In the present study, a titanium cellular lattice structure with a mathematical designed porosity gradient was successfully fabricated using the selective laser melting method. The samples with smooth gradient transition of porosity of between 60% and 80% were received for different elementary cell geometries. Elementary cells belong to the triply periodic minimal surfaces family (G, D, I2Y, IWP). Each sample was subjected to a comprehensive analysis including: dimensional metrology and assessment of material defects (X-ray micro-tomography), surface morphology tests (scanning electron microscopy) and mechanical properties (universal testing machine). It has been shown that a cellular lattice with high dimensional accuracy (+ 0.16/– 0.08 mm) and full dense struts can be obtained. According to the assumption, the gradient increases the strength of the cellular lattice samples. The highest increase in plateau stress between the samples with and without gradient was found for the I2Y series (about 185%). Furthermore, it was found that the stress-strain response of the samples depends not only on total porosity, but also on the 3D geometry of the cellular lattice. The stress-strain curves for G, IWP and I2Y samples are smooth and exhibit three characteristic regions: linear elasticity, plateau region and densification region. The size of regions depends on the geometric features of the cellular lattice. For series D, in the plateau region, the fluctuations in stress value are clearly visible. The smoothest stress-strain curve can be noted for the G series, which combined with good mechanical properties (the plateau stress and energy absorbed, at respectively 25.5 and 43.2 MPa, and 46.3J and 59.5J for Gyr_80 and Gyr_6080, which corresponds to a strain of almost 65% and 50%) positively affects the applicability of cellular structures with such geometry.
The aim of the paper is the residual stress analysis of AlSi10Mg material fabricated by selective laser melting (SLM). The SLM technique allows to product of complex geometries based on three-dimensional model, in which stiffness and porosity can be precisely designed for specific uses. As the studied material, there were chosen solid samples built in two different directions: parallel (P-L) and perpendicular (P-R) to the tested surface and cellular lattice built in perpendicular direction, as well. In the paper, for the complex characterization of obtained materials, the phase analysis, residual stress and texture studies were performed. The classical non-destructive sin2ψ method was used to measure the residual stress measurements. The final products, both solid sample and cellular lattice, have a homogeneous phase composition and consist of solid solution Al(Si) (Fm-3m) type, Si (Fd-3m) and Mg2 Si (Pnma). The obtained values of the crystallite size are in a range of 1000 Å for Al(Si), 130-180 Å for Si phase. For Mg2 Si phase, the crystallite sizes depend on sintering process, they are 800 Å for solid samples and 107 Å for cellular lattice. The residual stress results have the compressive character and they are in a range from –5 to –15 MPa.
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.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych, wykonanych w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w Krakowie, związanych z elektrochemicznym rozwiercaniem otworów. Na podstawie tych wyników zweryfikowano teoretyczne założenia dotyczące doboru warunków oraz parametrów procesu obróbki, które wyliczono na podstawie matematyczno-fizycznego modelu procesu rozwiercania elektrochemicznego. Przeprowadzono optymalizację parametrów technologicznych procesu obróbki pod kątem uzyskiwania otworów o odpowiedniej jakości powierzchni wewnętrznej oraz założonej dokładności wymiarowo-kształtowej.
EN
The paper presents results of experiments of electrochemical reaming of long holes. During performed experiments, there was verified the physico-mathematical model of the machining process used for initial selection of the range of technological parameters applied for the machining tests. There were also conducted experiments focusing on the optimization of the machining parameters of electrochemical reaming process in order to achieve holes with desired geometry and proper inner surface quality.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano wyniki badań mających na celu poprawę właściwości mechanicznych elementów wykonanych ze stopu AlSi10Mg metodami selektywnego spiekania//topienia laserowego (SLS/SLM). W ramach prac sprawdzono wpływ zarówno obróbki wykończeniowej (toczenia na twardo oraz nagniatania tocznego), jak i orientacji próbek względem powierzchni płyty bazowej urządzenia SLS/SLM (0°, 45°, 90°) na wytrzymałość elementów. Przedstawiono też wyniki badań mikrostruktury i gęstości wykonanych elementów oraz określono wpływ obróbki wykończeniowej na stan warstwy wierzchniej.
