Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Comparison of the Stress Relaxation of Biodegradable Surgical Threads Made of Mg and Zn Alloys and Some Commercial Synthetic Materials

Milenin A., Kustra P., Wróbel M., Paćko M., Byrska-Wójcik D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 3

1139--1143

EN

The mechanical properties of the commercial synthetic surgical threads (i.e., monofilament MonosynR and polyfilament PolysorbTM) and threads made of pure zinc and selected magnesium alloys were compared. Tensile and relaxation tests of fine fibers/wires without and with a surgical knot were performed on a Zwick 250 tensile machine and on the specially constructed tensile machine dedicated for ultra-thin samples. An about 50% decrease in the maximum tensile load was registered for both synthetic and Mg-based threads due to the presence of a surgical knot while only an about 10% decrease was documented for the zinc threads.

2

Acoustic emission analysis of the plastic deformation stages of degraded low-carbon steel after long-term operation in the oil refining and petrochemical processing

Lyasota I., Sarniak Ł., Kustra P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

143--151

EN

This paper presents results obtained from a laboratory investigation conducted on material from a pressure vessel after longterm operation in the oil refinery industry. The tested material contained structural defects which arose from improper heat treatment during steel plate manufacturing. Complex tensile tests with acoustic emission signal recording were conducted on both notched and unnotched specimens. The detailed analysis of different acoustic emission criteria allowed as to detect each stage of plastic deformation and microstructural damage processes after a long-term operation, and unused carbon steels during quasi-static axial tension testing. The acoustic emission activity, generated in the typical stages of material deformation, was correlated by microscopy observations during the tensile test. The results are to be used as the basis for new algorithms for the assessment of the structural condition of in-service pressure equipment.

3

Emisja akustyczna w zastosowaniu do oceny stanu materiału urządzeń ciśnieniowych poddanych długotrwałej eksploatacji w instalacjach przemysłu rafineryjnego

Lyasota I., Sarniak Ł., Kustra P.

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2018

|

nr 4

38--42

PL

W ramach artykułu zostały wykonane kompleksowe badania stanowiskowe rzeczywistego zbiornika ciśnieniowego polegające na próbie hydraulicznej z rejestracją sygnałów emisji akustycznej. Badane urządzenie było eksploatowane od ponad 40 lat jako część instalacji destylacji ropy naftowej. Materiał płaszcza zbiornika zawierał liczne uszkodzenia korozyjne, które zostały zidentyfikowane oraz odwzorowane za pomocą szczegółowych badań metodą ultradźwiękową z wykorzystaniem techniki Phased Array. Dodatkowo materiał niektórych blach płaszcza charakteryzował się gruboziarnistą ferrytyczno-perlityczną mikrostrukturą, wynikającą z nieprawidłowej obróbki cieplnej na etapie wytwarzania urządzenia. W celu określenia pola naprężeń w płaszczu zbiornika wykonano szczegółowy model numeryczny uwzględniający ww. uszkodzenia. Wyniki wykonanych badań stanowią bazę do opracowania złożonej metodyki oceny stanu technicznego urządzeń ciśnieniowych przemysłu rafineryjnego – głównego celu projektu badawczego Programu LIDER VII sfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

EN

The paper presents results obtained from the complex destructive tests with acoustic emission recording on real pressure vessel after long-term operation in the refinery industry. The vessel has been operated in the refinery industry for 45 years. A lot of corrosion damages were present on the inner surface of the vessel shell as a result of long-term operation. The material’s microstructure of some shell plates was coarse-grained, which arose from improper heat treatment during plates manufacturing. The investigations, presented in this paper, were realized within the project of LIDER VII Program financed by the National Centre for Research and Development of Poland.

4

Physical and mathematical modeling of static recrystallization process in the wires of MgCa08 alloy after drawing in heated dies

Milenin A., Kustra P., Byrska-Wójcik D., Pietrzyk M.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.4

481--491

EN

Modeling of the manufacturing process of thin wires made of MgCa08 alloy is described in the paper. This process is composed of 25 drawing passes in heated dies for initial wire diameter of 1.0 mm and final diameter of 0.1 mm. Parameters of drawing process were chosen in such a way that complete recrystallization of the wireoccurred in all passes. The model of static recrystallization (SRX) for MgCa08 alloy was developed to enable design of the drawing process. The parameters of the model were determined on the basis of stress relaxation tests. The tests were performed on GLEEBLE 3800 physical simulator for three temperatures 250, 300, 350ºC and three strains 0.1, 0.2 and 0.3. SRX model was implemented into Drawing2D software, which allows simulation of drawing processes in heated dies. Two variants of drawing process were simulated. In the first variant all passes were performed with the die temperature of 350ºC. In the second variant one pass were carried out with the die temperature of 21ºC. The verification of simulations was done on the basis of microstructures observed in experiments and it was showed in the paper that the model predicts correctly final microstructure. Performed experiments and numerical simulations showed that contribution of the dynamic recrystallization is small and it may be neglected in simulation of multi-pass hot drawing of MgCa08 alloy. The results of simulations of the SRX showed that in this process only every second pass has to be realized in a hot die. After each cold pass the hot pass is required in order to restore the plasticity by recrystallization.

