Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of Thermal Nodes Reduction in Wall Connections of the Charge-Handling Furnace Grates on Thermal Stresses

Bajwoluk Artur, Gutowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2021

|

Vol. 21, iss. 3

53--58

EN

The paper presents FEM approach for comparative analyses of wall connections applied in cast grates used for charge transport in furnaces for heat and thermal-chemical treatment. Nine variants of wall connection were compared in term of temperature differences arising during cooling process and stresses caused by the differences. The presented comparative methodology consists of two steps. In first, the calculations of heat flow during cooling in oil for analysed constructions were carried out. As a result the temperature distributions vs cooling time in cross-sections of analysed wall connections were determined. In the second step, based on heat flow analyses, calculations of stresses caused by the temperature gradient in the wall connections were performed. The conducted calculations were used to evaluate an impact of thermal nodes reduction on maximum temperature differences and to quantitative comparison of various base design of the cast grate wall connection in term of level of thermal stresses and their distribution during cooling process. The obtained results clearly show which solution of wall connection should be applied in cast grate used for charge transport in real constructions and which of them should be avoided because the risk of high thermal stresses forming during cooling process.

2

Thermal Stresses in the Accessories of Heat Treatment Furnaces vs Cooling Kinetics

Bajwoluk A., Gutowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 3

88--93

EN

Depending on the course of the processes of heat treatment and thermo-chemical treatment, the technological equipment of heat treatment furnaces is exposed to different operating conditions, as the said processes differ among themselves in the temperature of annealing and atmosphere prevailing in the furnace chamber, in the duration of a single work cycle and in the type and temperature of the coolant. These differences affect the magnitude of stresses occurring in each cycle of the operation of furnace accessories, and thus play an important role in fatigue processes leading to the destruction of these accessories. The kinetics of temperature changes during each cooling process plays an important role in the formation of thermal stresses on the cross-section of the cooled parts. It depends on many factors, including the initial cooling temperature, the type and temperature of the cooling medium, or the dimensions and shape of the object. This article presents a numerical analysis of the effect of the initial temperature on the distribution of stresses on the cross-section of the grate ribs, generated in the first few seconds of the cooling process carried out in two cooling media, i.e. hardening oil and water. The analysis was carried out by the finite element method, based on the results of experimental testes of temperature changes in the rib during its cooling.

3

Stan badań nad laserami kaskadowymi na zakres średniej podczerwieni w ITE

Bugajski M., Sobczak G., Pierścińska D., Michalak K., Gutowski P., Janus K., Pierściński K., Branas J., Kuzmicz A., Chmielewski K., Sankowska I.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 8

35--38

PL

W artykule omówione zostaną paramery laserów kaskadowych wutwarzanych w Instytucie Technologii Elektronowej. Wskazane zostaną obszary w których lasery wytwarzane w kraju mogą konkurowac z podobnymi przyrządami wytwarzanymi za granicą.

EN

The paper describes the status of technology of mid-IR quantum cascade lasers (QCLs) based on GaAs/AlGaAs and InAlAs/InGaAs/InP material system developed at the Institute of Electron Technology. Two main types of lasers were investigated. First, was based on lattice matched active region designed for wavelengths of λ=9.0 μm-10.0 μm. The second, was based on strain-compensated active region designed for wavelengths of λ=4.5 μm-5.5 μm. Basic characteristics and parameters of all types of lasers are discussed. Possible applications in which the lasers developed at ITE can compete with those available on world market are indicated.

4

Analiza właściwości laserów kaskadowych pod kątem zastosowań w systemach łączności w otwartej przestrzeni

Pierściński K., Pierścińska D., Sobczak G., Mikołajczyk J., Janus K., Gutowski P., Bielecki Z., Bugajski M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 9

1--9

PL

Celem pracy jest identyfikacja praktycznych możliwości zastosowania laserów kaskadowych na potrzeby laserowego systemu łączności w wolnej przestrzeni. Dodatkowo wskazane zostaną kierunki rozwoju technologii laserów kaskadowych pod kątem ich zastosowania w systemie łączności bezprzewodowej.

EN

The aim of the work is to discuss possibility of application of Quantum Cascade Lasers in practical realization of laser based free space communication system. Additionally, some aspects of development of technology of QC lasers will be indicated with respect to FSO systems.