EN
The paper presents results of experiments including application of finish machining (turning and burnishing) of samples produced with SLS/SLM, as well as influence of the sample orientation against the surface of base plate during building process (0°, 45°, 90°) on tensile strength of the produced samples. There are also presented results of microstructure examination and results of density measurements. The paper also discusses the state of samples surface layer depending on the applied finishing method.
Construction of metallic implants with a porous structure that mimics the biomechanical properties of bone is one of the challenges of orthopedic regenerative medicine. The selective laser sintering technique (SLS) allows the production of complex geometries based on three-dimensional model, which offers the prospect of preparing porous metal implants, in which stiffness and porosity can be precisely adjusted to the individual needs of the patient. This requires an interdisciplinary approach to design, manufacturing and testing of porous structures manufactured by selective sintering. An important link in this process is the ability to assess the surface topography of the struts of porous structure. The paper presents a qualitative assessment of the surface morphology based on SEM studies and methodology that allows for quantitative assessment of stereometric structure based on micro-tomographic measurements.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano optymalizację procesu selektywnego topienia laserowego z uwzględnieniem gęstości elementu oraz czasu jego wytwarzania. Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i gęstości elementów wykonanych ze stopu AlSi10Mg – potwierdziły one, że zwiększenie odległości pomiędzy kolejnymi przejściami wiązki lasera pozwala na znaczące skrócenie czasu wytwarzania elementów, a jednocześnie na nieznaczne zwiększenie porowatości materiału, przy czym powstałe pory mają charakter stochastyczny.
EN
Described is the work on optimization of the parameters of Selective Laser Melting process with reference to manufacturing cycle and density of the produced components. Consequently, there are presented results of the examination of microstructures and density of the samples produced from the AlSi10Mg alloy powder. Achieved results confirmed that wider spacing of the laser scanning lines if applied for considerably shorter manufacturing cycles, will only insignificantly increase porosity of the machined components with the pores stochastically distributed.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents design process and manufacturing of the dental implants, which have been improved in terms of the materials that are used, as well as their shapes and thread profiles that are employed. In the result of optimization works the shape and dimensions of dental implant made of titanium have been determined. For the needs of optimization, the parameterized geometrical axisymmetric model (2D) and the associated computational model FEM provided for calculation of the value of the objective function were used. In result of these works the model of dental implant was derived. The paper presents also the manufacturing process of implant and example of designed elements. One of the methods applied is the additive manufacturing process of Selective Laser Melting (SLM).
PL
W artykule przedstawiono problem optymalizacji implanto-dystraktorów dla doboru odpowiedniego kształtu i wymiarów implantów wykonywanych ze stopów tytanu. W procesie optymalizacji wykorzystano numeryczny model obliczeniowy MES. Na podstawie wybranego przykładu przedstawiono proces wykonania wybranych w procesie modelowania elementów implantu metodą selektywnego spiekania laserowego SLS.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Most of the metal and ceramic implants (eg. dental im-plants, ENT implants) can be performed by SLS technique with a proper initial materials and technological process parameters. Attention should be drawn to the process prerequisites like chemical composition of powder, particle size distribution and shape, the optical properties of the material, its thermal conductivity and the type of protective atmosphere. Spatial model of the implant with a porosity of 80% based on the MatLab program was developed.
PL
Większość implantów metalowych i ceramicznych (np. implanty stomatologiczne, wszczepy otolaryngologiczne) można wykonać techniką SLS przy odpowiednim doborze materiałów i parametrów technologicznych procesu. Należy zwrócić uwagę na warunki wstępne procesu, takie jak: skład chemiczny proszku, rozkład wielkości ziaren i ich kształt, właściwości optyczne materiału i jego przewodnictwo cieplne oraz rodzaj zastosowanej atmosfery ochronnej. Opracowano model przestrzenny implantu o porowatości 80% w oparciu o program MatLab.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono założenia realizowanego przez Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania międzynarodowego projektu pt.: „Rozwój centrum procesów spiekania i wymiana wiedzy dotyczącej metod spiekania specjalnych materiałów kompozytowych o osnowie ceramicznej w warunkach braku równowagi termodynamicznej” – REGPOT-CT-2013-316232-SINTERCER. Scharakteryzowano zakres prac obejmujących modernizację aparatury do spiekania wysokociśnieniowego materiałów supertwardych oraz przedstawiono cel i możliwości aparatury badawczej zakupionej w ramach projektu.