PL

Praca poświęcona jest modelowaniu numerycznemu procesu ciągnienia cienkich drutów ze stopu magnezu MgCa08. Opisywany proces składa się z 25 przepustów wykonanych w gorących ciągadłach przy początkowej średnicy drutu 1 mm oraz końcowej .1 mm. Parametry procesu ciągnienia dobrano w taki sposób, by w czasie ciągnienia zachodziła pełna rekrystalizacja. Dlatego konieczne było opracowanie modelu rekrystalizacji statycznej (SRX). Parametry modelu SRX określono na podstawie badań taksacji, które zostały wykonane na symulatorze GLEEBLE 800 dla trzech różnych temperatur 250, 300, 350 °C i trzech wartości odkształcenia 0.1, 0.2 oraz 0.3. Model rekrystalizacji statycznej został zaimplementowany do oprogramowania Drawing2D, które umożliwia symulację procesu ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach. Wykonano dwa warianty symulacji procesu ciągnienia. W pierwszym wszystkie przepusty w procesie ciągnienia zostały wykonane w temperaturze 50 °C, w drugim zaś jeden z przepustów wykonano w temperaturze pokojowej. Weryfikacja modelu rekrystalizacji została wykonana w oparciu o zdjęcia mikrostruktur drutów po procesie ciągnienia. Przeprowadzone badania doświadczalne i symulacje numeryczne wykazały, że udział rekrystalizacji dynamicznej w badanym procesie jest niewielki i może ona zostać pominięta w modelu. Wyniki symulacji rekrystalizacji statycznej pokazały, że w procesie wielostopniowego ciągnienia drutów ze stopu MgCa08 wystarczy, jeżeli co drugi przepust jest wykonywany w podgrzewanym ciągadle. Po każdym przepuście w temperaturze otoczenia wymagany jest przepust w podgrzewanym ciągadle.

5

Numerical prediction of fracture during manufacturing of thick wall tubes from low ductility steels in flow forming process

Milenin A., Kustra P., Byrska-Wójcik D., Pietrzyk M.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.4

469--480

EN

Process of flow forming has been for a long time used for manufacturing of pipes from low workability alloys. In research on this process special attention was paid to workability (technological plasticity) of the pipe material. In a majority of published research prediction of the workability was made by various fracture criteria, which use stresses and strains calculated by finite element (FE) method. On the other hand, during manufacturing of thick wall tubes cyclic deformation involves repeating of the material loading and unloading. In consequence, residual stresses occur and are accumulated in the tube. These are compressive stresses at the outer surface and tensile stresses at the inner surface. Magnitude of these stresses is comparable with those occurring during deformation. It is expected that using FE program with constitutive laws, which do not account for the unloading phase, may lead to erroneous predictions of conditions of crack appearance as well as of localization of cracks. To prove this thesis two models of the flow forming process for thick wall tubes were developed. Constitutive law in the first model accounted for both elastic-plastic deformation and elastic unloading. The second simplified model used the rigid-plastic flow rule. The material flow stress model was the same in both solutions, with initial part representing elastic deformation. The models were implemented in the Qform8 software. Obtained results show that in the first case large tensile stresses at the inner surface were predicted, what means an increased risk of fracture. These stresses occur not only in the deformation zone but also along the tube. In the second solution, which did not account for the unloading, maximum stresses occur directly in the deformation zone. Distribution of the fracture criterion parameters shows differences in the localization of fracture for these two solutions. The first variant predicted fracture at the inner surface of the tube, while the second variant at the outer surface. The former was confirmed by experimental results. Necessity of accounting for unloading cycle in simulations of the flow forming for thick tubes was confirmed.

PL

Proces walcowania poprzecznego w nienapędzanych rolkach (ang. flow forming) od dawna jest stosowany dla produkcji rur z nisko plastycznych stopów. W badaniach tego procesu szczególną uwagę zwraca się na odkształcalność (technologiczną plastyczność) materiału rury. W większości prac odkształcalność jest oceniana przez odpowiednie kryteria utraty spójności, które wykorzystują wyniki modelowania naprężeń i odkształceń metodą elementów skończonych (MES). Tymczasem podczas walcowania rur grubościennych wielokrotne cykliczne odkształcenie materiału rolkami powoduje powtórzenia procesów odkształcenia i odprężenia. W konsekwencji w materiale powstają i akumulują się naprężenia własne: ściskające na zewnętrznej powierzchni i rozciągające na wewnętrznej. Wartość tych naprężeń jest porównywalna z naprężeniami powstającymi podczas odkształcenia materiału rolkami. W pracy pokazano, że stosowanie do modelowania procesów „flow forming" programów MES z modelem materiału nie uwzględniającym odprężenia powoduje błędne przewidywanie nie tylko warunków utraty spójności, ale również lokalizacji powstawania pęknięć. W celu udowodnienia tej tezy opracowano dwa modele procesu walcowania rury grubościennej, które różniły się zastosowanym prawem konstytutywnym. Pierwszy model uwzględniał nie tylko sprężysto-plastyczne odkształcenie materiału, ale również procesy odprężenia. Drugi model był sztywno-plastyczny i nie uwzględniał odprężenia. W obu rozwiązaniach przyjęto taki sam model naprężenia uplastyczniającego, z początkowym odcinkiem opisującym sprężystość. Implementację modeli materiału oraz kilku kryteriów utraty spójności wykonano w środowisku programu Qform8. Porównanie wyników symulacji dla obu praw konstytutywnych wykazało, że w pierwszym przypadku powstają duże rozciągające naprężenia własne na wewnętrznej powierzchni rury, § co podnosi ryzyko utraty spójności materiału w tych miejscach. Te naprężenia powstają nie tylko w strefie odkształcenia, ale wzdłuż całej rury. W drugim rozwiązaniu nie uwzględniającym odprężenia, maksymalne naprężenia powstają bezpośrednio w strefie odkształcenia. Rozkład parametrów kryteriów pękania pokazuje różną lokalizację pękania dla dwóch praw konstytutywnych. W pierwszym wariancie model przewiduje pękanie na wewnętrznej powierzchni rury, a w drugim wariancie na zewnętrznej. Z danych doświadczalnych wynika, że w analizowanych warunkach procesu pękanie rury powstaje na wewnętrznej powierzchni, na której wartości rozciągających rezydualnych naprężeń są największe. Potwierdza to konieczność uwzględnienia fazy odciążania materiału w symulacjach procesu dla rur grubościennych.

