Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research on Friction Wear of Hip Joint Endoprostheses of Polyethylene-Metal Material Combination on Hip Joint Simulator

Wiśniewski T., Wielowiejska-Giertuga A., Rubach R., Łapaj Ł., Magda J.

Tribologia

|

2018

|

nr 5

153--158

EN

The article presents the results of friction wear tests of hip joint endoprostheses. The study comprised tests of endoprostheses, commercially available on the European market, used in total hip arthroplasty. The friction pair was formed by an actual cupacetabular cup made of ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW) along with a head having a diameter of 28 mm made of stainless steel FeCrNiMnMoNbN. The friction and wear tests were performed using an SBT 01.2 hip joint simulator of the authors’ own design, which was constructed taking into account the ISO 14242-1 standard. Bovine serum was used as the lubricant. The tests of each friction pair were made up to 5·106cycles of motion. During the tests, simulator operation was interrupted every 5·105 cycles to replace the lubricating liquid, and mass control was performed every 1·106 cycles. Prior to testing, the polyethylene cup was soaked in the lubricant to minimize liquid absorption during the test. Proper preparation of the cup and testing by taking into account a control group weight measurement allowed an accurate determination of the mass loss of the polyethylene cup.

PL

Przedstawiono wyniki badań tarciowo-zużyciowych endoprotez stawu biodrowego. Materiał badany stanowiły endoprotezy komercyjne dostępne na rynku europejskim, stosowane w alloplastyce całkowitej stawu biodrowego. Parę trącą tworzyła panewka wykonana z polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej PE-UHMW wraz z głową o średnicy 28 mm wykonaną ze stali o symbolu producenta SS (FeCrNiMnMoNbN). Badania tarciowo-zużyciowe przeprowadzono przy użyciu symulatora ruchu stawu biodrowego SBT 01.2 własnej konstrukcji, który skonstruowany został w oparciu o normę ISO 14242-1. Jako medium smarujące zastosowano surowicę bydlęcą, która przygotowywana była do testów zgodnie z wytycznymi opisanymi w normie ISO 14242-1. Dla każdej pary trącej zadana liczba cykli ruchu wynosiła 5·106. W trakcie trwania testów, co 5·105 cykli praca symulatora była przerywana celem wymiany cieczy smarującej, a co 1·106 przeprowadzano kontrolę masy próbek. Przed przystąpieniem do testów tarciowo-zużyciowych polietylenowa panewka namaczana była w cieczy smarującej celem zminimalizowania absorpcji cieczy w trakcie trwania testu. Odpowiednie przygotowanie panewek oraz przeprowadzenie testu z uwzględnieniem grupy kontrolnej pozwoliło na określenie zużycia masowego panewek polietylenowych.

2

Stand for tribological testing of hip endoprostheses

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

Tribologia

|

2016

|

nr 6

167--177

EN

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

PL

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

3

Odporność korozyjna nowych, biozgodnych materiałów kompozytowych do zastosowań biomedycznych otrzymanych metodą iskrowego spiekania plazmowego

Lijewski M., Magda J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

165--178

PL

Inżynieria biomateriałów oraz technologie związane z medycyną należą do jednej z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin naukowych w ostatnich latach. Tytan i jego stopy wraz ze stopami na osnowie żelaza, kobaltu oraz stopami z pamięcią kształtu tworzą grupę biomateriałów metalicznych. Tytan i jego stopy w porównaniu z innymi materiałami metalicznymi charakteryzuje się dobrą biozgodnością, niskim w porównaniu z innymi biomateriałami metalicznymi, ale porównując do metali w ogóle do np. aluminium ma niższy moduł Younga, wysoką wytrzymałością względną i niskim ciężarem właściwym. Istotnym elementem tego materiału jest odporność korozyjna, której analiza i badania są przedmiotem niniejszej pracy. W pracy przedstawiono analizę odporności korozyjnej nowych stopów tytanu otrzymanych metodą metalurgii proszków, konsolidowanych technologią SPS z różnymi parametrami procesu. Technologia SPS jest procesem konsolidacji materiałów z proszków w określonej temperaturze i pod określonym ciśnieniem (prasowanie), które powodują odkształcenie plastyczne ziaren scalanego proszku. Tak przygotowane próbki porównano z materiałem komercyjnym – lity stop Ti6Al4V ELI w postaci pręta. Przedmiotem analizy były krzywe potencjodynamiczne wykonane na podstawie danych uzyskanych z urządzenia SP-150 marki Bio-Logic Science Instruments z przystawką niskoprądową w komorze pomiarowej o pojemności 1 litra. Porównano charakterystyki korozyjne nowych stopów tytanowych i litego stopu handlowego. Wyznaczono także porowatość, gęstość oraz twardość. Stwierdzono przesuniecie potencjału korozyjnego badanych spieków w stronę wyż- szych potencjałów względem stopu handlowego. Zaobserwowano korelację pomiędzy właściwościami korozyjnymi, a właściwościami mechanicznymi materiałów uzyskanych dla różnych parametrów spiekania.

