Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the thermal expansion coefficient of glass- and carbon-fibre-reinforced composites

Fejkiel Romuald, Skwara Krystian

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

17-26

EN

With the development of manufacturing processes, an increase in the importance of metal-fibre composites in materials engineering is observed. These are materials consisting of appropriately arranged layers of metal and various types of fibres. The very wide use of composite materials in the construction of machine and equipment components means they are often exposed to work in variable temperature conditions. The aim of this article was analysis of the thermal expansion of typical composites: carbon fibre-reinforced polymer, glass fibre-reinforced polymer, glass-reinforced aluminium laminate and carbon-fibre reinforced aluminium laminate. EN AW-6060 aluminium alloy was used as the reference material. The aim of the dilatometric tests was to determine the coefficient of thermal expansion and the dimensional stability of composite materials at elevated temperatures up to 100 °C. The EN AW-6060 aluminium alloy was characterized by the highest linear expansion coefficient (20.27×10−6 1/K). Composites containing glass fibres were characterized by the lowest positive linear thermal expansion coefficient. Among the composite materials tested, CARALLs exhibit the lowest thermal expansion coefficient.

PL

Wraz z rozwojem techniki, możemy zaobserwować wzrost znaczenia kompozytów metalowo-włóknistych w inżynierii mechanicznej. Są to materiały składające się z odpowiednio ułożonych warstw metalu oraz różnego rodzaju włókien. Bardzo szerokie zastosowanie materiałów kompozytowych w budowie elementów maszyn i urządzeń powoduje, że niejednokrotnie są one narażone na pracę w warunkach zmiennych temperatur. Celem tego artykułu była analiza rozszerzalności cieplnej typowych materiałów kompozytowych wzmocnionych włóknami węglowymi i szklanymi oraz laminatów typu GLARE i CARALL. Jako materiał referencyjny wykorzystano stop aluminium EN AW-6060. Celem badań dylatometrycznych było określenie rozszerzalności cieplnej i stabilności wymiarowej materiałów kompozytowych w podwyższonych temperaturach do 100°C z szybkością nagrzewania 5°C/min. Największym współczynnikiem rozszerzalności liniowej (20,27×10−61/K) charakteryzował się stop aluminium EN AW-6060. Najmniejszym dodatnim liniowym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej charakteryzowały się kompozyty zawierające włókna szklane. Spośród materiałów kompozytowych, najmniejszym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej charakteryzował się kompozyt typu CARALL.

2

Mechanical properties of aluminium/copper bimetallic sheets subjected to cyclic bending

Żaba Krzysztof, Puchlerska Sandra, Rusz Stanislav, Fejkiel Romuald

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

47--54

EN

The aim of this study is to evaluate the influence of the roll bonding (RB) process on the mechanical properties of Al/Cu bimetallic strip specimens. A specially designed test instrument for the cyclic bending test of strip specimens produced by RB has been proposed. The test consists in repeated pulling of a strip of sheet metal through a system of cylindrical countersamples. Samples cut along and across the sheet rolling direction were tested. The specimens were subjected to preliminary microstructural tests using an optical microscope with Nomarski contrast and scanning electron microscopy. The tests showed a slight influence of the orientation of the samples on the change of the mechanical properties of the bimetallic sheets in the cyclic bending process. In the case of samples oriented along the sheet rolling direction, discontinuities in the transition layer were found. The samples oriented perpendicularly to the rolling direction were free of this defect.

PL

Celem artykułu jest ocena wpływu procesu walcowania na właściwości mechaniczne próbek w postaci pasów blachy bimetalowej Al/Cu. Zaproponowano specjalnie zaprojektowany przyrząd do cyklicznego gięcia próbek wytwarzanych metodą walcowania. Test polega na wielokrotnym przeciąganiu paska blachy przez układ cylindrycznych przeciwpróbek. Badaniom poddano próbki cięte wzdłuż i w poprzek kierunku walcowania blachy. Próbki poddano wstępnym badaniom mikrostrukturalnym przy użyciu mikroskopu optycznego z kontrastem Nomarskiego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Badania wykazały niewielki wpływ orientacji próbek na zmianę właściwości mechanicznych blach bimetalicznych w procesie cyklicznego zginania. W przypadku próbek zorientowanych wzdłuż kierunku walcowania blachy stwierdzono nieciągłości w warstwie przejściowej. Próbki zorientowane prostopadle do kierunku walcowania były wolne od tej wady.