EN
Presented are the requirements for the international cooperation Project entitled: “Development of a SINTERing CEntRe and exchange of know-how on the methods of advanced ceramic composite materials sintering process under non-equilibrium conditions of, REGPOT-2012-2013-1 EU FP7 Research Potential” – REGPOT-CT-2013-316232-SINTERCER. The scope of modernization of equipment used for high-pressure sintering of super-hard materials is specified as well as the purpose and capacities of the research equipment procured under this project.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Selective laser sintering (SLS) is a promising technique for modern materials preparation of complex shapes in one operation without any additional equipment. This technique allows production of ceramic implants at a preset porosity. Performed researches aimed at describing the effect of operating parameters of EOS EOSINT 250Xt machine on microstructure (XRD) and physical properties (apparent density, open porosity) of ceramic preliminary spatial models of implants built from submicrocrystalline sintered corundum and 99A noble electrocorundum.
PL
Selektywne spiekanie laserowe (SLS) jest obiecującą, nowoczesną techniką otrzymywania materiałów o skomplikowanych kształtach w jednej operacji technologicznej, bez wprowadzania dodatkowego oprzyrządowania. Technika ta pozwala na wytwarzanie implantów ceramicznych o zaprogramowanej dużej porowatości. Badano wpływ parametrów pracy urządzenia EOS-EOSINT 250Xt na mikrostrukturę (XRD) i właściwości fizyczne (gęstość pozorną, porowatość otwartą) kształtek ceramicznych wstępnych modeli przestrzennych implantów z submikrokrystalicznego korundu spiekanego i elektrokorundu szlachetnego 99A.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano wyniki badań porównawczych dotyczących wykonywania – z użyciem elektrod pakietowych wytworzonych metodami tradycyjnymi oraz w technologii selektywnego spiekania/topienia laserowego – otworów przelotowych o przekroju kwadratowym (o boku 2 mm) w elementach z ulepszonej cieplnie stali 4H13. Porównano procesy drążenia elektroerozyjnego (EDM) oraz hybrydowego elektrochemiczno-elektroerozyjnego (ECDM).
EN
The paper presents results of experiments in the field of machining of rectangular (side length 2 mm) passing through holes in samples made of hardened 4H13 steel with batch electrodes. Machining of holes was performed using electrodischarge machining (EDM) and hybrid process of electrochemical-discharge (ECDM) drilling with electrodes manufactured in traditional way and using additive manufacturing process of selective laser sintering/melting (SLS/SLM).
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano wyniki eksperymentów związanych z wykonywaniem otworów przelotowych o średnicy nieprzekraczającej 2 mm w elementach wykonanych ze stopu Inconel 617. Przedstawiono porównanie procesów drążenia elektrochemicznego (ECM) oraz hybrydowego elektrochemiczno-elektroerozyjnego (ECDM).
EN
The paper presents results of experiments in the field of machining of passing through holes with internal diameters smaller than 2 mm in alloys used in aviation and aerospace industry (Inconel 617). Machining of holes was performed using electrochemical machining (ECM) and hybrid process of electrochemical-discharge (ECDM) drilling.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano wyniki badań związane z elektrochemicznym kalibrowaniem oraz obróbką kształtową otworów. Określono wpływ warunków obróbki na wydajność procesu oraz jakość powierzchni po obróbce elektrochemicznej długich otworów. Wyniki badań wykorzystano do opracowania nowych rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń pozwalających na optymalne prowadzenie procesów drążenia elektrochemicznego długich otworów przelotowych o żądanym kształcie przekroju poprzecznego, według przyjętych kryteriów – wydajności, dokładności wymiarowo-kształtowej i jakości warstwy wierzchniej.
EN
The paper presents results of experiments of electro-chemical calibrating and barrelling of long holes. During performed experiments, there was derived influence of process conditions and machining parameters on the machining process efficiency and surface quality of machined long holes. During manufacturing of final product, two stages of ECM machining are employed: first electrochemical calibrating and secondly final shaping of prepared workpieces. Results of presented researches were used for construction of ECM machines enabling optimal machining of long holes with desired dimensions and shape.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano obróbkę materiałów kompozytowych na bazie węglików spiekanych z ziarnami diamentu, wykorzystującą hybrydową technologię obróbki elektrochemiczno-elektroerozyjnej oraz wirującą elektrodę w roli narzędzia. Przedstawione wyniki badań uwzględniają wydajność, dokładność procesu obróbki oraz jego wpływ na strukturę warstwy wierzchniej. Przedstawione badania mają na celu aplikację zaproponowanej technologii obróbki dla potrzeb wytwarzania narzędzi skrawających z kompozytów zawierających ziarna diamentowe.
