Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological Properties of WCCo/cBNComposites Produced by Pulse Plasma Sintering

Wachowicz J., Truszkowski T., Rosiński M., Ossowski M., Skrabalak G., Cyrankowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 4

1763--1768

EN

In view of their advantageous properties (high hardness, good frictional wear resistance, chemical and thermal stability at elevated temperatures), cubic boron nitride (cBN) and tungsten carbide (WC) are commonly used for the fabrication of cutting tools. The composites were consolidated at a temperature of 1100°C under a load of 100 MPa for 10 min. The density of the thus produced material was close to the theoretical value (about 99.6%), and the hardness HV30 was about 1950. The phases identified in the composite were WC, Co, and cBN. Microstructural examinations revealed that numerous trans-crystalline fractures through the cBN particles occurred in the material. The present study is concerned with the wear of the WCCo and WCCo/cBN composites. Comparative tribological examinations were performed in a tribological tester using the ball-on-disc arrangement under the conditions of dry friction. The counterspecimens were steel and Al2 O3 balls. The tests were conducted under a unit load of 10 N. After the tests, the surface of the samples was examined to describe the wear mechanisms active in various composite materials.

2

The wear curves of nitrogen-implanted WC-Co indexable knives during particleboard milling

Wilkowski J., Wachowicz J., Barlak M., Werner Z., Böttger R.

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

|

2018

|

No. 104

395--399

EN

The paper presents the wear curves of WC-Co indexable knives during particleboard milling. The knives were previously nitrogen implanted to a dose of 1e17 cm-2 , at two different ion energies - 5 and 500 keV. The WC-Co composites with small WC grains (up to 0.5 μm) and low cobalt content (up to 2.5%) were used. These materials exhibit high hardness and, at the same time, low fracture toughness. Particleboard were milled using a CNC machining center. Longer tools life was obtained for blades implanted with energy of 500 keV. The catastrophic blunting (large chipping of the cutting edge) was more common for blades implanted at 5 keV ion energy.

3

Nieograniczone możliwości spiekania SPS

Wachowicz J., Rosiński M., Mątewski D.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 11

1558--1560

PL

Dzisiejszy świat techniki i medycyny poszukuje nowych materiałów o unikalnych właściwościach. Zwykle jedyną technologią wytwarzania takich zaawansowanych materiałów jest spiekanie. W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój nowoczesnych metod spiekania, wykorzystujących do nagrzewania impulsy prądu elektrycznego. Jedną z technik spiekania aktywowanych prądem elektrycznym jest metoda SPS (spark plasma sintering).

EN

Today’s world of technology and medicine looking for new materials with unique properties. Sintering is usually the only technology of production of such advanced materials. In recent years there has been rapid development of modern sintering methods which use pulses of electric current in heating process. One of these techniques is SPS (Spark Plasma Sintering) method.

4

Polska firma wprowadza na rynek nowatorskie urządzenie SPS

Wachowicz J., Rosiński M., Mątewski D.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 3

284--287

PL

Przedmiotem artykułu jest analiza porównawcza dwóch metod konsolidacji materiałów pod ciśnieniem: HP (Hot Pressing) i SPS (Spark Plasma Sintering). W pracy zaprezentowano także pierwsze polskie, komercyjne urządzenie SPS, opracowane przez firmę GeniCore, przeznaczone do spiekania szerokiej gamy materiałów.

XX

The article deals with the comparative analysis of two methods of materials consolidation under pressure: (i) HP (Hot Pressing), and (ii) SPS (Spark Plasma Sintering). The paper presents the first Polish commercial SPS device developed by GeniCore, and designed for sintering of a wide range of materials.

5

Wpływ ciśnienia prasowania na właściwości kompozytów WCCo–cBN wytwarzanych metodą PPS

Wachowicz J., Zieliński R., Popławski K., Kucharska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

515--518

PL

Regularny azotek boru (cBN) jest drugim po diamencie materiałem charakteryzującym się największą twardością i przewodnictwem cieplnym. Jednak w przeciwieństwie do diamentu charakteryzuje się małą reaktywnością z metalami z grupy żelazowców. Właściwości te sprawiają, że regularny azotek boru jest bardzo dobrym materiałem na narzędzia do obróbki m.in. stali ulepszonych cieplnie, stopów na osnowie niklu, kobaltu i innych. Regularny azotek boru pod normalnym ciśnieniem w podwyższonej temperaturze ulega przemianie w stabilną fazę hBN. Spieki z cBN (PCBN — Polycrystalline Cubic Boron Nitride) o osnowie metalicznej lub ceramicznej spieka się za pomocą drogiej techniki HPHT (Hight Presure Hight Temperature) pod ciśnieniem 4÷5 Gpa w celu uniknięcia przemiany twardego cBN w heksagonalną, miękką odmianę hBN. W pracy przedstawiono wpływ ciśnienia prasowania na właściwości i mikrostrukturę kompozytów WCCo zawierających 20% obj. cBN o wielkości cząstek 6÷12 μm. Proces spiekania był realizowany za pomocą urządzenia do spiekania silnoprądowymi impulsami PPS (Pulse Plasma Sintering). Istota procesu polega na wykorzystaniu impulsów elektrycznych do nagrzewania sprasowanego proszku. Nagrzewanie impulsami prądu następuje w wyniku wydzielania się ciepła Joule’a w miejscach kontaktu cząstek spiekanego proszku. Chwilowa temperatura w czasie przepływu impulsu prądu osiąga wartość do kilku tysięcy stopni Celsjusza na powierzchni cząstek, a następnie po zaniku przepływu prądu szybko zmniejsza się do ustalonej temperatury spiekania.Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowanie ciśnienia prasowania 30 MPa w pierwszym etapie spiekania, a następnie zwiększenie go do 100 MPa w drugim etapie, prowadzi do uzyskania spieków o dużej twardości 2230 HV10 oraz gęstości zbliżonej do wartości teoretycznej.

