Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effects of thermo-chemical treatment and grinding process of external cylindrical surfaces on residual stresses in 13CrMo4-5 steel

Wójcik R., Sawicki J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 120, nr 1

10--21

EN

Purpose This paper presents a study aimed at determining the effect of the carburizing treatment process and the subsequent grinding process on the residual stresses occurring in ring-shaped specimens made of 13CrMo4-5 steel. Design/methodology/approach During the tests, vacuum carburizing was used, achieving an effective case depth ECD = 0.5 mm. Subsequently, the cylindrical outer surfaces of the samples were ground by conventional plunge grinding and with innovative kinematics using a test stand based on a conventional flat-surface grinding machine. As part of the study, microhardness and residual stresses were measured before and after grinding. Measurements were carried out to a depth of 1 mm. The main component of the stand is an original special device that allows the cylindrical specimen to be clamped. Then the angle between its axis of rotation and the axis of rotation of the grinding wheel is set with respect to the plane of the grinding machine’s magnetic table. In the described tests, the axis of rotation of the cylindrical specimen was deviated from its original position by 15° and set at an angle of 75° to the axis of rotation of the grinding wheel. The specimens were ground with a grinding wheel of noble electro-corundum marked 38A60K8V. In both kinematic cases of the grinding process, a machining allowance of 0.01 mm was removed. Findings Grinding using innovative kinematics did not cause any significant changes in the microhardness distribution, either for vacuum or conventional carburizing. In addition, residual stress measurements using the Dawidenkov-Sachs method showed that innovative grinding enables a more favourable distribution than those obtained after conventional plunge grinding. Research limitations/implications Further research will focus on, among others, selecting the angular settings of the workpiece axes relative to the grinding wheel axes depending on their dimensions. Grinding guidelines should include coverage ratio, infeed value, grinding time, and peripheral speeds. In addition, the plan for future research includes measuring the components of the grinding force and the geometric structure of the surface. Practical implications Grinding process is a crucial stage of steel treatment in almost every industrial branch. In sustainable manufacturing, it is extremely important to produce high-quality items while reducing the cost of manufacturing and taking care of the environment and workers’ health. Originality/value The proposed test stand, together with the authors’ device, makes it possible to conduct machining of the external surfaces of cylindrical workpieces on a flat surface grinder. In this case, the innovation of the grinding process consists of the non-parallel alignment of the cylindrical rotational axis of the specimen and the rotational axis of the grinding wheel with respect to the plane of the magnetic grinding table.

2

Dynamic displacement tracking in viscoelastic solids by actuation stresses: a one-dimensional analytic example involving shock waves

Irschik Hans, Krommer Michael

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 3

art. no. e144616

EN

A one-dimensional (1D) analytic example for dynamic displacement tracking in linear viscoelastic solids is presented. Displacement tracking is achieved by actuation stresses that are produced by eigenstrains. Our 1D example deals with a viscoelastic half-space under the action of a suddenly applied tensile surface traction. The surface traction induces a uni-axial shock wave that travels into the half-space. Our tracking goal is to add to the applied surface traction a transient spatial distribution of actuation stresses such that the total displacement of the viscoelastic half-space coincides with the shock wave produced by the surface traction in a purely elastic half-space. We particularly consider a half-space made of a viscoelastic Maxwell-type material. Analytic solutions to this tracking problem are derived by means of the symbolic computer code MAPLE. The 1D solution presented below exemplifies a formal 3D solution derived earlier by the present authors for linear viscoelastic solids that are described by Boltzmann hereditary laws. In the latter formal solution, no reference was made to shock waves. Our present solution demonstrates its validity also in the presence of singular wave fronts. Moreover, in our example, we show that, as was also indicated in our earlier work, the actuation stress can be split into two parts, one of them producing no stresses, and the other no displacements in two properly enlarged problems.

3

Zastosowanie rentgenowskiej metody pomiaru naprężeń w diagnostyce przyczyny pękania elementu spawanego turbiny gazowej

Szymański Wojciech

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2022

|

1-4

8--12

PL

W pracy przedstawiono metodykę diagnostyki przyczyn pękania detalu turbiny gazowej w miejscu połączenia spawanego dwóch stopów żarowytrzymałych. Wykonano rozkład naprężeń w okolicy złącza spawanego po wykonaniu elementu, co pozwoliło określić przyczynę pękania. Próby wyżarzania i odprężania wibracyjnego, nie przyniosły spodziewanych efektów. W dalszej części pracy przeprowadzono pomiary naprężeń łączonych spoiną elementów detalu na kolejnych etapach jego wytwarzania, co pozwoliło na określenie, w którym momencie produkcji powstają krytyczne naprężenia będące przyczyną przedwczesnego pękania w czasie pracy turbiny. Poprawa technologii produkcji eliminująca niekorzystny rozkład naprężeń pozwoliła na uzyskanie oczekiwanego czasu pracy turbiny bez awarii.