5

Siła tarcia i trajektorie ruchu przesuwanego ciała w obecności drgań stycznych poprzecznych

Leus M., Gutowski P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2018

|

T. 36, nr 67

36--42

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz symulacyjnych wpływu drgań stycznych poprzecznych na przebieg siły tarcia i trajektorię ruchu przesuwanego ciała oraz trajektorię ruchu końca elementu sprężysto-tłumiącego modelującego odkształcalną strefę styku. Analizy symulacyjne przeprowadzono w środowisku Matlab/Simulink, posługując się opracowanym modelem i procedurami obliczeniowymi wykorzystującymi do opisu siły tarcia dynamiczny model tarcia Dahla. Weryfikację modelu przeprowadzono poprzez porównanie wyznaczonych na drodze obliczeń numerycznych przebiegów czasowych siły tarcia i jej składowych z analogicznymi przebiegami wyznaczonymi doświadczalnie na specjalnie zbudowanym do tego typu badań stanowisku badawczym.

EN

The results of numerical simulation analyses of the influence of transverse tangential vibrations on the friction force and the trajectory of shifted body as well as the trajectory of the free end of spring-damping element modelling the deformable contact zone have been presented in the paper. The analyses were carried out in the Matlab/Simulink environment with the use of the original, developed by authors model, in which for friction force description the dynamic, Dahl’s friction model, was used. Verification of developed model was done through the comparison of time profiles of friction force and its components calculated numerically with those determined experimentally on especially for this purpose designed test rig.

6

Thermal micro- and macrostresses in the surface layer of cast steel accessories for carburizing furnaces

Bajwoluk A., Gutowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 5

178--183

EN

High heat resistance and creep resistance make the austenitic Fe–Ni–Cr alloys widely used as a material for accessories of the furnaces for heat treatment and thermochemical treatment. Due to the specific character of furnace operation, its tooling is exposed to the effect of numerous highly unfavourable factors, including high temperature and its rapid changes, strongly carburizing atmosphere as well as mechanical and thermal loads originating from the processed batch of items. As a result of the impact of the above-mentioned factors, in castings made from the Fe–Ni–Cr alloys, cracks and deformations occur, eliminating these castings from further use. The damages are mainly caused by stresses arising in the cast structure during subsequent work cycles. It is generally believed that stresses in furnace accessories are due to the temperature gradient generated during heating or cooling of components and differences in the thermal expansion of the structural constituents of cast steel from which these accessories are made. This article focuses on the results of numerical analysis of the stress distribution in the surface layer of a carburized austenitic alloy undergoing the cooling process. Cases are discussed when the examined sources of stress act as separate and independent factors and also when they operate simultaneously. This provides information about the stress formation and development of stress-initiated cracks on the surface of real castings.

PL

Dobra żaroodporność oraz żarowytrzymałość sprawiają, iż austenityczne stopy Fe–Ni–Cr są powszechnie stosowane jako materiał, z którego wykonywane są elementy osprzętu pieców do obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Specyfika pracy oprzyrządowania pieców powoduje, że jest ono poddawane cyklicznemu działaniu wielu niekorzystnych czynników, w tym: wysokiej temperatury oraz jej gwałtownym zmianom, silnie nawęglającej atmosfery oraz obciążeniom mechanicznym i cieplnym pochodzącym od obrabianego wsadu, przyspieszającym procesy zmęczenia cieplnego. Pomimo dość dobrych właściwości wytrzymałościowych, którymi charakteryzują się austenityczne stopy niklowo-chromowe w podwyższonej temperaturze, w elementach z nich wykonanych dochodzi w wyniku wzajemnego oddziaływania wymienionych czynników do odkształceń oraz pęknięć eliminujących je z dalszego użytkowania. Za główne źródła naprężeń powodujących niszczenie odlewów (rys. 1, 2) użytkowanych w piecach uważa się różną rozszerzalność cieplną składników strukturalnych występujących w staliwie, z którego są one wykonane oraz gradient temperatury tworzący się na przekroju podczas chłodzenia lub nagrzewania. Celem pracy było przeprowadzenie analiz numerycznych rozkładów naprężeń powstających w warstwie wierzchniej gwałtownie chłodzonego, nawęglonego elementu wykonanego ze stopu Fe–Ni–Cr z uwzględnieniem równoczesnego występowania obydwóch tych źródeł.