EN

Cubic boron nitride (cBN) is the material next to diamond in respect of hardness and heat conductivity, but, contrary to diamond, it shows weak reactivity with ferrous materials. In view of these properties, cubic boron nitride is an excellent material for the fabrication of cutting tools such as e.g. those made of heat-treated steels, nickel-based alloys, or cobalt. Under elevated temperature and under normal pressure, cubic boron nitride undergoes transformation into its stable phase hBN. Traditional cBN sinters (polycrystalline cubic boron nitride — PCBN) with a metallic matrix are usually sintered using the expensive High Pressure High Temperature (HPHT) method which requires high pressure of 4÷5 GPa to avoid the transformation of hard cBN into its soft hexagonal hBN phase. The present study is concerned with how the load affect on the properties of the WCCo composites which contain 20 vol. % of cBN with the particle size ranging from 5 to 12 μm. The powders were sintered in an apparatus for high-current pulse sintering (Pulse Plasma Sintering). The idea underlying the process is to heat the pre-consolidated powder using electric pulses, the heating being realized via the Joule heat dissipated at the contacts between the individual powder particles. During the electric current impulses the instantaneous temperature on the powder particle surfaces reaches several thousand Celsius degrees, and after the current decays, it quickly falls to the prescribed sintering temperature. The study showed that the sintering at the temperature 1100°C, under the load 30 MPa (in the first stage) and 100 MPa (in the second stage), for 10 min yielded sinters with the density above 99% GT with hardness of about 223 HV10.

6

Charakterystyka kompozytów WCCo–cBN otrzymanych metodą PPS

Zieliński R., Wachowicz J., Michalski A., Oleszak D.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

224--228

PL

Węglik wolframu w osnowie kobaltu jest jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów na narzędzia skrawające. W celu zwiększenia jego odporności na ścieranie wprowadza się rozproszone cząstki cBN, które mają kilkakrotnie większą odporność na ścieranie niż węgliki spiekane w osnowie kobaltu. W pracy przedstawiono wyniki badań otrzymywania kompozytu WC6Co–20% cBN metodą PPS (Pulse Plasma Sintering) na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Spieki zostały wykonane w temperaturze 1050, 1100, 1200°C, były spiekane przez 300 s, ich gęstość wynosi odpowiednio 98,2%, 100% oraz 99,7% gęstości teoretycznej. Twardość spieku o 100% gęstości teoretycznej wynosi 2197 HV5. Dyfrakcja rentgenowska wykonana dla próbki spiekanej w temperaturze 1100°C przez 300 s nie ujawnia przejścia twardej odmiany cBN w niepożądaną i miękką strukturę hBN. Zdjęcia wykonane na skaningowym mikroskopie elektronowym w próbkach otrzymanych w temperaturze 1050°C ujawniają niepełne ukształtowanie ziarna węgliku wolframu, ponadto w strukturze obserwuje się występowanie porów. Obraz mikrostruktury próbki spiekanej w 1100°C przez 180 s przedstawia dobrze ukształtowane ziarno WC, występuje porowatość. Wydłużenie czasu spiekania do 300 s korzystnie wpływa na mikrostrukturę próbki, ziarno jest dobrze ukształtowane o charakterystycznych ostrych krawędziach, z dobrym umocowaniem ziaren cBN oraz brakiem zauważalnej porowatości. Zwiększenie temperatury spiekania do 1200°C sprzyja zjawisku powierzchniowej degradacji cząstek cBN (przemianie w niepożądaną strukturę hBN).

EN

One of the most widely used cutting tool materials is a tungsten carbide cobalt. Dispersed cBN particles are introduced in order to enhance abrasion resistance of this material and in the result it achieved several times greater wear resistance than cemented carbides in the matrix cobalt. In this paper the results of WC6Co–20% cBN composite, which are produced using PPS (Pulse Plasma Sintering) method at the Department of Materials Science and Engineering Warsaw University of Technology. The samples which were sintered at 1050, 1100, 1200°C during 300 s, their densities are 98.2%, 100% and 99.7% of the theoretical density. The hardness of the sinter of 100% (GT) is 2197 HV5. The X-ray diffraction carried out for a sample of 1100°C and sintering time was not revealed that passage of hard cBN in undesirable variations and soft structure hBN. The pictures, taken with an scanning electron microscope, of samples prepared at 1050°C discloses incomplete formation of tungsten carbide grain in addition to the structure observed in the presence of pores. Figure 9d of the microstructure of the sample which was sintered under temperature 1100°C during 180s shows a well-evolved is a porosity. With extending of a sintering time to 300 s the positive effect of the microstructure of sample was observed. A grain has well formation with sharp-edged with a good fastening of cBN grains moreover a lack of porosity was notice. Increasing of the sintering temperature to 1200°C is favorable for the phenomenon of surface degradation cBN particles (transformed to the undesired structure hBN).

7

Modelling of underground coal gasification process using CFD methods

Wachowicz J., Łączny J. M., Iwaszenko S., Janoszek T., Cempa-Balewicz M.