6

Modeling with FCA-Based Model of Microstructure Evolution of MgCa08 Alloy During Drawing of Thin Wire in Heated Die

Svyetlichnyy D. S., Kustra P., Milenin A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2721--2728

EN

The paper deals with a modeling of manufacturing process of thin wire of MgCa08 alloy used as biocompatible soluble threads for medical application. Some difficulties in material deformation subjected with its hexagonal structure can be solved with accurate establishment of the deformation conditions, especially temperature history of the whole process. In drawing process with heated die, wire is preheated in furnace and then deformed. The only narrow temperature range allows for multi-pass drawing without wire breaking. Diameter below 0.1 mm required for the final product makes very important the consideration of microstructure evolution because grain size is comparable with the wire dimensions. For this reason the problem is considered in the micro scale by using the frontal cellular automata (FCA)-based model. The goals of present work are the development and validation of FCA-base model of microstructure evolution of MgCa0.8 magnesium alloy. To reach this objective, plastometric and relaxation tests of MgCA08 alloy were done on physical simulator GLEEBLE 3800. Results of the experimental studies were used for parameters identification of the hardening-softening model of the material. Then, initial microstructure and its evolution during the drawing passes were simulated with FCA-based model. FCA consider dislocation density and flow stress, hardening and softening including recovery and recrystallization, grain refinement and grain rotation, as well as grain growth. It allows one to obtain structures close to real ones. Two variants of the drawing process with different temperature history were considered. The deformation scheme was the same. Simulation results with following short discussion confirm usefulness of FCA-based model for explanation and selection of rational technological condition of thin wire drawing of MgCa08 alloy.

PL

W pracy rozpatrzono proces wytwarzania cienkich drutów z biozgodnego stopu MgCa0.8 z przeznaczeniem na resorbowalne nici chirurgiczne. W procesie ciągnienia drut nagrzewany jest w piecu a następnie odkształcany. Jednym z warunków, jaki musi być spełniony w technologicznym procesie jest zachodzenie rekrystalizacji w trakcie ciągnienia. Pozwala to na realizację wielo przepustowego procesu ciągnienia bez wyżarzania międzyoperacyjnego. Prognozowanie rekrystalizacji na etapie projektowania technologii wymaga stworzenia modelu rekrystalizacji. W przypadku ciągnienia drutów o średnicach mniejszych niż 0.1 mm konieczne jest zastosowania modelu w skali mikro. Celem pracy jest opracowanie modelu rekrystalizacji, opartego o frontalne automaty komórkowe (FCA) oraz przykładowa symulacja kilku przepustów ciągnienia. Do kalibracji modelu FCA wykorzystano badania plastometryczne oraz testy relaksacji stopu MgCa08 przy użyciu symulatora fizycznego GLEEBLE 3800. Wyniki tych badań pozwoliły wyznaczyć parametry modelu umocnienia-mięknięcia materiału. Następnie początkowa mikrostruktura i jej rozwój podczas procesu ciągnienia były analizowane za pomocą modelu opartego o FCA, który uwzględnia gęstość dyslokacji, naprężenie uplastyczniające, umocnienie i mięknięcie w tym zdrowienie i rekrystalizację, rozdrobnienie ziaren oraz ich rotację i rozrost, co pozwala na uzyskanie struktury bliskiej do rzeczywistej. Dwa warianty procesu ciągnienia o różnej historii zmiany temperatury rozpatrzono w pracy. Wyniki symulacji potwierdziły przydatność modelu opartego o FCA do uzasadnienia i wyboru racjonalnych warunków technologicznych ciągnienia cienkich drutów za stopu MgCa08. W pracy przedstawiono również praktyczną implementację procesu ciągnienia.