7

Design Options to Decrease the Thermal Stresses in Cast Accessories for Heat and Chemical Treatment Furnaces

Bajwoluk A., Gutowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 4

125--130

EN

By the very nature of their work, castings used in furnaces for heat treatment and thermo-chemical treatment are exposed to the effect of many unfavorable factors causing their deformation and cracking, significantly shortening the lifetime. The main source of damage are the micro-and macro-thermal stresses appearing in each cycle. As the cost of furnace instrumentation forms a significant part of the total furnace cost, in designing this type of tooling it is important to develop solutions that delay the damage formation process and thus extend the casting operation time. In this article, two structural modifications introduced to pallets castings to reduce thermal stresses arising at various stages of the cooling process are proposed. The essence of the first modification consists in making technological recesses in the wall connections, while the aim of the second one is to reduce the stiffness of the pallet by placing expanders in the external walls. Using the results of simulation analyses carried out by the finite element method, the impact of both proposed solutions on the level of thermal stresses was evaluated.

8

Experimental investigation of friction force reduction in sliding motion with simultaneous tangential and normal vibrations

Gutowski P., Leus M.

Tribologia

|

2017

|

nr 1

45--50

EN

This work presents a test rig and the results of experimental investigations of friction force variability in sliding motion under the simultaneous influence of vibrations that are tangential and normal to the sliding plane. Investigations were carried out at the frequency of f = 2000 Hz, which is below the frequency of selfvibrations of the moved object. They were conducted as a function of the three most important factors decisive in the possibility of friction force reduction in sliding motion, and the magnitude of this reduction, i.e. the amplitude of vibrations, amplitude of vibrations velocity, and sliding velocity. Various surface pressures were considered. It has been shown that combining longitudinal tangential vibrations with normal ones increases the individual effects of each type of separately acting vibrations, but it is not directly summing them up.

PL

W pracy przedstawiono stanowisko badawcze i wyniki badań doświadczalnych zmian siły tarcia w ruchu ślizgowym przy równoczesnym działaniu drgań stycznych wzdłużnych i drgań normalnych do płaszczyzny poślizgu. Badania przeprowadzono przy częstotliwości drgań f = 2000 Hz znajdującej się poniżej częstotliwości drgań własnych przesuwanego układu. Przeprowadzono je w funkcji trzech najważniejszych czynników decydujących o możliwości wystąpienia redukcji siły tarcia w ruchu ślizgowym i o wielkości tej redukcji. Były to: amplituda drgań, amplituda prędkości drgań i prędkość poślizgu. Uwzględniono różne naciski powierzchniowe. Badania wykazały, że złożenie drgań stycznych wzdłużnych z drganiami normalnymi potęguje indywidualne skutki każdego rodzaju tych drgań działających oddzielnie, ale ich w prosty sposób nie sumuje.

9

The Effect of Cooling Agent on Stress and Deformation of Charge-loaded Cast Pallets

Bajwoluk A., Gutowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

13--18

EN

The results of research on the effect of the type of cooling agent used during heat treatment and thermal-chemical treatment on the formation of temperature gradient and stress-deformation distribution in cast pallets, which are part of furnace accessories used in this treatment, are disclosed. During operation, pallets are exposed to the effect of the same conditions as the charge they are carrying. Cyclic thermal loads are the main cause of excessive deformations or cracks, which after some time of the cast pallet operation result in its withdrawal due to damage. One of the major causes of this damage are stresses formed under the effect of temperature gradient in the unevenly cooled pallet construction. Studies focused on the analysis of heat flow in a charge-loaded pallet, cooled by various cooling agents characterized by different heat transfer coefficients and temperature. Based on the obtained temperature distribution, the stress distribution and the resulting deformation were examined. The results enabled drawing relevant conclusions about the effect of cooling conditions on stresses formed in the direction of the largest temperature gradient.

10

The level of friction force reduction in sliding motion versus the amplitude and frequency of tangential vibrations

Leus M., Gutowski P.