Archives of Mining Sciences

|

2015

|

Vol. 60, no. 3

663--676

EN

The results of model studies involving numerical simulation of underground coal gasification process are presented. For the purpose of the study, the software of computational fluid dynamics (CFD) was selected for simulation of underground coal gasification. Based on the review of the literature, it was decided that ANSYS-Fluent will be used as software for the performance of model studies. The ANSYS-Fluent software was used for numerical calculations in order to identify the distribution of changes In the concentration of syngas components as a function of duration of coal gasification process. The nature of the calculations was predictive. A geometric model has been developed based on construction data of the georeactor used during the researches in Experimental Mine “Barbara” and Coal Mine “Wieczorek” and it was prepared by generating a numerical grid. Data concerning the georeactor power supply method and the parameters maintained during the process used to define the numerical model. Some part of data was supplemented based on the literature sources. The main assumption was to base the simulation of the georeactor operation on a mathematical models describing reactive fluid flow. Components of the process gas and the gasification agent move along the gasification channel and simulate physicochemical phenomena associated with the transfer of mass and energy as well as chemical reactions (together with the energy effect). Chemical reactions of the gasification process are based on a kinetic equation which determines the course of a particular type of equation of chemical coal gasification. The interaction of gas with the surrounding coal layer has also been described as a part of the model. The description concerned the transport of thermal energy. The coal seam and the mass rock are treated as a homogeneous body. Modelling studies assumed the coal gasification process is carried out with the participation of separately oxygen and air as a gasification agent, under the specific conditions of the georeactor operations within the time interval of 100 hours and 305 hours. The results of the numerical solution have been compared with the results of experimental results under in-situ conditions.

PL

Zaprezentowano wyniki badań modelowych polegających na numerycznej symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla. Dla potrzeb realizowanej pracy dokonano wyboru oprogramowania wykorzystywanego do symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla. Na podstawie przeglądu literatury zdecydowano, że oprogramowaniem, za pomocą, którego będą realizowane badania modelowe, będzie oprogramowanie informatyczne ANSYS-Fluent. Za jego pomocą przeprowadzano obliczenia numeryczne z zamiarem zidentyfikowania rozkładu zmian stężenia składników gazu procesowego w funkcji czasu trwania procesu zgazowania węgla. Przeprowadzone obliczenia miały charakter predykcji. W oparciu o dane konstrukcyjne georeaktora stosowanego podczas badań na KD Barbara oraz KWK Wieczorek, opracowano model geometryczny oraz wykonano jego dyskretyzację poprzez wygenerowanie odpowiedniej siatki numerycznej w oparciu, o którą wykonywane są obliczenia. Dane dotyczące sposobu zasilania georeaktora oraz parametrów utrzymywanych podczas procesu wykorzystano do definiowania modelu numerycznego. Część danych została uzupełniona w oparciu o źródła literaturowe. Głównym przyjętym założeniem było oparcie symulacji pracy georeaktora o modele opisujące reaktywny przepływ płynu. Składniki gazu procesowego oraz czynnik zgazowujący przemieszczają się wzdłuż kanału zgazowującego symulując zjawiska fizykochemiczne związane z transportem masy i energii oraz zachodzące reakcje chemiczne (wraz z efektem energetycznym). Chemizm procesu zgazowania oparto o równanie kinetyczne, które determinuje przebieg danego typu równania chemicznego zgazowania węgla. W ramach modelu opisano też interakcję gazu z otaczającą warstwą węgla. Opis ten dotyczył transportu energii cieplnej. Warstwę węgla oraz warstwy geologiczne otaczające georeaktor traktuje się jako ciało jednorodne. Badania modelowe zakładały prowadzenie procesu zgazowania calizny węglowej przy udziale, osobno tlenu i powietrza, jako czynnika zgazowującego, w warunkach ustalonych pracy georeaktora w przedziale czasu 100 godzin i 305 godzin. Uzyskane wyniki rozwiązania numerycznego zestawiono z wynikami badań eksperymentalnych w warunkach in-situ.

8

Symulacyjne badanie procesu ex-situ zgazowania węgla kamiennego wspomagane metodami CFD

Wachowicz J., Łączny M.J., Iwaszenko S., Janoszek T., Cempa-Balewicz M.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 11

70--75

PL

Zaprezentowano wyniki numerycznej symulacji procesu zgazowania węgla z zastosowaniem metod numerycznej mechaniki płynów CFD (z ang. Computational Fluid Dynamics) przy wykorzystaniu narzędzia informatycznego Ansys-Fluent. Badania modelowe zakładały prowadzenie procesu zgazowania masy węglowej przy udziale tlenu, jako czynnika zgazowującego, w stanie ustalonym, tj. między 30 a 48 godziną trwania eksperymentu. Symulacje numeryczne prowadzono z zamiarem identyfikacji rozkładu zmian szukanych składników gazu procesowego. Uzyskane wyniki rozwiązania numerycznego zestawiono z wynikami badań eksperymentalnych prowadzonych w rzeczywistym reaktorze ex-situ.

EN

This paper presents the results of numerical simulation of coal gasification process with the use of computational fluid dynamics (CFD) methods applying the Ansys-Fluent software. Modelling studies assumed the conduction of the coal gasification process with the presence of oxygen as a gasification agent, in a stationary state i.e. between 30 and 48 hour of the experiment. Numerical simulations were developed with the intention of identifying the changes of components of the process gas. The results of the numerical solution were compared with the results of experimental studies.