7

Model of Relaxation of Residual Stresses in Hot-Rolled Strips

Milenin A., Kuziak A., Pidvysots'kyy V., Kustra P., Witek S., Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1935--1940

EN

Residual stresses in hot-rolled strips are of practical importance when the laser cutting of these strip is applied. The factors influencing the residual stresses include the non uniform distribution of elastic-plastic deformations, phase transformation occurring during cooling and stress relaxation during rolling and cooling. The latter factor, despite its significant effect on the residual stress, is scarcely considered in the scientific literature. The goal of the present study was development of a model of residual stresses in hot-rolled strips based on the elastic-plastic material model, taking into account the stress relaxation. Residual stresses in hot-rolled strips were evaluated using the FEM model for cooling in the laminar cooling line and in the coil. Relaxation of thermal stresses was considered based on the creep theory. Coefficients of elastic-plastic material model and of the creep model for steels S235 and S355 were obtained from the experiments performed on the Gleeble 3800 simulator for the temperatures 35-1100°C. Experiments composed small tensile deformations of the sample (0.01-0.02) and subsequent shutter speed without removing the load. Model of the thermal deformation during cooling was obtained on the basis of the dilatometric tests at cooling rates of 0.057°C/s to 60°C/s. Physical simulations of the cooling process were performed to validate the model. Samples were fixed in the simulator Gleeble 3800, then heated to the temperature of 1200°C and cooled to the room temperature at a rate of 1-50°C/s. Changes of stresses were recorded. Good agreement between calculated and experimental values of stresses was observed. However, due to neglecting the effect of stress relaxation the stress at high temperatures was overestimated. Due to the change of their stress sign during the unloading process the resulting residual stresses were underestimated. Simulation of residual stresses in rolling and cooling were performed on the basis of the developed model. It was shown that the effect of stress relaxation and phase transformations on the distribution of residual stresses in strips is essential and neglecting these factors could lead to an underestimation of residual stresses.

PL

Naprężenia resztkowe w blachach walcowanych na gorąco są istotne w przypadku stosowania ciecia laserowego. Głównymi czynnikami wpływającymi na wielkość naprężeń resztkowych jest nierównomierne odkształcenie sprężystoplastyczne, przemiana fazowa występująca podczas chłodzenia oraz relaksacja zachodząca w trakcie walcowania i chłodzenia[1-2]. Ten ostatni czynnik pomimo znacznego wpływu na naprężenia resztkowe jest niedostatecznie opisany w literaturze. Celem niniejszej pracy jest opracowanie modelu naprężeń resztkowych w blachach walcowanych na gorąco z wykorzystaniem sprężysto-plastycznego modelu materiału z uwzględnieniem relaksacji naprężeń. Wpływ odkształcenia oraz przemiany fazowej na wielkość naprężeń resztkowych w blach walcowanych na gorąco przedstawiono w pracy [3]. Model MES procesów chłodzenia laminarnego oraz w kręgu wykorzystuje elasto-plastyczny model materiału zależny od temperatury. Relaksacja naprężeń termicznych rozpatrywana jest w oparciu o równania teorii pełzania. Współczynniki modelu materiału oraz modelu pełzania uzyskano z danych eksperymentalnych dla stali S235 i S355 w zakresie temperatur 35-1100°C. W eksperymencie próbkę rozciągano z odkształceniem 0.01-0.02, a następnie wytrzymywano bez zdejmowania obciążenia. Testy przeprowadzono na symulatorze fizycznym GLEEBLE 3800. Model odkształcenia termicznego podczas chłodzenia uzyskano na podstawie testów dylatometrycznych przy prędkościach chłodzenia od 0.057°C/s do 60°C/s. Fizyczną symulacje naprężeń własnych wykonano celem sprawdzenia poprawność modelu materiału i relaksacji naprężeń. Próbki sztywno zamocowano w symulatorze GLEEBLE, po czym ogrzewano do temperatury 1200°C i chłodzono do temperatury pokojowej z szybkością 1-50°C/s. W trakcie prób rejestrowano zmianę naprężeń. Badania wykazały dobrą zgodność pomiędzy danymi eksperymentalnymi oraz obliczeniami. Pokazano, że pominięcie efektu relaksacji naprężeń w modelu może prowadzić do przeszacowania naprężeń w wysokich temperaturach i niedoszacowania powstałych naprężeń z powodu zmiany ich znaku w trakcie procesu. Symulacja naprężeń resztkowych w trakcie walcowania oraz chłodzenia przeprowadzono na podstawie opracowanych modeli. Wykazano, że relaksacja naprężeń oraz przemiana fazowa ma istotny wpływ na rozkład naprężeń resztkowych w blachach gorąco walcowanych a zaniedbanie tych zjawisk może prowadzić do ich niedoszacowania.