Tribologia

|

2016

|

nr 3

129--138

EN

This work presents the results of comparative analyses of the influence of tangential longitudinal and tangential transverse vibrations on friction force in sliding motion. The analyses were conducted in the function of two principal vibrations parameters such as the frequency f and amplitude u0. It has been demonstrated that, during longitudinal vibrations, the amplitude va of their velocity constitutes a key parameter on whose magnitude the initiation of reduction in friction force depends. However, the level of the reduction cannot be determined unequivocally based on the magnitude of this parameter alone. Analyses were carried out in the Matlab-Simulink environment with the use of our own original models and computational procedures utilizing Dahl’s, Dupont’s and LuGre dynamic friction models for the description of friction force. The results of simulating analyses were experimentally verified.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz porównawczych oddziaływania drgań stycznych wzdłużnych i drgań poprzecznych na siłę tarcia w ruchu ślizgowym. Analizy przeprowadzono w funkcji dwóch podstawowych parametrów drgań, jakimi są częstotliwość f i amplituda u0. Wykazano, że przy drganiach wzdłużnych amplituda va ich prędkości jest parametrem kluczowym, od wartości, którego zależy wystąpienie redukcji siły tarcia. Jednak poziomu tej redukcji nie można określić jednoznacznie tylko na podstawie wartości tego parametru. Analizy przeprowadzono w środowisku Matlab/Simulink, przy wykorzystaniu oryginalnych, własnych modeli i procedur obliczeniowych wykorzystujących do opisu siły tarcia dynamiczne modele tarcia Dahla, Duponta i LuGre. Wyniki analiz symulacyjnych zweryfikowano doświadczalnie.

11

Modelling and strength analysis of a mandible miniplate

Bańczerowski J., Wądołowski P., Krzesiński G., Gutowski P.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 1

30--40

EN

In the paper the strength analysis results of a mandible miniplate by means of the finite element method were presented. The main goal of the calculations was to find out the dependency between a technique of the miniplate fixation and the maximum allow-able stresses in a mandible bone tissue and in the miniplate itself. The analyses of three cases were conducted: the first one was focused on a simplified model, where the dependency between the inter-bone gap size and the maximum allowable stresses in the miniplate were examined; in the second case, the most fragile parts of a healthy mandible were determined on its realistic model; and in the third one the calculations of stresses and displacements for the miniplate fixed into a broken mandible were conducted. The last part of this paper describes an improvement process of a realistic model - the technique of modelling was changed and also a number of corrections in mandible bone tissue material properties were introduced.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy wytrzymałościowej metodą elementów skończonych stabilizatora płytkowego żuchwy. Głównym celem obliczeń było wykazanie zależności między sposobem zamocowania stabilizatora a maksymalnym dopuszczalnym naprężeniem w żuchwie oraz samej płytce. Przeprowadzono analizy trzech przypadków: pierwszy dotyczył modelu uproszczonego, gdzie badano zależność między wielkością szczeliny międzykostnej a maksymalnym naprężeniem w stabilizatorze płytkowym; w drugim przypadku określono na realistycznym modelu zdrowej żuchwy jej najbardziej wrażliwe fragmenty, a w trzecim przeprowadzono obliczenia naprężeń oraz przemieszczeń dla stabilizatora umocowanego do żuchwy złamanej. Ostatnia część pracy opisuje proces ulepszenia modelu realistycznego -zmieniono sposób modelowania, a także wprowadzono szereg poprawek we właściwościach materiałowych żuchwy.

12

Technologia epitaksji z wiązek molekularnych struktur laserów kaskadowych InAlAs/InGaAs/InP na pasmo średniej podczerwieni

Gutowski P., Pierściński K., Karbownik P., Morawiec M., Bugajski M., Sankowska I., Pierścińska D., Serebrennikova O., Pruszyńska-Karbownik E.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

14--18

PL

Prezentowana praca zawiera opis opracowania i optymalizacji technologii wzrostu heterostruktur kwantowych laserów kaskadowych emitujących promieniowanie z zakresu 9÷10 µm wykonanych w oparciu o układ materiałowy In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As oraz z zakresu 4÷5,5 µm bazujących na naprężonym skompensowanym obszarze aktywnym z In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As. Do wzrostu heterostruktur półprzewodnikowych wykorzystano technikę epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Dzięki tej metodzie wytworzono pełne struktury przyrządowe jak również obszary aktywne, przeznaczone do wzrostu falowodów z InP metodą epitaksji z fazy gazowej ze związków metalo-organicznych MOVPE. Przeprowadzono charakteryzację heterostruktur oraz przeprowadzono dyskusję stabilność i powtarzalność wykonanych procesów epitaksjalnych. Pomiary charakterystyk elektrooptycznych kwantowych laserów kaskadowych wykazały pracę impulsową w temperaturach powyżej 300K, co umożliwia zastosowanie ich w układach do detekcji śladowej ilości substancji gazowych.