9

Trwałość ostrzy skrawających z kompozytów diament/WCCo w obróbce skrawaniem płyty MDF

Wachowicz J., Michalski A.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 1

10--13

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań trwałości ostrzy skrawających wykonanych z kompozytu o osnowie WC6%Co, zawierającego 30% obj. rozproszonych cząstek diamentu o gradacji 8-10 µm lub 16-20 µm. Kompozyty spiekano w urządzeniu PPS (ang. pulse plasma sintering), opracowanym na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej, w temperaturze 1050 °C, w czasie 5 min i przy ciśnieniu prasowania wynoszącym 100 MPa i 120 MPa, w zależności od wielkości cząstek diamentu. Otrzymane spieki posiadały gęstość zbliżoną do teoretycznej (powyżej 99% GT) oraz twardość HK1 na poziomie ok. 2000. Badania trwałości, w procesie skrawania materiału MDF o gęstości 720-750 kg/m3, wykazały ponad ośmiokrotny wzrost trwałości ostrzy wykonanych z kompozytu WC6%Co z diamentem 16-20 µm w porównaniu do ostrzy wykonanych z handlowego węglika spiekanego HM.

EN

The paper presents the results of durability tests of cutting blades made of composites containing WC6%Co and 30 vol.% of diamond particles of 8-10 µm or 16-20 µm in size. The composites were sintered by using the PPS method (Pulse Plasma Sintering), which has been developed at the Faculty of Materials Science and Engineering at the Warsaw University of Technology. The sintering process was conducted for 10 minutes at a temperature of 1050 °C under a pressure of 100 MPa or 120 MPa, depending on the size of diamond particles. The composites had a density close to the theoretical one (more than 99% TD) and a hardness HK1 of 2000. Cutting tests were carried out on MDF with a density of 720-750 kg/m3. Blades of composite material: WC6%Co with the 16-20 µm diamond showed the lifetime more than eight times longer when compared to the HM cemented carbide blades.

10

Założenia modelu konceptualnego narażenia pracowników na toksyczne produkty spalania w wyniku pożarów egzogenicznych w kopalniach głębinowych

Wachowicz J., Iwaszenko S., Wypior K., Janoszek T.

Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie

|

2014

|

nr 11

3--8

EN

The paper discusses the threat caused by toxic substances created during exogenous fires in underground mines. These substances, referred to as toxic combustion products, are generated in the process of thermal and thermo-oxidative degradation of materials used by mining equipment and within the mining excavation infrastructure. The paper focuses on the materials used in the manufacture of conveyor belts. It discusses the concept of a model describing the creation of toxic combustion products, their transport within the excavations and employee exposure to these substances. The application of kinetic models for the description of the toxic substances emission process has been proposed, as well as the implementation of numerical fluid mechanics as a basis for the propagation forecasting of these substances within mining excavations. It has been assumed that the assessment principle of the health-related consequences for mining employees will be the absorbed dose of a toxic substance, determined on the basis of its predicted concentration value in air. The developed and presented conceptual model will be employed as a starting point for the creation of a complete mathematical model of a mine.

PL

W artykule przedstawiono ideę szacowania narażenia pracowników kopalń głębinowych na toksyczne produkty spalania. Substancje te powstają podczas pożarów egzogenicznych, obejmujących elementy wyposażenia technicznego wyrobisk. W pracy skupiono uwagę na taśmach przenośnikowych. Zaproponowany model obejmuje trzy powiązane ze sobą grupy zjawisk: uwalnianie toksycznych produktów spalania, ich transport w sieci wyrobisk oraz wpływ na organizm ludzki. W artykule zaprezentowano sposób opisu modelowego dla każdej z grup, jak też sposób ich wzajemnego powiązania w model całego rozważanego zjawiska. Wskazano również użyteczność badań TGA do wyznaczania parametrów kinetycznych występujących w zaproponowanym modelu.

11

Zastosowanie pakietu FLUENT do symulacji procesu podziemnego zgazowania węgla : koncepcja metody

Wachowicz J., Łączny M.J., Iwaszenko S., Janoszek T., Cempa-Balewicz M.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 2

64--71

PL

W artykule omówiono koncepcję zastosowania numerycznej mechaniki płynów (CFD) do modelowania podziemnego zgazowania węgla. W tym celu opracowano model numeryczny georeaktora przy użyciu oprogramowania Ansys-Fluent. W symulacji ujęto następujące składowe: odwzorowanie geometrii i modelowanie obszaru dyskretyzacji, modelowanie przepływu czynnika zgazowującego, modelowanie turbulencji, modelowanie wymiany ciepła, modelowanie reakcji zgazowania, modelowanie ośrodka porowatego. Rozpatrzono dwa przypadki geometrii reaktora: z kanałem prostym „I” oraz z kanałem w kształcie litery „ V”. W wyniku przeprowadzonych symulacji otrzymano rozkład zmian stężenia podstawowych produktów zgazowania (CH4, H2, CO2, CO) na wylocie z reaktora w funkcji czasu trwania procesu.

EN

This article presents the idea of application of the computational fluid dynamics (CFD) for the underground coal gasification process modeling. Consequently, a numerical model of the georeactor by use of Ansys-Fluent software was developed. The following components of the model were considered: representation of geometry, modeling of the discretization area, modeling of the gasification medium flow, modeling of turbulence, modeling of heat exchange, modeling of gasification reaction, modeling of porous medium. Two cases of the reactor’s geometry were examined: straight channel ‘I’ and V-shaped channel. The simulations allowed to determine the distribution of changes in the concentration of the basic products of gasification (CH4, H2, CO2, CO) in the outlet of the reactor in time function.

