym środkiem transportu. Szczególnie należy zwrócić uwagę na problemy z jakimi borykają się konstruktorzy i technolodzy podwozi związanymi z wymaganiami dotyczącymi zapewnieniu gwarantowanego poziomu niezawodności poszczególnych elementów. Oczywiście należy przy tym pamiętać o ergonomiczności i ekonomiczności procesu produkcyjnego. Obecnie najpopularniejsze z uwagi na niewątpliwe zalety jest rozwiązanie podwozia wielośladowe (trójkołowe) z przednim punktem podparcia. Zasadnicze obciążenie w tym podwoziu przejmują dwa główne koła umieszczone za środkiem ciężkości samolotu. Jego główne elementy tzw. STRUCTURAL POST mają szczególne zadania jeśli chodzi o bezpieczeństwo przewożonych ludzi. Stąd wysokie wymagania dotyczące jakości procesu produkcyjnego a w nim szczególnie newralgicznych jego operacji związanych z obróbką cieplną oraz prostowaniem przygotowującym do dalszej obróbki wykańczającej. W artykule zwrócono uwagę na towarzyszące procesowi bezpośredniego wytwarzania pomiary stanowiskowe, na podstawie których podejmowane są decyzje dotyczące kolejnych operacji.

EN

The accuracy and quality of the chassis components of aircraft has a direct impact on the safety of people traveling in this means of transport. Especially pay attention to the problems with faced by engineers and technologists chassis associated with the requirements for ensuring a guaranteed level of reliability of the individual elements. Currently, the most popular due to the undoubted advantages has chassis tricycle with the front fulcrum. The principal load the chassis takes over the two main wheels positioned behind the center of gravity of the airplane. The main elements of the so-called POST STRUCTURAL, have the specific tasks when it comes to the safety of the people. Hence the high quality requirements of the production process associated with the heat treatment and straightening to the further finishing. The article focuses on accompanying in the manufacturing process of direct determine the measurements of bench based on which subsequent operations are undertaken.

8

Stress-strain curves under compression for CMSX4 nickel based superalloy

Nowotnik A., Pędrak P., Rokicki P., Mrówka-Nowotnik G., Sieniawski J.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 3

65--77

EN

Variations of a flow stress vs. true strain illustrate behavior of material during plastic deformation. Stress-strain relationship is generally evaluated by a torsion, compression and tensile tests. Results of these tests provide crucial information pertaining to the stress values which are necessary to run deformation process at specified deformation parameters. Uniaxial compression tests at the temperature through which precipitation hardening phases process occurred (900-1200°C), were conducted on superalloy - CMSX-4, to study the effect of temperature and strain rate (ε =10 to the -4 and 4x10 to the -4 s to the -1) on its flow stress. On the basis of received flow stress values activation energy of a high-temperature deformation process was estimated. Mathematical dependences (σpl - τ i σpl - ε) and compression data were used to determine material's constants. These constants allow to derive a formula that describes the relationship between strain rate (ε), deformation temperature (τ) and flow stress σpl - ε = A1σ to the n ∙ exp(-Q / RT).

PL

Zachowanie się materiału podczas odkształcania plastycznego na gorąco charakteryzują krzywe zmiany naprężenia uplastyczniającego w funkcji odkształcenia. Do ich oceny stosowane są próby skręcania, ściskania lub rozciągania. Pozwalają określić dane niezbędne do prowadzenia procesu przeróbki plastycznej materiału z zastosowaniem odpowiednich parametrów odkształcania - temperatury i prędkości chłodzenia. W pracy przedstawiono analizę wyników badań wpływu temperatury i prędkości odkształcania (ε = 10 do - 4 i 4 x 10 do -4 s do -1) na wartość naprężenia uplastyczniającego nadstopu niklu - CMSX-4 w zakresie wartości temperatury wydzielania cząstek faz umacniających (900-1200°C) uzyskane w jednoosiowej próbie ściskania. Ustalone wartości naprężenia uplastyczniającego były podstawą do wyznaczenia energii aktywacji Q procesu odkształcania wysokotemperaturowego. Na podstawie uzyskanych danych oraz odpowiednich zależności (σpl - τ i σpl - ε) określono wartości stałych materiałowych oraz ustalono zależność prędkości (ε), temperatury odkształcenia (τ) i naprężeniem ustalonego płynięcia plastycznego σpl - ε = A1σ do n ∙ exp(-Q / RT).

9

Optical measurement of aircraft engine turbine blades

Budzik G., Kubiak K., Rokicki P., Dziubek T., Nowotnik A., Matysiak H., Cygan R., Tutak M., Boś P.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 2

21--26

EN

Manufacturing of aircraft engine turbine blades requires control of blade geometric parameters at different stages of technological process. Acceleration and automation of measurement process can affect the duration of the finished item production. Modern technologies for measurement of aircraft engine turbine blades are based on numerical machines - measurement process is based on processing of numerical data obtained by measurement using coordinate measuring machines. The paper presents the opportunity of automation of aircraft engine turbine blades measurements using scanner ATOS II Triple Scan with blue light source technology. Coordinate measuring technique allows to specify full methodology for designation of complex dimensions of physical objects and transform them into a computer program space of coordinate measuring devices. Presented paper includes capabilities of device used in the study to improve the measurement process in the technological and economical aspects. Another issue described in the paper is impact of measurement performance in automatic mode on the quality of performance – the numerical model of surface, from the standpoint of accuracy and number of collected data points in time. The paper includes an analysis of conditions related to the measurement works, such as the process of preparing the model, measurement equipment and data processing capacity. As the result methodology for automated scanning measurements of aircraft engine turbine blades will be presented.