EN
The paper presents results of researches in the area of hybrid electrochemical-discharge machining of diamond based composite materials for the needs of cutting tools manufacturing. Presented results include machining process accuracy, efficiency and its influence on the surface layer of machined composites.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano konstrukcję modelu matematycznego procesu elektrochemicznego kształtowania długich otworów. Zaprezentowany model uwzględnia dotyczy operacji polerowania elektrochemicznego powierzchni otworu oraz operacji drążenia kształtowego – bruzdowania powierzchni wewnętrznej otworu, wykorzystujących ruchomą elektrodę. Opisane operacje znajdują zastosowanie m.in.: podczas produkcji luf i wymienników ciepła.
EN
The paper concerns electrochemical smoothing and shaping (barreling) of long holes. There is described mathematical model of ECM polishing and fissuring operations of internal surfaces of long holes. Described operations use travelling electrode as tool. ECM polishing and fissuring of long holes find its application in production of barrels and heat exchangers.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents analysis of influence of parameters and conditions of grinding process using diamond grinding wheels with ceramic bond (Ba23 bis, W1) on the geometrical structure and quality of machined cemented carbides (H10S) and composite materials (BNDCC). During performed analyses there was calculated the material removal rate Qw, specific material removal rate Q’w and G coefficient. There was performed comparative analyses of achieved results for various materials. There is also presented influence of machining conditions on the material removal process efficiency and quality of surface after machining of composite materials (DDCC and BNDCC) when using non-conventional machining processes: electrodischarge wire cutting (WEDM), electrochemical machining with rotating tool electrode (RECM) and hybrid process of electrochemical-electrodischarge machining with rotating tool (R-ECDM) with grinding wheel and metal disk as the tool electrode.
PL
W artykule przeanalizowano wpływ parametrów i warunków obróbki szlifowaniem ściernicami diamentowymi ze spoiwem ceramicznym (Ba23 bis, W1) na strukturę geometryczną powierzchni węglików spiekanych H10S oraz kompozytów (BNDCC). Topografię powierzchni obrabianej określono poprzez parametry wysokościowe, horyzontalne, obraz 2D i 3D. Obliczono wydajność ubytkową szlifowania Qw, właściwą wydajność ubytkową szlifowania Q’w oraz syntetyczny wskaźnik szlifowania G. Przeprowadzono analizę porównawczą uzyskanych wyników. Zaprezentowano również wpływ warunków obróbki na wydajność procesu oraz jakość powierzchni po obróbce kompozytów DDCC i BNDCC przy użyciu hybrydowej technologii obróbki elektrochemiczno-elektroerozyjnej (z tarczą ścierną oraz dyskiem metalowym jako elektrodami roboczymi).
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki badań procesu szlifowania próbek kompozytowych z BNDCC ściernicami diamentowymi z nowo opracowanymi spoiwami o zróżnicowanej granulacji ziarna diamentowego (D46 45÷38 μm, D25 30÷20 μm) i jego podwyższonej koncentracji (C 125). Obliczono wydajność ubytkową procesu, właściwą wydajność ubytkową i wskaźnik G. Oceniono topografię powierzchni próbek poprzez określenie parametrów profilu chropowatości, obraz 2D i 3D. Zależności pomiędzy parametrami procesu a chropowatością zaprezentowano w postaci wielomianu drugiego stopnia z interakcjami. Określono parametry efektywnej obróbki w połączeniu z najniższą chropowatością.