12

Założenia do analizy ryzyka wystąpienia pożaru podziemnego z udziałem taśm przenośnikowych w kopalniach głębinowych

Wachowicz J., Iwaszenko S., Wypior K., Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 5

113--122

PL

Artykuł stanowi omówienie założeń do analizy ryzyka narażenia na produkty pochodzące termicznego rozkładu substancji organicznych w warunkach pożaru podziemnego z udziałem taśm przenośnikowych. Dokonano przeglądu pozycji literaturowych traktujących o pożarach egzogenicznych, w tym o wpływie procesu przewietrzania wyrobisk górniczych oraz ich geometrii na ruch ciepła i masy jako czynników przydatnych do oceny ryzyka narażenia na toksyczne produkty spalania (TPS) podczas pożarów egzogenicznych. Przedstawiono wyniki badań głównych składników gazu pożarowego wybranych próbek materiałów, z których obecnie wykonywane są taśmy przenośnikowe. Ustalono możliwy scenariusz oraz mechanizm narażenia ludzi przebywających w strefie pożaru, które mogą stanowić założenie do metody oceny ryzyka na produkty rozkładu termicznego TPS. Przeanalizowano rolę metod numerycznego modelowania CFD w prognozowaniu procesu przenoszenia produktów TPS w warunkach zaistniałego pożaru egzogenicznego w sieci wentylacyjnej kopalni głębinowej. Dokonano przeglądu prac uwzględniających informacje o wykorzystaniu, do analizy wspomnianych czynników, modelowania zagrożenia pożarowego w wyrobiskach górniczych, z wykorzystaniem metody numerycznej CFD.

EN

This article presents a discussion of the assumptions for the analysis of risk of exposure to toxic products of combustion (POC) under the conditions of underground fire. The authors made a review of the subject literature, including the impact of ventilation process of mine workings and their geometry, movement of heat and mass transfer as factors that are relevant for the assessment of the exposure risk to toxic products of combustion during the exogenous fire. The test results of the major components of the POC were presented. The possible scenario and the mechanism of human exposure were developed, which can be an assumption for the methods of risk assessment. The role of CFD numerical modelling methods in predicting the transfer process of the POC under the conditions of exogenous fire was analyzed.

13

Prognozowanie zagrożeń toksycznymi produktami spalania w pożarach taśm przenośnikowych w wyrobiskach górniczych

Wachowicz J., Iwaszenko S., Wypior K., Janoszek T.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 6

51--61

PL

W pracy przedstawiono wybraną metodę prognozowania narażenia pracowników kopalni na toksyczne produkty spalania (TPS). Podstawą wykonania prognozy jest zastosowanie narzędzi informatycznych w postaci modelu numerycznego wykorzystującego numeryczną mechanikę płynów CFD (z ang. Computational Fluid Dynamics). Scharakteryzowano również metody badania produktów gazowych powstających podczas rozkładu termicznego (termooksydacji) próbek taśm przenośnikowych. Otrzymane wyniki oraz ich analiza pozwoli na opracowanie metody prognozowania narażenia na emisję toksycznych produktów termooksydacji. Zaproponowano sposób rozwiązania problemu składający się z utworzenia modelu numerycznego geometrii wyrobiska (model przestrzenny). Numeryczny model geometrii układu wyrobisk kopalni objętych analizą stanowi w istocie przedstawienie przestrzeni objętej wyrobiskami w dyskretnej, numerycznej postaci. Stanowi podstawową informację wejściową do modelu numerycznego CFD (zwanego w opracowaniu modelem numerycznym) opracowanego jako narzędzie obliczeniowe wspomagające wykonanie prognozy. Do modelu tego potrzebne są wyznaczane w oparciu o obowiązujące metody badania palności parametry opisujące rozkład materiału taśmy. Wyznaczone w oparciu o opracowany model numeryczny CFD zmienne w czasie pola stężeń toksycznych produktów spalania będzie stanowić podstawę do oceny narażenia pracownika. Opracowane narzędzia składają się na kompletny model numeryczny służący do prognozowania narażenia na toksyczne produkty spalania, a przedstawiony opis postępowania stanowi trzon metodyki wyznaczania narażenia na toksyczne produkty spalania w podziemiach kopalń.

EN

This paper presents a method of forecasting the exposure of miners to toxic products of combustion (POC). The forecast is of gaseous products released during thermo oxidation of samples of the conveyor belts were characterized. The analysis of the results may allow to develop a method of forecasting the exposure to toxic products of combustion. A solution to the problem on the basis of a numerical model of the excavation was proposed. Numerical model of the geometry of mine workings is a representation of the space covered by the excavations in a discrete, numerical form. It is a basic input information for the CFD numerical model developed as a tool to support the execution of computational forecasts. Parameters determined on the basis of the existing test methods describing thermal decomposition of conveyor belts are necessary. The time-varying fields of toxic concentrations of POC determined on the basis of the solution of numerical model will be essential for the assessment of the workers’ exposure. The developed tools are components of the complete numerical model which is applied to predict the exposure of workers to toxic POC while the presented procedure is the core of this methodology and allows to determine the exposure to toxic products of combustion in underground coal mines.

14

Economic Crisis, Trust and Socio-Economic Aspects of Sustainable Development

Kossecki P, Wachowicz J.

Problemy Ekorozwoju

|

2013

|

Vol. 8, nr 1

65--71

EN

Authors described the relationships between economic crisis and a crisis of trust. This study identifies key ele-ments that play significant role in trust building and destruction. The consequences of behavioral factors of the market players are discussed. Relationships between social status, higher acceptance of risk and decrease of trust in the economic system are analyzed. The importance of trust and intergenerational justice as a base factor for long-term socio-economic growth are also highlighted.