10

Determination of heat treatment parameters for heavily - loaded aircraft engine components

Rokicki P., Dychtoń K., Nowotnik A., Drajewicz M., Sieniawski J., Kurkowski D., Wierzbińska M, Jakubowicz G., Budzik G.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 2

349--354

EN

Gears, due to their complex shape, carried load and required accuracy are ones of most complex aircraft engine parts. Single tooth damage usually breaks the power transmission and causes failure of the entire gear system. Adequate sustainability and guarantees of transmission is therefore a condition for secure operation of whole device. Particularly high requirements for reliability are put to transmissions used in the aerospace industry. Due to the loads which are transmitted through the gears, the materials used by the manufacturer must have not only high strength but also show the abrasion resistance of the surface layer and the ductility of the core. Proper parameters matching allows to create an element that can operate at higher stresses and loads. In addition, factor strength and abrasion resistance of the surface layer has a significant impact on the life of the gear. Thermo-chemical treatment of industrial gears is a fundamental process, which gives them adequate mechanical properties regarding loads they carry and the surface conditions of work. Among many methods of thermo-chemical treatment used in the industry, the most distinctive are innovative technologies designed to reduce process costs and being more environmentally friendly. The most promising methods in the discussed field are vacuum carburizing and high-pressure hardening, which by their specification of work significantly reduce the emission of CO2 and the duration of the process, without reducing the quality of the final product. The main aim of the paper is to present criteria for selection of heat treatment parameters as a part of thermo-chemical treatment process performed using vacuum methods. Proper heat treatment parameters are crucial in programming of some of final material characteristics as grain size and retained austenite morphology.

11

Wpływ warunków aluminiowania metodą CVD z użyciem dodatkowego generatora wewnętrznego na mikrostrukturę wytworzonych warstw

Nowotnik A., Góral M., Pytel M., Dychtoń K., Rokicki P., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

509--512

PL

Aluminiowanie metodą CVD należy do najbardziej zaawansowanych procesów obróbki powierzchniowej łopatek turbin gazowych i silników lotniczych. Rosnące znaczenie dyfuzyjnych warstw aluminidkowych jako międzywarstw dla powłokowych barier cieplnych (TBC) determinuje prowadzenie badań nad opracowaniem warstw zapewniających najlepszą możliwą przyczepność tworzącej się warstwy tlenku aluminium w powłokach TBC z warstwami ceramicznymi osadzanymi metodami LPPS lub EB- -PVD. W badaniach jako materiał podłoża zastosowano czysty nikiel (jako materiał modelowy) oraz żarowytrzymały stop niklu MAR M200 + Hf. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków prowadzenia wysokoaktywnego procesu CVD na mikrostrukturę i skład chemiczny powstaj ącej warstwy aluminidkowej. Proces wytwarzania prowadzono w urządzeniu Bernex BPX Pro 325S z zastosowaniem dodatkowych granul Al-Cr umieszczonych w wewnętrznym generatorze jako wysokotemperaturowe źródło aluminium. W trakcie prób zmianie podlegała temperatura oraz czas aluminiowania. Przepływ gazów, tj. chlorowodoru i wodoru dla wszystkich procesów był stały. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono nietypowy mechanizm tworzenia się i wzrostu dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej, który ma charakter pośredni pomiędzy modelem wysokoaktyvvnym a niskoaktywnym. Badania mikrostruktury warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu czystego niklu wykazały obecność trzech charakterystycznych stref. Wydłużenie czasu oraz wzrost temperatury spowodował znaczne zwiększenie grubości dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej. Badania mikrostruktury Warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu stopu MAR M200 + Hf w tym samym czasie procesu przy zróżnicowanej temperaturze wykazały ich odmienną budowę. Mechanizm wzrostu warstwy aluminidkowej jest zależny od zawartości aluminium w źródle (granule Al-Cr).