EN
The paper presents effects of grinding the BNDCC composite workpieces by means of recently developed diamond grinding wheels. The wheels used during the tests had the grain size significantly varying: D46 45 38 um and D25 30+20 um, with the concentration elevated up to Cf 25. The bonding phase was a new formuła vitrified bond. Basing on the results of machining process, materiał removal rate, specific materiał removal rate and 6 coefficient were calculated. Also surface quality and topography after machining operation were investigated and parameters reflecting surface roughness profile (2D and 3D) were demed. The relations between process parameters and surface roughness are presented in the form of a second degree polynomial with interactions. The maximum output machining parameters are identified for relevancy with the best surface finish effects.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Jednym z istotnych i dynamicznie rozwijanych w ostatnich latach kierunków w ramach technologii wytwarzania jest wytwarzanie przyrostowe, a wśród nich – Selektywne Spiekanie Laserowe (SLS). Technologia wytwarzania przyrostowego wykorzystująca proszki metali znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, takich jak np.: w lotniczym – optymalizacja kształtu, wytrzymałości i masy elementów oraz w narzędziowym – wytwarzanie wkładek formujących do form wtryskowych. W artykule zaprezentowano wyniki badań porównawczych elementów wykonanych metodą SLS z proszków metali oraz elementów wykonanych technologią ubytkową (obróbka skrawaniem) z odpowiadających im składem materiałów walcowanych. Program badań obejmował porównanie właściwości mechanicznych (wytrzymałości, struktury i twardości) oraz porównanie dokładności odwzorowania kształtu wykonanego metodą SLS względem elementu wykonanego metodą ubytkową (frezowanie wieloosiowe).
EN
One of the vital production engineering processes rapidly developing in recent years is the additive manufacturing process and in particular, the Selective Laser Sintering (SLS) or Selective Laser Melting (SLM) process. The additive manufacturing techniques find new fields of application in various industries as for example in aircraft industry – for optimization of the shape, strength and weight, or in tooling industry – for production of injection mold inserts. Presented in the paper are the results of research work for comparison of the components produced from metal powders using SLS process with those produced by conventional metal removing methods (by milling or turning) from rolled metal stock (tool steel, brass). The program of the research work covered examination of mechanical properties of the samples (strength, structure, hardness), as well as accuracy of their shape comparing in each case the parts manufactured by means of the SLS process against those produced by conventional metal removing techniques (on milling machine).
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Jednym z kierunków doskonalenia technologii elektroerozyjnej jest poszukiwanie przyjaznych dla środowiska mediów roboczych, gdyż szeroko stosowane obecnie ciecze węglowodorowe (na bazie nafty i olejów) odznaczają się wysokim stopniem zagrożenie zdrowotnego. W artykule zaprezentowano intensywnie rozwijany w ostatnich latach wariant obróbki elektroerozyjnej, w którym ciecz dielektryczną zastępuje się gazem (powietrze, argon, azot, mieszaniny gazów), co prowadzi zarówno do poprawy uwarunkowań ekologicznych cechujących tzw. „green manufacturing”, jak i może podwyższać efektywność techniczno-ekonomiczną technologii elektroerozyjnej. Wariant ten często określana jest terminem „sucha obróbka elektroerozyjna” (Dry EDM – DEDM). W artykule zaprezentowano rezultaty prowadzonych prac z zakresu obróbki DEDM. Opisano wpływ parametrów procesu EDM prowadzonego w gazach (m.in.: skład medium gazowego doprowadzanego do szczeliny roboczej) na podstawowe wskaźniki użytkowe procesu (wydajność, właściwości powierzchni po obróbce). Rezultaty te odnoszą się do procesu DEDM prowadzonego z wykorzystaniem wirującej elektrody – frezowania DEDM.
EN
One of the major fields of development of electroerosion techniques is focused on the environment friendlyworking media used for EDM process. As most of currently used dielectric fluids are hydrocarbon based, they are harmful for environment and machine users. Recently in the leading EDM research centres works on EDM process are aimed at using gases (air, argon, nitrogen) and aerosols as dielectric media – Dry Electrodischarge Machining (DEDM) or Semi-Dry Electrodischarge Machining. The paper presents results of the studies in the area of dry electrodischarge machining. There is described the influence of gaseous EDM process parameters (composition of gaseous media – air, argon, and gas mixtures) on the machining process properties and characteristics (accuracy, efficiency, surface layer properties). Mentioned results refer to the DEDM processes using universal - tubular (pipe) rotating electrode with internal gas supply. This process enables manufacturing complicated shapes with simple electrodes, what reduces time and costs connected with shaped electrode preparation and regeneration procedures.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.