PL

W artykule podjęto tematykę relacji pomiędzy kryzysem ekonomicznym i kryzysem zaufania. Omówiono ele-menty kreujące i destruktywne w procesie budowy zaufania w gospodarce. Przedstawiono konsekwencje wyni-kające z zachowań uczestników procesów ekonomicznych oraz relacje zachodzące pomiędzy statusem material-nym inwestorów, a akceptowaniem przez nich wyższego poziomu ryzyka i spadkiem zaufania do systemu eko-nomicznego. Wskazano istotność zaufania do systemu ekonomicznego oraz sprawiedliwości międzypokolenio-wej jako podstaw zrównoważonego, trwałego, długoterminowego rozwoju społeczno-ekonomicznego.

15

Właściwości kompozytu WCCo spiekanego metodą PPS

Rosiński M., Wachowicz J., Ziętala M., Michalski A.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 3

319-323

PL

Węglik wolframu charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, dużą twardością, dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym oraz stabilnością chemiczną w podwyższonych temperaturach. Duża twardość węglika oraz związana z nią wysoka odporność na zużycie ścierne predysponują go do wykorzystania jako doskonały materiał na narzędzia skrawające. Niestety istotną wadą jednofazowych narzędzi z węglika wolframu jest ich duża kruchość, którą można ograniczyć poprzez zastosowanie metalicznej osnowy. Najbardziej rozpowszechnionym materiałem wykorzystywanym jako osnowa, już od 1927 roku, jest kobalt. Kompozyty WC z domieszką kobaltu są cenionym materiałem konstrukcyjnym i narzędziowym oraz dzięki swym właściwościom narzędzia wykonane z kompozytów WCCo stanowią ponad 50% ogółu narzędzi skrawających. Spiekanie węglika wolframu prowadzi się swobodnie w zależności od zawartości kobaltu w temperaturze 1400-1500°C. Łączny czas samego spiekania, bez uwzględnienia procesów rozdrabniania i mieszania, wynosi kilkanaście godzin. Nowoczesną metodą pozwalającą przeprowadzić proces spiekania w niższej temperaturze i w znacznie krótszym czasie, ok. 10 min, jest metoda impulsowo-plazmowego spiekania PPS (Pulse Plasma Sintering), opracowana na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. Istota tego procesu polega na wykorzystaniu impulsów elektrycznych do nagrzewania sprasowanego proszku. Nagrzewanie proszku impulsami prądu następuje w wyniku wydzielania się ciepła Joule'a w miejscach kontaktu cząstek spiekanego proszku. Impulsy otrzymywane są w wyniku rozładowania baterii kondensatorów o pojemności 300 žF. W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości kompozytów WCCo o zawartości 6% wag. kobaltu, spiekanych metodą PPS. Zastosowana metoda pozwoliła w krótkim czasie, ok. 10 min, uzyskać spieki o gęstości zbliżonej do gęstości teoretycznej i twardości na poziomie 1930 š 30 HV30. Średni rozmiar ziaren WC w kompozycie zawierającym 6% wag. kobaltu wynosi 0,42 žm, a największy udział ziaren występuje w zakresie 0,4-0,6 žm.

EN

Tungsten carbide is known for its high-temperature melting point, high hardness, good thermal and electrical conductivity and chemical stability at high temperature. The high hardness of the carbide and the associated high wear resistance predispose it as a perfect material for the manufacture of cutting tools. However, the tools made of solid tungsten carbide simultaneously reveal high brittleness. It can be reduced by the addition of metallic phase distributed among WC grains. Since 1927, cobalt is successfully applied as an addition to the WC matrix. Because of their properties, WCCo composites are valued cutting tool materials. Nowadays over 50% of manufacturing cutting tools are made of WCCo composites. Sintering of tungsten carbide is carried out with no external pressure applied at 1400 °C to 1500 °C, depending on the content of cobalt. Total time of the sintering process, without taking into account the processes of grinding and mixing, is several hours. The modern method which enables to carry out the process of sintering at lower temperatures and at significant shorter times (about 10 minutes) is the Pulse Plasma Sintering method (PPS), elaborated and developed at the Faculty of Materials Science and Engineering at the Warsaw University of Technology. The essence of this process involves the use of electric pulse to heat the compressed powder. Heating the powder with current pulses is due to release of Joule's heat in the places of contact of sintered powder. The pulses are obtained as a result of battery of capacitors battery with a capacity of 300 žF. The paper presents the results of examinations of the microstructure and properties of WC-Co composites with 6 wt.% content of cobalt, produced by Pulse Plasma Sintering technique. The method enabled to obtain sinters showing density close to the theoretical one and hardness of 1930 š 30 HV30 in a short time (approx. 10 minutes). The average grain size of WC in the sintered composite containing 6 wt.% Co is 0.42 microns and the largest share of grains occurs in the range of 0.4-0.6 microns.