EN

Aluminizing process by CVD method belong to the most advanced surface treatment processes of gas turbine and aircraft engine blades. Growing application of aluminides diffusion layers as bond coat for thermal barrier coatings (TBC) cause more and more researches directed on ﬁnding layer which can ensure the best possible adhesion between bond coat and top coat in the TBC system formed by LPPS or EB-PVD. In the study pure nickel and high-temperature nickel-based superalloy MAR M200 + Hf were used as initial substrate materials. In the research results of various CVD aluminizing process parameters inﬁuence on microstructure and chemical composition of created aluminides coatings was presented with in-depth analysis. The aluminizing process was carried out in Brenex BPX Pro 325S machine with addition ofAl-Cr granules contained in the internal generator as a high-temperature source of aluminum. During the research different temperature and time of aluminizing were applied. The ﬂow of gases such as hydrogen chloride and pure hydrogen for all processes was constant. During the study an unusual mechanism of aluminides diffusion layer creation and growth has been observed, which has an intermediate characteristics between low-activity and high-activity models. Microstructure observation of aluminides layer formed on pure nickel substrate showed three characteristic zones. Extension of time and increase in temperature resulted in a signiﬁcant increase of the diffusion layer depth. Microstructure observation of aluminides layer formed on MAR M200 + Hfwith the same process time at different temperature showed their distinct structure. Aluminides layer growth mechanism is dependent on the aluminum content in the source material (granules Al-Cr).

12

The control of solidification kinetics of the vacuum-cast thin-wall nickel-based superalloys by changing the geometrical characteristics of the ceramic mold

Cygan R., Szeliga D., Rokicki P., Sieniawski J., Suchy J. S.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 4

21--28

EN

This paper provides an analysis of experimental research and results of investment casting process. Temperature field in a ceramic mold is one of the problems during numerical simulation. Reducing the costs of production in precision casting involves the reduction of scraps, which is one of the fundamental problems of the foundry industry. Reducing these costs is associated with optimization of precision casting technology of aircraft engines critical parts, including control of the solidification front in thin-walled castings of nickel super alloys cast in a vacuum. It is achieved by changing the geometrical characteristics of the ceramic mold. The results of the tests were used to optimize the industrial production of aircraft components in Precision Foundry of WSK Rzeszów. Temperature distribution gained in the conducted tests allowed verification and optimization of computer simulations.

13

Microstructural characteristic of Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr chips

Rokicki P., Nowag K., Spotz Z., Fusova L., Saksl K., Durisin J., Ghisleni R., Siemers C.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 7

452-456

EN

Titanium alloys like Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr, a precipitation hardenable Beta-titanium alloy, are widely used in aerospace applications. Machining of Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr, however, is difficult and expensive as its machinability is extremely poor. A thorough understanding of the chip formation process of Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr is needed to improve related metal cutting operations. The aim of this article is to present the microstructure of Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr chips prepared by turning. Chips from three states of the alloy were analyzed and compared: as-received, solution treated and aged. Chips were obtained in different speeds with different depths of cut. The microstructure was analyzed by means of optical, electron microscopy and hard XRD. During the experiments, depending of the cutting conditions, continuous or segmented chips were formed. Narrow highly deformed and grain oriented zone so-called "shear zone" separated individual segments. Different materials properties have been observed in shear zones and the segments. The results of the chips analyses have finally been used, to develop free-machining alloys based on Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr.

PL

Stopy tytanu, takie jak Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr, utwardzany wydzieleniowo stop o strukturze tytanu-Beta, są szeroko stosowane w przemyśle kosmicznym. Obróbka stopu Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr jest jednakże trudna i kosztowna ze względu na trudnoobrabialność tych stopów. Kompleksowe zrozumienie procesu formowania wiórów Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr jest konieczne do ulepszenia odpowiednich warunków obróbki. Celem tego artykułu jest prezentacja mikrostruktury wiórów stopu Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr otrzymanych metodą toczenia. Wióry z trzech stanów obróbki termicznej zostały zanalizowane: stan wyjściowy, stan wyżarzony, stan starzony. Wióry zostały otrzymane z różnymi prędkościami cięcia i głębokościami penetracji narzędzia. Mikrostruktura została zanalizowana w zakresie mikroskopii optycznej, mikroskopii elektronowej i wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego. Podczas eksperymentów, w zależności od warunków obróbki, ciągłe lub segmentowane wióry zostały sformowane. Cienka, wysoce zdeformowana strefa zwana strefą płynięcia oddzieliła poszczególne segmenty. Różne własności materiałowe zostały zaobserwowane w strefach płynięcia i w segmentach. Rezultaty analizy wiórów zostały użyte do udoskonalenia, zmodyfikowania i otrzymania łatwo obrabialnych stopów na bazie Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr.

14

Zastosowanie sygnałów prędkości drgań do diagnostyki wtryskiwaczy silników spalinowych

Monieta J., Rokicki P.

Diagnostyka

|

2005

|

Vol. 33

229--234

PL

Praca stanowi próbę zastosowania sygnałów prędkości drgań do diagnostyki wtryskiwaczy silników okrętowych w fazie eksploatacji. Najpierw przeprowadzono badania wstępne z wykorzystaniem eksperymentu czynnego na stanowisku systemu wtryskowego poza silnikiem. Zbadano wpływ nastawy paliwowej na parametry sygnałów prędkości drgań w dziedzinie amplitudy i częstotliwości przy różnych mocowaniach czujników pomiarowych.

EN

The work is determining of application of he signals of velocity vibration to diagnostic of marine diesel engine injectors in operating phase. In the first place have been make preliminary investigations with utilisations of active experiment on the state of injection system out engine. There have been investigated influence of fuel setting on parameters of the signals of velocity vibrations in amplitude and spectrum domain at various fastens of measurement sensors.