EN

In this paper we present an optimization of growth process technology of quantum cascade lasers (QCL). Heterostructures were based on a lattice matched active region grown of In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As with emitting range of 9÷10 µm or, alternatively, a strain compensated active region of In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As emitting in 4÷5,5 µm range. For growing the laser heterostructures, solid state molecular beam epitaxy (MBE) was used. This method allows to grow full laser heterostructures and also the active regions for the regrowth of InP waveguide by metalo-organic vapor phase deposition (MOVPE). The characterization of achieved structures parameters and discussion about the growth processes stability and reproducibility is presented. Electro-optical measurements of the quantum cascade lasers demonstrate their operation in the temperature higher than 300 K in the pulse mode, which gives possibility to use such devices in trace gas sensing.

13

Analiza falowodów ze związków InGaAs, InAlAs i InP dla laserów kaskadowych emitujących w zakresie średniej podczerwieni

Pruszyńska-Karbownik E., Gutowski P., Karbownik P., Sankowska I., Bugajski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

23--27

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych falowodów laserów kaskadowych emitujących promieniowanie o długości fali ok. 5 μm. Rozważano niesymetryczne falowody zawierające podłoże z InP oraz warstwy InGaAs i InAlAs dopasowane sieciowo do InP projektowane do wytworzenia poprzez wzrost epitaksjalny przy wykorzystaniu wyłącznie epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Wyznaczono teoretyczne wartości współczynnika przekrycia pola elektrycznego i obszaru czynnego oraz strat modów poprzecznych dla różnych grubości poszczególnych warstw falowodowych oraz ilości periodów obszaru czynnego. Uzyskane wyniki obliczeń zostały zweryfikowane dla jednej z rozważanych konstrukcji falowodu poprzez porównanie wyznaczonego teoretycznego rozkładu promieniowania w polu dalekim z rozkładem wyznaczonym eksperymentalnie przy użyciu szerokokątnego profilometru goniometrycznego. Względna różnica pomiędzy szerokościami połówkowymi rozkładów teoretycznego i doświadczalnego wyniosła 3,5%.

EN

In this paper, we present results of numerical calculations of quantum cascade laser waveguides emitting radiation with a wavelength of approx. 5 μm. Asymmetric waveguides containing InP substrate and InGaAs and InAlAs lattice matched to InP have been considered. The waveguides have been designed to be manufactured by using molecular beam epitaxy (MBE). We have determined theoretical values of confinement factor and loss of transverse modes for different thicknesses of each waveguide layer. The results of calculations have been verified for one waveguide design by comparing calculated far-field distribution with experimental distribution measured by using a wide-angle goniometric profiler. The relative difference between full width at half maximum of both distributions is 3,5%.

14

Thermal Stresses in the Wall Connections of Cast Grate Structures

Bajwoluk A., Gutowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 4

11--16

EN

The purpose of this study was to establish a relationship between the type of wall connection used in the cast grates, which are part of the equipment operating in furnaces for heat treatment and thermal-chemical treatment, and stresses generated in these grates during the process of rapid cooling. The places where the grate walls are connected to each other are usually characterized by the thickness larger than the remaining parts of walls. Temperature variations in those places are responsible for the formation of hot spots, and in the hot spots temperature changes much more slowly. The type of wall connection shapes the temperature gradient in the joint cross-section, and hence also the value of thermal stresses generated during cooling. In this study, five different designs of the grates were compared; the difference in them was the type of the designed wall connection. The following design variants were adopted in the studies: X connections with and without holes, T connections with and without technological recesses, and R (ring) connection. Numerical analysis was performed to examine how the distribution of temperature changes in the initial phases of the cooling process. The obtained results served next as a tool in studies of the stress distribution in individual structures. The analysis were carried out by FEM in Midas NFX 2014 software. Based on the results obtained, the conclusions were drawn about the impact of different types of wall connections on the formation of thermal stresses in cast grates.

15

Analiza wpływu parametrów drgań stycznych i prędkości poślizgu na siłę tarcia w ruchu ślizgowym

Leus M., Gutowski P.