16

Nowy materiał kompozytowy - diament w osnowie węglika wolframu na narzędzia skrawające do obróbki materiałów drewnopochodnych

Rosiński M., Wachowicz J., Ściegienko A., Michalski A.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 3

329-332

PL

W obróbce materiałów drewnopochodnych narzędzia z węglików spiekanych coraz częściej zastępowane są narzędziami ze spiekanego polikrystalicznego diamentu (PCD - ang. Polycrystalline Diamond), ze względu na ich wielokrotnie większą odporność na zużycie ścierne w stosunku do węglików spiekanych. Wysoka cena narzędzi z ostrzami z PCD wynika głównie z wysokich kosztów spiekania diamentu. Także odporność na kruche pękanie ostrzy PCD jest znacznie mniejsza od węglików spiekanych. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań kompozytów, zawierających 30% obj. diamentu w osnowie WC6Co, które spiekano metodą PPS (Pulse Plasma Sintering) w warunkach nietrwałości termodynamicznej diamentu. Powszechnie węgliki spiekane, w zależności od zawartości kobaltu, spieka się w temperaturze 1400-1500°C. Temperatura ta jest jednak zbyt wysoka dla konsolidacji kompozytów z węglika spiekanego umacnianego cząstkami diamentu. Diament w temperaturze spiekania WCCo jest fazą niestabilną i ulega grafityzacji. W metodzie PPS do nagrzewania spiekanego materiału wykorzystuje się silnoprądowe impulsy elektryczne, otrzymywane przez rozładowanie baterii kondensatorów. Proces spiekania przeprowadzono w temperaturze 1050°C przez 5 min. Specyficzne warunki spiekania silnoprądowymi impulsami stosowanymi w metodzie PPS pozwoliły uzyskać gęste spieki o wymiarach: wysokość - 1,8 mm i średnicy - 20 mm, charakteryzujące się mocnym wiązaniem pomiędzy cząstkami diamentu, a osnową z węglika spiekanego. Badania składu fazowego kompozytu oraz obserwacje mikrostruktury nie wykazały grafityzacji diamentu. Kompozyt WC6Co/diament ma większą twardość i większe przewodnictwo cieplne w porównaniu do węglika spiekanego WC6Co.

EN

For the sake of significantly higher wear resistance of sintered diamond than cemented carbides, wood machining tools made from cemented carbides are increasingly replaced with sintered diamond tools (PCD -Polycrystalline Diamond). High prices of PCD blade tools are brought about the high cost of diamond sintering. Also the fracture toughness of PCD blades is smaller than the cemented carbides. This paper presents the results of examination of the composites containing 30 vol.% of diamond distributed in the WC-6 wt.% Co matrix, that were sintered by using the PPS method (Pulse Plasma Sintering). The sintering process was conducted in the conditions of thermodynamic instability of diamond. Cemented carbides are commonly sintered at 1400-1500 °C, depending on the cobalt content. Diamond is unstable at the sintering temperatures of cemented carbides and therefore transforms into graphite. PPS is the sintering method in which a sintered material is heated by periodically repeated high-current electric pulses generated by discharging a capacitor battery. The sintering process was conducted at a temperature of 1100 °C for 5 min. Due to specific sintering conditions during the PPS process, dense sinters of 1.8 mm in height and 20 mm in diameter, showing the strong bonding between diamond particles and the sintered carbide matrix, were obtained. The X-Ray analysis and SEM observations revealed no diamond into graphite transformation. Hardness and thermal conductivity of the WCCo /diamond composites were higher than measured for the cemented carbide WC6Co.

17

Kompozyty na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ni-Al wytwarzane metodą PPS z udziałem reakcji SHS

Rosiński M., Michalski A., Wysocki B., Wachowicz J.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 1

115-119

PL

Metodą PPS (ang. pulse plasma sintering) wytworzono spieki NiAl, Ni3Al i kompozyty z rozproszonymi cząstkami diamentu w osnowie NiAl i Ni3Al, wykorzystując proszki aluminium, niklu i diamentu oraz reakcje SHS (ang. self-propagating high-temperature synthesis). Spieki NiAl mają gęstość 100% gęstości teoretycznej, a spieki Ni3Al – 97,8%. Średnia wielkość ziarna spieku NiAl wynosi 5,3 µm, a spieku Ni3Al 4,9 µm i jest ona 2-3-krotnie mniejsza niż w spiekach NiAl i Ni3Al otrzymywanych innymi metodami. Twardość wynosi 350 HK1 zarówno w przypadku spieków NiAl, jak i Ni3Al. Badania składu fazowego kompozytów NiAl/diament i Ni3Al/diament wykazały, że w procesie spiekania nie następuje grafi tyzacja diamentu. Gęstość spieku diamentowego z osnową NiAl wynosi 5,11 g/cm3, co stanowi 100% gęstości teoretycznej, a z osnową Ni3Al 6,12 g/cm3 i jest ona mniejsza od gęstości teoretycznej o ok. 2%. Twardość spieków diamentowych z osnową NiAl jest większa od twardości NiAl o 210 jednostek HK1, a spieku z osnową Ni3Al o 130 jednostek HK1. W spiekach Ni3Al/diament występuje silne połączenie cząstek diamentu z osnową i węglikiem Ni3AlC0,5, występującym na granicy faz diament-Ni3Al.

EN

Both NiAl and Ni3Al matrix composites containing dispersed diamond particles were manufactured from nickel, aluminium and diamond powders by using the pulse plasma sintering (PPS) method with participation of the self-propagating high-temperature synthesis (SHS). NiAl and Ni3Al sinters with no diamond particles were also prepared using the same way. The NiAl and Ni3Al sinters had 100% and 97,8% of theoretical density (TD), respectively. Average grain sizes of 5.3 µm and 4.9 µm were measured for the NiAl and Ni3Al sinters, respectively, which is 2-3 times smaller than in the case of conventionally sintered materials. Both NiAl and Ni3Al sinters had a hardness of 350 HK1. X-ray diffraction showed no graphitization of diamond in the NiAl/diamond and Ni3Al/diamond sinters. Density of the NiAl matrix diamond sinter was 5.11 g/cm3, i.e. 100% TD, and the value of 6.12 g/cm3 was measured for the Ni3Al matrix diamond sinter, which is about 2% less than the theoretical density. The hardness of the NiAl matrix diamond composites was higher than the NiAl matrix alone by about 210 HK1, and in the case of the Ni3Al matrix diamond composites it is higher by 130 HK1 when compared to Ni3Al. Strong connection between diamond participles and matrix in the Ni3Al/diamond sinters is correlated with the formation of Ni3AlC0.5 carbide formation at the diamond-Ni3Al interface.