8

Model MES procesu ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach drutów ze stopów Mg z uwzględnieniem procesów rekrystalizacji w skali makro

Milenin A., Kustra P., Pietrzyk M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 1

7--10

PL

W poprzednich pracach autorów przedstawiono nowy proces produkcji drutów z biozgodnych stopów Mg, realizowany poprzez ciągnienie w podgrzewanych ciągadłach. Istota procesu polega na takim prowadzeniu procesu, aby w trakcie ciągnienia w drucie zachodziła pełna rekrystalizacja. To pozwala na realizację wielo przepustowego ciągnienia bez wyżarzania międzyoperacyjnego. W związku z tym, że kontrola metodami doświadczalnymi procesu rekrystalizacji stopów Mg po każdym ciągu jest bardzo złożona, racjonalnym sposobem opracowania parametrów procesu jest symulacja MES. Symulacja uwzględnia zjawiska cieplne w metalu i narzędziu, plastyczność materiału, stan naprężeń i odkształceń oraz rozwój mikrostruktury. W pracy przedstawiono kompleksowy model MES procesu ciągnienia, zawierający empiryczny model rekrystalizacji. Wyniki symulacji procesu, porównano z danymi doświadczalnymi otrzymanymi na urządzeniu własnej konstrukcji.

EN

In Authors, previous work a new manufacturing process of thin wires made of biocompatible Mg alloys, including drawing in heated dies, was developed. Carrying out drawing in conditions, in which recrystallization occurs, is the basis of the process. This allows for multi-pass drawing without intermediate annealing. Since controlling of recrystallization process after every pass using experimental method is very complex, FEM simulation seems to be a rational method to develop the process parameters. FEM simulation takes into account thermal processes in the workpiece and in the tool, plastic flow of the material, stress-strain state and recrystallization. This paper presents a comprehensive FEM model of drawing process, including empirical model of the recrystallization. Simulation results were compared with experimental data obtained on own construction device.

9

Model MES do optymalizacji procesu wyciskania rur ze stopów Mg o podwyższonej biozgodności, oparty na obliczeniach równoległych

Milenin A., Kustra P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 4

192--196

PL

Opracowano model MES (Metoda Elementów Skończonych) procesu wyciskania na trzpieniu rur i profili ze specjalnych stopów magnezu z przeznaczeniem na resorbowalne implanty do usztywniania kości po złamaniu lub resorbowalne stenty. Rozpatrywane stopy Mg mają niską technologiczną plastyczność podczas wyciskania. Opracowany model jest przeznaczony do optymalizacji parametrów wyciskania, stosując stopień wykorzystania zapasu plastyczności wyciskanego stopu jako funkcję celu oraz wartość maksymalnej temperatury w kotlinie odkształcenia jako ograniczenie. Ponieważ obliczenia optymalizacyjne wymagają dużej liczby symulacji MES, zaproponowano rozwiązanie, wykorzystujące możliwości obliczeń równoległych. Opracowany program generuje wektor wariantów symulacji i uruchamia je równolegle na kastrze komputerowym w infrastrukturze PLGrid. W niniejszej pracy pokazano praktyczny przykład optymalizacji oraz procedurę otrzymania niezbędnych do symulacji danych materiałowych na przykładzie stopu MgCa08.

EN

This paper is devoted to the development of the FEM (Finite Element Method) model of the extrusion process of tubes on mandrel and profiles from Mg alloy for the purpose of resorbable implants to stiffen the bones after fracture or resorbable stents. Mg alloys are characterized by low technological plasticity during extrusion. Presented model was designed to optimize the parameters of extrusion tubes on mandrel and profiles using ductility of material as objective function and maximum value of temperature in the deformation zone as a limitation. Since the optimization requires a large number of FEM simulations, solution based on parallel computing capabilities was used. The developed software generates vector of simulation variants and runs them on the computer cluster in parallel mode on PLGrid infrastructure. In this work example of optimization process and the material model identification procedure for the MgCa08 alloy was shown.

10

Ochrona przeciwporażeniowa strażaka – detektory napięcia

Kustra P., Ptak S.

Elektro Info

|

2014

|

nr 10

62--64

PL

W artykule omówiono problematykę związaną z ochroną przeciwporażeniową strażaków podczas akcji ratowniczo-gaśniczych. Przedstawiono wyniki badań detektorów napięcia dostępnych na polskim rynku.

EN

The article presents state-of-the-art of firemen protection against electric shock during fire and rescue operations. Results of the research on chosen voltage detectors were presented and discussed.

11

Wpływ tynku na funkcjonowanie przewodów ognioodpornych w pożarze

Chybowski R., Kustra P., Ptak S.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2013

|

Nr 45 (1)

49--60

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu tynku na zachowanie ognioodporności przewodów, tzn. na zapewnienie ciągłości dostawy energii elektrycznej do urządzeń przeciwpożarowych.

EN

The article describes and discusses the research results concerning the influence of plaster on fire – resistant cables operation in fire conditions. Mica, wire insulation that remains even in high temperature, becomes fragile and any impact might cause short circuit, though the plaster itself does not deteriorate cables’ operation.

12

Wpływ roztworu środka pianotwórczego na funkcjonowanie przewodów ognioodpornych w tynku w warunkach pożaru

Chybowski R., Kustra P., Ptak S.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2013

|

Nr 45 (1)

55--60

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu zawilgocenia tynku wodą oraz roztworem pianotwórczym na funkcjonowanie przewodów ognioodpornych w warunkach pożaru.