EN

Biomaterials engineering and technologies related to medicine belong to one of the most dynamically developing scientific fields in recent years. Titanium and its alloys with iron-based cobalt alloys, as well as alloys with shape memory, form the group of metallic biomaterials. Titanium and its alloys compared with other metallic materials is characterized by good biocompatibility, a low Young’s modulus in comparison with other metallic biomaterials as well as compared to metals in general for example aluminum, high strength and low relative specific gravity. An important element of this material is corrosion resistance, whose analysis and testing are the subject of this work. The paper presents an analysis of the corrosion resistance of new titanium alloys obtained by powder metallurgy, consolidated using SPS technology with different process parameters. SPS technology is the process of consolidating material from powders at a predetermined temperature and under a certain pressure (compaction) that causes plastic deformation of the grains of the merged powders. The thus prepared samples were compared with a commercial material - Ti6Al4V ELI solid alloy in the form of a rod. The subject of analysis was potentiodynamic curves made on the basis of data obtained from the Bio-Logic Science Instruments SP-150 device with a low current attachment in a measuring chamber with a capacity of 1 liter. We compared the corrosion characteristics of the new titanium alloys and the commercial solid alloy. The porosity, density and hardness were also determined. A shift in the corrosion potential of the investigated sinters to higher potentials in relation to the commercial alloy was found. A correlation between the corrosive properties and the mechanical properties of the materials obtained employing the various sintering parameters was observed.

4

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

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

Tribologia

|

2015

|

nr 2

75--86

PL

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

EN

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

5

A device for testing of the tribological properties of interverebral disc endoprosthesis - SBT-03.1 simulator

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

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

5--6

EN

As a result of research conducted in the Metal Forming Institute in Poznan, SBT-03 simulator for friction and wear testing of human intervertebral disc endoprostheses was modernized. The structure of the device allows reflecting of the range of mobility and loads present in the natural spine. Moreover, the device allows recording and measurement of such parameters as axial compression force, moment of friction, temperature in the friction loop and number of operation cycles. This enables an evaluation of the intensity of wear processes of different designs of structures of a lumbar spine intervertebral disc endoprostheses depending on the type of materials used and production method.

6

Badanie tribologiczne implantów sztucznych dysków kręgosłupa

Gierzyńska-Dolna M., Lijewski M., Wiśniewski T., Magda J.

Tribologia

|

2011

|

nr 6

87-97

PL

W artykule omówiono metody leczenia dysfunkcji kręgosłupa za pomocą implantowania sztucznych krążków międzykręgowych. Wskazano na materiałowe i konstrukcyjne wymagania, które powinien spełniać implant. Podano wyniki badań tribologicznych prowadzonych na symulatorze kręgosłupa zaprojektowanym i wykonanym w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu.

EN

The article discusses treatments for spinal dysfunction by the implantation of artificial intervertebral discs focusing on the material and structural requirements to be fulfilled by the implant. The final results of tribological tests were conducted on the spine simulator designed and built at the Institute for Metal Forming Institute in Poznan.

7

Tribological investigations of materials used for spine disc implants

Gierzyńska-Dolna M., Lijewski M., Wiśniewski T., Magda J.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 109-111 spec. iss.

44--45

EN

Ailments linked to back pain is a serious problem not only medical but also social. Not only elder people but also people in working age suffers from problems related to spine pain. The most common disorders of the spine are pain syndromes of the lumbar part where center of gravity of the human body is located and w here major forces are acting on the vertebrae and intervertebral discs. The market currently offers a variety of spinal implant solutions (FIG 1). In the Metal Forming Institute there is realized research Project entitled Investigations and spine implants functionality evaluation in material and tribological aspects. In the frame of the Project it was designed and manufactured special simulator adapted for intervetebrals pine discs implants investigations. Simulator scheme is presented on FIG. 2. Main goals of the realized Project are: • Investigation of friction-mechanical processes during implant usage. • Evaluation of wear intensity of various types of intervertebral discs and investigations of appearing wear products. • Selection of optimal material and surface machining method providing minimal wear of intervertebral disc elements wear. For experiments there was implant designed by K. Skalski and J. Skoworodko selected [1], which consists of 3 elements: upper liner, lower liner and nucleus pulpous (FIG. 3). Actually there are 3 types of friction couple materials tested: 316L steel - polyethylene UHMWPE – 316L steel, titanium alloy Ti6Al4V – polyethylene UHMWPE and nitrided Ti6Al4V titanium alloy – polyethylene UHMWPE. In fluence of number of cycles on friction coefficient, surface roughness and poliethylene linner thickness change illustrates FIG. 4. As it results from performed investigations, too high hardness level of metal elements (upper and lower clasps) provides to accelerated wear of the polyethylene part. New challenge is application of “metal-metal” friction couple.