3

Effect of heating and cooling of aluminium-based fibre-metal laminates on their tensile strength

Boczar Kamil, Wasłowicz Karol, Kubit Andrzej, Chodorowska Dorota, Fejkiel Romuald

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

149-157

EN

The widespread use of composite materials in the construction of machines encourages to better understand their properties and the impact of various external factors on these properties. Fibre metal laminates (FMLs) consist of alternating layers of metal and a polymer matrix laminate reinforced with continuous fibres. The aim of this work was to investigate the effect of cyclical temperature changes and thermal shocks (heating the sample to a high temperature in a short time) on the strength properties of FMLs from AW-1050A aluminium sheet, glass fibre fabric and carbon fibre fabric. The research concerns the determination of how cyclical temperature changes affect the tensile strengths properties of FMLs. The results indicate a small effect of the cycles on the tensile strength of the composites. The composites with glass fibre reinforced laminate also showed high resistance to delamination, moreover, the samples did not delaminate even after they were broken. The carbon fibre reinforced laminate composites showed a tendency to delaminate after heat treatment.

PL

Coraz powszechniejsze zastosowanie materiałów kompozytowych w konstrukcji maszyn skłania do podejmowania działań mających na celu lepsze poznanie ich właściwości, oraz wpływu różnych czynników zewnętrznych na te właściwości. Kompozyty metalowo-włókniste (ang. Fibre Metal Laminates) składają się z naprzemiennie ułożonych warstw metalu oraz laminatu o osnowie polimerowej wzmacnianego włóknami ciągłymi. Celem pracy było zbadanie wpływu cyklicznych zmian temperatury oraz szoków termicznych (nagrzanie próbki do wysokiej temperatury w krótkim czasie) na właściwości wytrzymałościowe laminatów metalowo-włóknistych wykonanych na bazie blachy aluminiowej AW-1050A pokrytej jednostronnie laminatem wzmocnionym włóknemszklanym lub włóknem węglowym. Badania dotyczyły ustalenia jak zmiany temperatury, w tym przede wszystkim zmiany cykliczne, wpływają na właściwości wytrzymałościowe laminatów. Wyniki wykazały mały wpływ liczby cykli obciążeń cieplnych na wytrzymałość kompozytów na rozciąganie. Laminaty wzmocnione włóknem węglowym wykazywały tendencję do rozwarstwienia.

4

Application of the finite element method to simulate the friction phenomenon in a strip drawing test

Fejkiel Romuald, Goleń Patryk

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

39--46

EN

Friction is an undesirable phenomenon in the flange area of the drawpiece in sheet metal forming processes, causing a deterioration in surface finish and a decrease in the formability limits of the sheet metal. The aim of this work is numerical analysis using the finite element method of the strip drawing test with two rounded countersamples. This test simulates friction conditions in the flange area of the drawpiece. The results of the experimental research on the influence of surface roughness on the value of the friction coefficient of S235 steel samples were used to verify the numerical results. The relation between the real contact area and the mean roughness Ra of the countersamples was determined. The real contact area increases with the increase of the mean roughness Ra. In sheet metal forming processes, the coefficient of friction depends on the real contact area, and its value increases with the increase of the real contact area.

PL

Tarcie jest zjawiskiem niepożądanym w strefie kołnierzowej wytłoczki w procesach kształtowania blach powodującym obniżenie jakości powierzchni wyrobu i zmniejszenie odkształceń granicznych blachy. Celem pracy jest analiza numeryczna metodą elementów skończonych testu przeciągania pasa blachy pomiędzy dwoma zaokrąglonymi przeciwpróbkami. Test ten symuluje warunki tarcia w strefie kołnierza wytłoczki. Do weryfikacji wyników numerycznych wykorzystano wyniki badań eksperymentalnych wpływu chropowatości powierzchni na wartość współczynnika tarcia próbek ze stali S235. Wyznaczono zależności pola rzeczywistej powierzchni kontaktu od parametru chropowatości przeciwpróbek Ra. Rozmiar rzeczywistej powierzchni kontaktu zwiększa się wraz ze zwiększeniem wartości parametru Ra. W procesach kształtowania blach współczynnik tarcia zależy od pola rzeczywistej powierzchni kontaktu, wraz ze wzrostem pola powierzchni styku rośnie jego wartość.