EN

The article describes and discusses the research results concerning the influence of fire foam water solution on fire – resistant cables operation in fire conditions. Dampen plaster enhances the danger of electric shock of the firemen during operations, as the leakage current increases, when fire foam solution is used. Mica, if used as wire insulation, reduces the leakage current.

13

Voltage Detection During Fire and Rescue Operations

Chybowski R., Kustra P., Ptak S.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2013

|

Nr 46 (2)

46--53

EN

In the article the electrical shock prevention of firemen during fire and rescue operations was described. Experimental data concerning chosen voltage detectors for emergency responders was presented.

PL

Artykuł omawia zagrożenie porażenia prądem elektrycznym strażaków. Podejmowany jest problem spełnienia prawnego obowiązku wyposażenia każdej jednostki ratowniczo-gaśniczej w detektor napięcia, wobec braku szczegółowych wymogów. Prezentowane są wyniki badań dwóch dostępnych na rynku urządzeń oraz pożądane cechy detektora, który gwarantowałby pełne bezpieczeństwo porażeniowe strażakom biorącym udział w działaniach ratowniczo-gaśniczych.

14

Rola konstrukcji wspornych w funkcjonowaniu przewodów ognioodpornych

Chybowski R., Kustra P., Ptak S.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2013

|

Nr 46 (2)

40--45

PL

W artykule omówiono zagadnienia związane z rolą konstrukcji wspornych w zapewnieniu funkcjonowania przewodów ognioodpornych. Przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych.

EN

As the operation of fire resistant cables depends on a number of factors, authors of this article decided to conduct a research concerning the role of standard supports structures in fire – resistant cables operation (power supply or signal transmission) in fire conditions. The background of undertaken topic is also the safety of the firefighters involved in fire operation. The article presents and discusses the outcomes of the research.

15

Multi-scale numerical and experimental analysis of cold wire drawing for hardly deformable biocompatible magnesium alloy

Milenin A., Kustra P., Byrska-Wójcik D.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 2

238--244

EN

The problem of determination the drawing schedule of the cold drawing of thin (less than 0.1 mm) wire from the hardly deformable magnesium alloy Ax30 with the aid of the multi-scale mathematical model is examined in the paper. The special feature of the alloy Ax30 is the mechanism of fracture on the grain boundaries. It is experimentally proven that the microscopic cracks during the tension tests occurs long before the complete fracture of samples. The state of metal, which directly precedes the appearance of these microscopic cracks, is proposed to consider it as optimum from the point of view of the restoration of plasticity with the aid of the annealing. The simulation of this state in the wire drawing process and development on this basis regimes of wire drawing is the purpose of paper. Solution of problem required the development of the fracture model of alloy in the micro scale, identification of the fracture model and its implementation into the FEM model of wire drawing. Two schedules of wire drawing are examined. The first of them is according to the results of simulation allowed the appearance of microscopic cracks. The second regime was designed so that the microscopic cracks would not appear during wire drawing. Experimental verification is executed in laboratory conditions on the specially developed device. The annealing was carried out before each passage. The initial diameter of billet was 0.1 mm. In the first regime it was possible to realize only 2-3 passages, after which the fracture of wire occurred. The cracks on the grain boundaries were observed in this case on the surface of wire. The second regime made it possible to carry out 7 passages without the fracture, the obtained wire with a diameter of 0.075 mm did not contain surface defects, it had high plastic characteristics and allowed further wire drawing. Thus, the validation of the developed multi-scale model is executed for two principally different conditions of deformation.

PL

Praca poświęcona jest opracowaniu procesu ciągnienia na zimno cienkich (o średnicy mniejszej niż 0,1mm) drutów z trudno odkształcalnego biozgodnego stopu magnezu Ax30 przy wykorzystaniu wieloskalowego modelu numerycznego. Cechą charakterystyczną stopu Ax30 jest mechanizm pękania po granicach ziaren. Udowodniono eksperymentalnie, że mikropęknięcia w trakcie próby rozciągania pojawiają się na długo przed pęknięciem próbki w skali makro. Stan metalu, który bezpośrednio poprzedza pojawienie się mikropęknięć, jest uznany za optymalny pod względem możliwości odzyskania plastyczności za pomocą wyżarzania. Głównymi celami pracy są symulacja takiego stanu materiału oraz opracowanie procesu ciągnienia na tej podstawie. Rozwiązanie przedstawionego problemu wymaga opracowania modelu pękania stopu w skali mikro, identyfikacji parametrów pękania oraz implementacji modelu w skali mikro do modelu MES procesu ciągnienia. Dwa przypadki procesu ciągnienia zostały zbadane. Pierwszy z nich, zgodnie z wynikami obliczeń, prowadzi do powstania mikro pęknięć. Drugi rozpatrywany schemat ciągnienia został dobrany tak, by nie pojawiły się mikropęknięcia w ciągnionym drucie. Eksperymentalna weryfikacja wyników obliczeń została przeprowadzona w warunkach laboratoryjnych w specjalnie do tego celu opracowanym narzędziu. Wyżarzanie było wykonywane przed każdym przepustem. Początkowa średnica drutu wynosiła 0,1 mm. W pierwszym przypadku możliwe było przeprowadzenie 2-3 przepustów, po których w materiale wystąpiły pęknięcia. W tym przypadku pęknięcia po granicach ziaren były obserwowane na powierzchni drutu. Drugi rozważany schemat ciągnienia pozwolił na przeprowadzenie 7 przepustów bez pojawienia się pęknięć, otrzymano drut o średnicy 0,075 mm bez defektów na powierzchni o plastyczności pozwalającej na dalsze ciągnienie. Tak więc, przeprowadzono walidację modelu na dwóch zasadniczo różnych przypadkach procesu ciągnienia.