8

Stanowisko do badań tribologicznych w wysokich temperaturach elementów łożysk z proszków spiekanych ze zmodyfikowaną warstwą wierzchnią

Leshchynsky V., Wiśniewska-Weinert H., Magda J., Wiśniewski T., Rybak T.

Tribologia

|

2010

|

nr 4

283-292

PL

W referacie przedstawiono opis konstrukcji stanowiska do badań tribologicznych z węzłem tarcia typu "tuleja–wałek". Zbudowane w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko do badań tribologicznych w wysokich temperaturach umożliwia wykonywanie badań elementów łożysk ślizgowych do systemów wentylacyjnych samolotów rodziny AIRBUS. Urządzenie pozwala na zastosowanie obciążenia normalnego do 500 N oraz na prowadzenie badań w zakresie od temperatury otoczenia do temperatury 600°C. W referacie przedstawiono również charakterystykę wymagań stawianych łożyskom ślizgowym do systemów wentylacyjnych samolotów rodziny AIRBUS. Opisano stosowane materiały na elementy omawianych łożysk oraz wyniki badań nowych materiałów proszkowych opracowanych w Instytucie Obróbki Plastycznej. Ponadto przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań tribologicznych tulei grafitowych oraz wytworzonych w Instytucie tulei z materiałów proszkowych modyfikowanych nanoczastkami smarów stałych M0S2 i WS2 [L. 1-2] według zgłoszenia patentowego P-390102 oraz P-390100 z dnia 29.12.2009. Badania tulei przeprowadzono w zakresie temperatury od 20°C do 600°C przy czym w 600°C badano wyłącznie tuleje modyfikowane WS2. Przedstawiono także opis, stosowanej w Instytucie, metody modyfikacji nanocząsteczkami warstw wierzchnich tulei łożyskowych.

EN

This paper describes the construction of a tribological device in ring-on-shaft configuration. The constructed set-up is available for investigations of sliding bearing components for AIRBUS aircraft ventilation systems. Materials actually used for this application and investigated alternative materials elaborated in INOP are presented. Moreover, the work contains friction test results for graphite rings and rings manufactured in INOP with surface layer modification by M0S2 and WS2 nanoparticles in a temperature range 20-600°C; however, at 600°C, only WS2 modified rings were tested. The modification method is also presented.

9

Technologia walcowania, walcarki, narzędzia i urządzenia specjalne do walcowania

Olszewski M., Romanowski M., Magda J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2008

|

T. 19, nr 3

61-69

PL

W dużym skrócie przedstawiono prace wykonywane w Zakładzie Walcowania Instytutu od momentu powstania w 1948 roku do dzisiaj. W artykule omówiono prace dotyczące technologii walcowania narzędzi, części maszyn i taśm oraz specjalistyczne walcarki i inne urządzenia zaprojektowane, wykonane i wdrożone do produkcji przemysłowej, niezbędne do realizacji opracowywanych technologii. Wszystkie maszyny i prototypy przemysłowe zostały wdrożone w przemyśle i pracują do dzisiaj lub zostały zastosowane w produkcji przemysłowej.

EN

The works performed in the Department of Rolling of the Institute from its foundation in 1948 till the present day have been briefly presented. The paper describes works related to rolling of tools, machine parts and strips, as well as special rolling mills and other devices designed, executed and implemented in industrial production, necessary for the realization of the technologies being elaborated all the machines and industrial prototypes have been implemented in industry and are still working or have been applied in industrial production.

10

50 lat Zakładu Walcowania

Olszewski M., Romanowski M., Magda J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

1998

|

T. 9, nr 3

37-49

PL

Artykuł przedstawia historię Zakładu Walcowania, który powstał w 1948 roku, wraz z Instytutem Obróbki Plastycznej. Wymieniono tematykę prac zrealizowanych w latach 1948-1997 oraz wykonane maszyny i urządzenia, z których większość znalazła praktyczne zastosowanie w przemyśle.

EN

The history of the Rolling Department, established in 1948, together with the Metal Forming Institute, is presented in a much abbreviated form. The subjects dealt with in the period of 1948 -1991 are mentioned. Most of the works have found practical application in industry. The department staff have been awarded many prizes for their elaboration of those subjects. All the works done and machines made after 1992 are applied in industrial production where they operate like machine tools of serial production.