Tribologia

|

2015

|

nr 3

99--107

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz symulacyjnych i badań doświadczalnych wpływu kierunku i parametrów drgań stycznych oraz prędkości poślizgu na siłę tarcia i siłę napędu w ruchu ślizgowym. Omówiono wykorzystane w analizach symulacyjnych oryginalne, dynamiczne modele obliczeniowe. Wykazano, że siła tarcia w ruchu ślizgowym, w obecności drgań stycznych, w istotny sposób zależy od prędkości poślizgu. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników analiz symulacyjnych i badań doświadczalnych.

EN

The simulation analyses and experimental tests results of the influence of the direction and parameters of tangential vibrations and the velocity of drive on friction and driving forces in sliding motion are presented in this paper. The original computational dynamic models were used in simulation analyses. These models are described with additional comments. Very good consistency of simulation analyses and experimental tests results were achieved. It was demonstrated that the friction force in sliding motion in the presence of tangential vibrations strongly depends of sliding velocity.

16

Inicjacja i propagacja mikropęknięć w stabilnym staliwie austenitycznym

Bajwoluk A., Gutowski P.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

401--404

PL

Osprzęt pieców do nawęglania jest wykonywany ze stabilnego staliwa austenitycznego. W czasie jego użytkowania dochodzi do zniszczeń, które dyskwalifikują go z dalszej eksploatacji. Praca skupia się na zagadnieniu powstawania mikropęknięć w osprzęcie podczas jego chłodzenia. Literatura przedmiotu wskazuje, że kluczowe znaczenie dla powstawania pęknięć ma duża różnica rozszerzalności cieplnej składników strukturalnych staliwa. Dostępny w literaturze model wykazuje, że obecność węglików przy powierzchni stopu może powodować powstawanie silnych naprężeń rozciągających, mogących inicjować powstawanie pęknięć. Nie uwzględnia on jednak warstwy tlenków, która powstaje na powierzchni stopu. Nie wyjaśnia on również dlaczego pęknięcia powstają w praktyce jedynie na granicach ziaren, a nie w innych miejscach wydzieleń węglików. W artykule przedstawiono model obliczeniowy MES dla przypadku granicy ziaren znajdujących się przy powierzchni stopu pokrytego warstwą tlenków. Zaproponowany model posłużył do analizy numerycznej wpływu geometrii warstwy węglików (głębokość warstwy) oraz warstwy tlenków na rozkład naprężeń powstających w warstwie przypowierzchniowej podczas procesu chłodzenia. Otrzymane wyniki wykazują wyraźny związek pomiędzy warstwą węglików a naprężeniami pojawiającymi się przy powierzchni. Pokazują one również, że pomimo obecności warstwy tlenków przy powierzchni mogą powstawać naprężenia rozciągające. Niezbędne obliczenia wykonane na potrzeby pracy zostały zrealizowane za pomocą programu Midas NFX 2014.

EN

Carburizing furnaces tooling is made of stable austenitic cast steel. During the service life of the tooling damages occur, which disqualify it from further usage. This paper focuses on the issue of mini-cracks formation in the tooling, during the cooling process. The literature shows, that a great difference in thermal expansion between cast structural components has a pivotal meaning for a problem of the cracks creating. A model which is presented in the literature shows, that the presence of carbides near the alloy surface can cause strong tensile stresses, which may initiate cracks formation. However the model does not include an oxide layer which forms on the alloy surface. It also does not explain why the cracks arise in practice, only at grains boundaries and not in other places where carbides are located. In the article computational model for finite element analysis of grains boundary located near the alloy surface which is covered with oxide layer was presented. The proposed model was used for the numerical analysis of the influence of the carbide layer (the depth of the layer) and oxide layer geometry on the stress distribution in the surface layer, during the cooling process. The results show a clear relationship between the carbide layer and the stresses occurring at the surface. They also show that, despite the presence of the oxide layer, tensile stresses may occur at the alloy surface. The necessary calculations were made in the Midas NFX 2014 software.

17

The Effect of Pallet Component Geometry on Temperature Gradient During Cooling

Bajwoluk A., Gutowski P.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 1

5--8

EN

The paper discusses the impact of the geometry of foundry pallet components on the value of temperature gradient on the wall crosssection during heat treatment. The gradient is one of the most important factors determining the distribution of thermal stresses in these items. Analysis of quantitative simulation was carried out to detect possible effect of the type of connection between pallet walls and thickness of these walls (ribs) on the interior temperature distribution during rapid cooling. The analysis was performed for five basic designs of wall connections used in pallets. Basing on the results obtained, the conclusions were drawn on the best connection between the ribs in foundry pallets.