16

Numerical and experimental analysis of wire drawing for hardly deformable biocompatible magnesium alloys

Milenin A., Kustra P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

55-62

EN

In the present paper the drawing processes of thin wire of biocompatible magnesium alloys in heated die was investigated. Due to the hexagonal close packet structure magnesium alloys have low plasticity. In order to design the technological parameters the FEM model of wire drawing process in heated die and models of yield stress and ductility were developed. The relationship between technological parameters of drawing and fracture parameters was obtained based on developed models. The maps of possible elongation for MgCa0.8 and Ax30 magnesium alloys were developed using simulations. The draft schedule for final wire diameter 0.1 mm was design assisted with FEM model in experimental part of work. Based on this draft plan the drawing process from initial diameter 1.0 mm to final diameter 0.1 mm in heated die was performed in designed by author’s device.

PL

Specjalne stopy magnezu (MgCa08, Ax30), wykazujące wysoki poziom biokompatybilności ze środowiskiem organizmu człowieka, stały sie alternatywnym materiałem do zastosowania na implanty medyczne. Jednym z ich zastosowań mogą być nici chirurgiczne, służące do spajania tkanki miękkiej. Nici takie powinny mieć średnice rzędu 0.1 mm. W związku z niską technologiczną plastycznością tych stopów zaproponowano, aby proces ciągnienia prowadzić w podgrzewanych ciągadłach. W pracy analizowano proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach cienkich drutów z biokompatybilnych stopów magnezu. W celu wyznaczenia technologicznych parametrów procesu ciągnienia użyto modelu MES, który rozbudowano o rozwiązanie cieplne w ciągadle, funkcje naprężenia uplastyczniającego oraz model utraty spójności analizowanych stopów. W oparciu o opracowany model wyznaczono zależności pomiędzy technologicznymi parametrami procesu ciągnienia i kryterium utraty spójności. W oparciu o symulacje numeryczne zbudowano mapy dopuszczalnych odkształceń dla stopów magnezu MgCa0.8 oraz Ax30.Wczesci eksperymentalnej pracy w oparciu o symulacje numeryczne wyznaczono schemat odkształceń do uzyskania drutu o średnicy 0.1 mm. W oparciu o wyznaczony schemat przeprowadzono proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach ze średnicy początkowej 1.0 mm do średnicy końcowej 0.1 mm w urządzeniu skonstruowanym przez autorów.

17

Wpływ grubości tynku na funkcjonalność pojedynczego przewodu elektrycznego poddanego oddziaływaniu promieniowania cieplnego

Chybowski R., Jaskółowski W., Kustra P.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2012

|

Nr 43

5--12

PL

W artykule omówiono aspekt zachowania cech funkcjonalnych przewodów elektrycznych w warunkach pożarowych.

EN

The article discusses the characteristics of the functional aspect of the behavior of electrical cable under fire conditions and presents the results of 6 individual cables subjected to thermal resistance which does not guarantee long time behavior of functional features of the cable.

18

Wyznaczenie parametrów procesu ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach cienkich drutów ze specjalnych stopów magnezu za pomocą matematycznego modelu

Milenin A., Kustra P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 1

50--54

PL

W pracy rozpatrzono proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach drutów o średnicach 0,1÷0,9 mm ze stopów MgCa0,8 oraz A×30, przeznaczonych na resorbowalne nici chirurgiczne do spajania tkanki miękkiej. W związku z niską technologiczną plastycznością takich stopów podczas ciągnienia na zimno, zaproponowano proces, w którym drut w procesie ciągnienia jest podgrzewany przez ciągadło do temperatury około 300 °C. W tym celu opracowano urządzenie, pozwalające na kontrolowane nagrzewanie ciągadła i przeprowadzenie procesu ciągnienia. Problemem jest dobór parametrów procesu ciągnienia (odkształceń, prędkości ciągnienia, temperatury narzędzia, kształtu narzędzia), pozwalających na otrzymanie drutu bez wyżarzania między przepustami oraz uniknięcie utraty spójności drutu. Do rozwiązania problemu wykorzystano program MES Drawing2d, do którego zaimplementowano modele utraty spójności rozpatrywanych stopów Mg. W trakcie symulacji zaobserwowano trzy mechanizmy utraty spójności: wyczerpanie zapasu plastyczności w kotlinie odkształcenia, klasyczne zerwanie drutu oraz zerwanie związane z wysokim gradientem temperatury wzdłuż drutu po jego wyjściu z kotliny odkształcenia. Na podstawie symulacji MES wyznaczono technologiczne parametry procesu ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach. Wyniki symulacji zostały zweryfikowane eksperymentalnie. Efektem pracy są wykonane druty ze stopów MgCa0,8 oraz A × 30 o średnicach 0,1÷0,9 mm.