18

Stanowiskowe badania cieczy hydraulicznych symulujące ich pracę w układach hydraulicznych sekcji obudowy zmechanizowanej

Wachowicz J., Pytlik A.

Wiadomości Górnicze

|

2011

|

R. 62, nr 12

678-684

PL

W Głównym Instytucie Górnictwa opracowano metodykę badania cieczy hydraulicznych, która już na etapie badań laboratoryjnych pozwala ocenić ich przydatność w górnictwie. Ze względu na to, że zdaniem autorów, istniejąca metodyka badań cieczy, zgodna z polską normą, opierająca się tylko na badaniach fizyko-chemicznych zgodnych z 7 Raportem Luksemburskim w sposób niewystarczający określa przydatność cieczy do zastosowań w górnictwie, metodykę wzbogacono o badania stanowiskowe oraz badania symulujące pracę cieczy hydraulicznych w warunkach eksploatacyjnych.

EN

A research methodology of hydraulic fluid was developed in the Central Mining Institute which already at the stage of laboratory tests can assess their suitability for mining. Due to the fact that, according to the authors, the existing methodology of the liquid examination, consistent with the Polish standard, based only on the physico-chemical investigations in accordance with Luxembourg Report 7, does not sufficiently determine the usefulness of liquids for use in the mining industry, the methodology was expanded to include bench testing and research simulating the behavior of hydraulic fluids in operational conditions.

19

Podziemne składowanie dwutlenku węgla - możliwości wykorzystania technologii CCS w polskich uwarunkowaniach

Dubiński J., Wachowicz J., Koteras A.

Górnictwo i Geologia

|

2010

|

T. 5, z. 1

5-19

PL

Obserwowane zmiany klimatyczne na Ziemi, przypisywane głównie działalności człowieka, spowodowały znaczną intensyfikację badań nad technologiami mogącymi przynajmniej częściowo ograniczyć wzrost emisji antropogenicznych. Za jedną z takich technologii uważana jest technologia wychwytu i składowania dwutlenku węgla. W artykule przedstawiona została charakterystyka tej technologii wraz z możliwościami jej wykorzystania w polskich uwarunkowaniach.

EN

Observed climate changes in the world, which are mainly attributed by human activity, resulted in significant intensification of the research focused on the development of the technologies, which would enable partially reduce the increase of anthropogenic emissions. As one of such technologies is considered to carbon capture and storage technology. The paper presents the characteristics of this technology with the potential use in the Polish conditions

20

Prognozowanie emisji toksycznych produktów spalania z pożaru taśmy przenośnikowej

Wachowicz J., Janoszek T.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2010

|

nr 3

109-120

PL

Prewencja przeciwpożarowa jest zawsze związana z określonymi rygorami i kosztami. W polskim górnictwie każdy potencjalny pożar zaistniały w wyrobisku podziemnym jest poddawany analizie, przy czym rozpatrywane są szczegółowo czynniki prowadzące do jego powstawania, przebiegu i likwidacji. Efektem tych prac są wnioski i zalecenia, mające na celu zapobieganie w przyszłości podobnym pożarom. Do grupy metod przeciwdziałania pożarom egzogenicznym należy zaliczyć prognozowanie zagrożenia pożarowego w oparciu o odpowiednio sformułowane modele prognostyczne, bazując na danych uzyskanych w drodze właściwego eksperymentu. Niniejszy artykuł jest kolejną próbą zaprezentowania modelu matematycznego w nawiązaniu do prac [11,8], przeznaczonego do prognozowania emisji toksycznych składników gazów pożarowych, wykorzystując wybrane parametry z kalorymetru stożkowego i sztolni pożarowej w zależności od prędkości strumienia powietrza niezależnego, składu chemicznego substancji organicznej w wyrobisku o zadanej geometrii. Wskazano także ważność tematyki związanej z pozyskiwaniem rozwiązania modelowego, które okazuje się przydatne w analizie i prognozowaniu zagrożeń związanych ze stosowaniem w kopalniach taśm przenośnikowych oraz innych materiałów, i wyrobów z tworzyw sztucznych, a tym samym powinno przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa w kopalniach głębinowych.

EN

Fire prevention is always associated with certain discipline and costs. In Polish mining industry each underground fire is analyzed, and special attention is paid on factors which caused the fire, its course and process of extinguishing. Conclusions and recommendations aimed to prevent the similar fires in future are the results of such studies. One of the method which prevent the spontaneous fires is predicting the fire hazard using the special prognostic models based on experimental data. The paper presents a successive mathematical model, with reference to studies [11,8], used to predict the emission of toxic components of fire gases, using selected parameters from cone calorimeter and fire adit, depending on independent air stream velocity and chemical composition of organic master in the mine working of given shape. The importance of finding the appropriate mathematical model, which is very useful in analyzing and predicting the hazard resulting from usage of conveyor belts an other materials, including plastics, what in turn improves the safety in underground mines, was indicated as well.