18

Teoretyczne i doświadczalne analizy wpływu drgań normalnych na siłę tarcia w ruchu ślizgowym

Leus M., Gutowski P.

Tribologia

|

2014

|

nr 1

53--62

PL

W pracy przedstawiono model obliczeniowy i stanowisko badawcze oraz wyniki wstępnych badań doświadczalnych i analiz symulacyjnych wpływu drgań normalnych do powierzchni poślizgu na siłę napędu niezbędną do wprawienia ciała w ruch ślizgowy i utrzymania tego ruchu. W modelu wykorzystano dynamiczny model tarcia Dahla. Opracowany model obliczeniowy zaimplementowano w środowisku Matlab/Simulink. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników analiz symulacyjnych z wynikami badań doświadczalnych.

EN

The computational model as well as the test stand and results of some simulation and experimental tests on the influence of normal vibration on friction and driving forces in sliding motion are presented in this paper. In simulation analyses, the dynamie Dahl's model of friction was used. The computational model was implemented in a Matlab/Simulink environment. An excellent agreement of simulation and experimental tests results was obtained.

19

Modelowanie oraz badania doświadczalne oddziaływania drgań normalnych na siłę tarcia w ruchu ślizgowym

Leus M., Gutowski P., Abrahamowicz M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2014

|

T. 22, nr 53

92--97

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz symulacyjnych i badań doświadczalnych wpływu drgań normalnych do płaszczyzny poślizgu na siłę tarcia w ruchu ślizgowym. Do przeprowadzenia analiz symulacyjnych opracowano, w środowisku Matlab/Simulink, oryginalny model obliczeniowy bazujący na dynamicznych równaniach ruchu przesuwanego ciała. Do opisu siły tarcia wykorzystano dynamiczny model tarcia Dahla. Badania doświadczalne przeprowadzono na specjalnie w tym celu zaprojektowanym stanowisku badawczym. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników analiz symulacyjnych i badań doświadczalnych.

EN

In the paper the results of simulation and experimental tests of the influence of normal, to the plane of motion, vibrations on friction force in sliding motion have been presented. For simulation analyses, on the base of dynamic equation of motion of shifted body, the original computational model was elaborated. This model was implemented in Matlab/Simulink environment. For friction force description in this model, the Dahl’s dynamic friction model was used. Experimental tests were carried out on an especially for this purpose designed test stand. A very good agreement of simulation and experimental tests results was achieved.

20

Epitaksja struktur laserów kaskadowych

Gutowski P., Sankowska I., Kubacka-Traczyk J., Gołaszewska-Malec K., Bugajski M., Grzonka J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

31-33

PL

W artykule opisano wzrost struktur kwantowych laserów kaskadowych, wykonanych w czterech różnych wariantach konstrukcji falowodu, przy wykorzystaniu tego samego schematu budowy obszaru aktywnego. Każda z konstrukcji falowodu została zasymulowana z wykorzystaniem modelu Drudego- Lorentza. Trzy z nich, które otrzymane zostały wyłącznie przy pomocy metody epitaksji z wiązek molekularnych, zostały poddane szczegółowej analizie. Charakteryzację struktur wykonano za pomocą wysokorozdzielczej dyfrakcji Rentgenowskiej (HRXRD), transmisyjnego mikroskopu skaningowego (TEM) oraz mikroskopu sił atomowych (AFM). Pozwoliło to na określenie parametrów wzrostu obszaru aktywnego lasera. Zaprezentowano porównanie parametrów wykonanych struktur laserów kaskadowych pokazało trudności w uzyskaniu dobrej jakości grubych warstw falowodowych InAlAs. Uzyskane struktury laserów kaskadowych charakteryzowały się dobrą precyzją i powtarzalnością wykonania.

EN

In this work we present molecular beam epitaxial growth of the quantum cascade lasers heterostructures with the same active region but four waveguide constructions, with increasing difficult level and device performance. Each design was calculated using Drude-Lorentz model, but only first three structures were presented in this work. Structure quality was measured based on High Resolution X-Ray Diffraction measurement. Also Transmission Scanning Microscopy and Atomic Forces Microscopy was used to determinate the active region superlattice interfaces and surface roughness. Suitable comparison of the structures show difficult in InAlAs growth of thick waveguide layers. High quality and precision, with good reproducibility of QCL structures was shown.