EN

In the present paper drawing process in heated die of thin magnesium wire with diameter 0,1÷0,9 mm for surgical application was examined. Magnesium alloys have low plasticity during cold deformation that is why new drawing process in heated die was proposed. In this technology drawn wire is locally heated by die to temperature about 300 °C. Main idea of this drawing process in heated die is to carry out drawing process in such condition in which recrystallization occurs and drawn wire does not break. That is why there are some problems in this technology in defining proper drawing parameters as deformation, drawing velocity, tool temperature and the shape of tool. To solve this problem Drawing2d FEM program was used. This FEM code was expand with ductility function of considered magnesium alloys. The simulation shows three possible mechanisms of fracture − the exhaustion of plasticity in deformation zone, the classical breaking of wire and break associated with high temperature gradient along the wire after it exits from deformation zone. Based on the FEM simulations, the technological parameters of drawing process in heated die were determined. The simulation results were verified experimentally. The result of the work are thin wires with magnesium alloys (MgCa0.8 and A×30) with diameters 0.1÷0.9 mm.

19

Wpływ wody na funkcjonowanie przewodów ognioodpornych

Chybowski R., Kustra P.

Elektro Info

|

2012

|

nr 6

66-68

PL

W artykule podano wyniki badań przewodów ognioodpornych w piecu modelującym środowisko pożaru oraz akcji gaśniczej. W wyniku badań wykazano znaczący wpływ wody na czas funkcjonowania niektórych tego typu przewodów w środowisku pożaru. Przewody z częściową izolacją mikową funkcjonowały bez względu na oddziaływanie wody.

EN

The article shows the results of a research on the effect of water on fire - resistant cables. Special furnace was used in purpose to model fire conditions. As the result was, water used for fire operations have significant impact on the duration of the energy supplies. The cables with mica insulation have proven their operation regardless of water application.

20

The physical and numerical mesoscale modeling of cold wire drawing process of hardly deformable biocompatible magnesium alloys

Milenin A., Kustra P., Byrska-Wójcik D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 4

117-1126

EN

The problem of determination of the cold low diameter wire (diameter less than 0.1mm) drawing process parameters for hardly deformable biocompatible magnesium alloys by using the mathematical mesoscale model is described in the paper. The originality of the considered alloys (MgCa0.8, Ax30) is the intergranular fracture mechanism associated with small strains (0.07-0.09). In previous authors works it was proven that the material state directly before appearance of the microcracks is in the optimal state from the point of view of the recovery of the plasticity by annealing. The forecasting of this material state in drawing process requires the development of the model of intergranular fracture initiation and using this model in two cases: - modeling of the in-situ tests, what allows calibrating and validating of the model; - modeling of the drawing process, what allows optimizing of the drawing parameters. A new model of the microcracks initiation in mesoscale using the boundary element method is proposed. The in-situ tests, which allowed observing the microstructure evolution during deformation, are used for the calibration and validation purpose. The model was implemented into self-developed FE software Drawing2d, which is dedicated to the drawing process. The results of mesoscale simulation were verified by the experimental drawing process of 0.07 mm diameter wires according to developed technology. It was shown by analysis of microstructure that the model allows forecasting the microcracks initiation during the wire drawing process.

PL

W artykule rozpatrzono problem wyznaczenia parametrów ciągnienia na zimno cienkich drutów (o średnicach mniejszych 0.1 mm) z nisko plastycznych stopów magnezu za pomocą matematycznego modelu w skali mezo. Osobliwością utraty spójności rozpatrywanych stopów (MgCa0.8, Ax30) jest dominujący mechanizm pękania po granicach ziaren oraz powstawanie mikropęknięć przy małych odkształceniach (rzędu 0.07-0.09). W poprzednich pracach Autorów [1] udowodniono, ze stan materiału bezpośrednio przed powstaniem mikropęknięć jest optymalny z punktu widzenia odnawiania plastyczności w procesie wyżarzania. Prognozowanie takiego stanu materiału w procesie ciągnienia wymaga opracowania modelu powstawania mikropęknięć po granicach ziaren i wykorzystania tego modelu w dwóch trybach: - modelowanie testów in-situ, co pozwala na kalibracje i walidacje modelu; - modelowanie procesu ciągnienia, co pozwala na optymalizacje jego parametrów. Zaproponowano nowy model powstawania mikropęknięć w skali mezo, oparty o metodę elementów brzegowych. Do kalibracji i walidacji modelu wykorzystano badan in-situ, pozwalające na bezpośrednia obserwacje mikrostruktury podczas odkształcenia. Opracowany model zaimplementowano do Autorskiego programu MES Drawing2d dedykowanemu procesowi ciągnienia. Wyniki symulacji w skali mezo zweryfikowano na podstawie eksperymentalnego ciągnienia drutów o małych średnicach (do 0.07 mm) zgodnego z opracowana technologia. Na podstawie analizy mikrostruktury wykazano, ze opracowany model pozwala przewidywać powstawanie mikropęknięć w procesie ciągnienia.