EN

The paper presents the methodology of diagnostics of the causes of cracking of a gas turbine detail in the place of a welded joint of two heat-resistant alloys. The stress distribution in the area of the welded joint was made after the element was made, which allowed to determine the cause of the cracking. Attempts at annealing and vibration stressing did not bring the expected results. In the further part of the work, measurements of the stresses of the elements connected by welding were carried out at subsequent stages of its production, which allowed to determine at which point in production critical stresses arise, which cause premature fracture during the operation of the turbine. The improvement of the production technology eliminating the unfavourable stress distribution allowed to obtain the expected working time of the turbine without failure.

4

Study on the influence of sheet straightening process on residual stress distribution, mechanical properties and structure of deep-drawing steel sheets

Radwański Krzysztof, Adamiec Andrzej, Kuziak Roman, Zaława Dariusz, Sozańska-Jędrasik Liwia

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 4

3--10

EN

The article describes the impact of the stretch levelling process of DC03 and DC04 steel sheets on their quality in terms of further application for products formed in technologies used in the automotive industry. The straightening process was carried out in a demonstration line developed as part of a project carried out by DAR STAL Dariusz Zaława together with the Łukasiewicz Research Network - Institute for Ferrous Metallurgy. The study examined the influence of stretch levelling on waviness and the state of internal stresses of the sheets. It was found that the use of stretch levelling with a controlled elongation value results in obtaining a favourable and stable state of stress in the sheets. No significant influence of the straightening process on the structure and mechanical properties of the sheets was found.

PL

W ramach artykułu opisano wpływ procesu prostowania naciągowego blach ze stali DC03 i DC04 na ich jakość pod kątem dalszego przeznaczenia na wyroby kształtowane w technologiach stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Proces prostowania prowadzono w linii demonstracyjnej opracowanej w ramach projektu realizowanego przez firmę DAR STAL Dariusz Zaława wspólnie z Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytutem Metalurgii Żelaza. W ramach pracy badano wpływ prostowania naciągowego na falistość i stan naprężeń własnych blach. Stwierdzono, że zastosowanie prostowania naciągowego, z kontrolowaną wartością wydłużenia, powoduje uzyskanie korzystnego i stabilnego stanu naprężenia w blachach. Nie stwierdzono znaczącego wpływu procesu prostowania na strukturę oraz właściwości mechaniczne blach.

5

Wpływ zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – symulacje numeryczne

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Cieślik Łukasz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 1

3--10

PL

W artykule przedstawiono wyniki pierwszego i drugiego etapu prac nad wpływem zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynach kolejowych. Etapy te stanowią kontynuację prac prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu walcowania z wykorzystaniem nowego kalibrowania walców oraz prostowania przy użyciu rolek kształtowych prostownic pionowej i poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po chłodzeniu i prostowaniu. Przedstawiono również wyniki pomiarów naprężeń własnych w szynach po eksperymentach w warunkach przemysłowych. Badania przemysłowe przeprowadzono na szynach o długości 120 metrów typu 60E1 w gatunku stali R260. Uzyskano znaczące zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi stopki szyny w stosunku do poziomu określonego w normie EN13674-1.

EN

The article presents the results of the first and second stage of work on the impact of changes in roll pass design on the state of residual stresses in rail rails. These stages are a continuation of the work carried out under the project co-financed by the National Centre for Research and Development. The research included numerical simulations of the rolling process using a new roll pass design and straightening operation using shaped rollers of vertical and horizontal straighteners, determination of maps of stress distribution in the rail after cooling and straightening. Measurements of residual stresses in rails after experiments in industrial conditions were also presented. The industrial tests were carried out on 120 meters long rails 60E1 type rails in the R260 steel grade. A significant reduction in tensile stress in the centre of the rail foot axis was obtained in relation to the level specified in the EN13674-1 standard.

6

Wpływ zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – eksperymenty przemysłowe

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Cieślik Łukasz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 2

13--20

PL

W artykule przedstawiono wyniki pierwszego i drugiego etapu prac nad wpływem zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynach kolejowych. Etapy te stanowią kontynuację prac prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu walcowania z wykorzystaniem nowego kalibrowania walców oraz prostowania przy użyciu rolek kształtowych prostownic pionowej i poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po chłodzeniu i prostowaniu. Przedstawiono również pomiary naprężeń własnych w szynach po eksperymentach w warunkach przemysłowych. Badania przemysłowe przeprowadzono na szynach o długości 120 metrów typu 60E1 w gatunku stali R260. Uzyskano znaczące zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi stopki szyny w stosunku do poziomu określonego w normie EN13674-1.

EN

The article presents the results of the first and second stage of work on the impact of changes in roli pass design on the state of residual tresses in rail rails. These stages are a continuation of the work carried out under the project co-financed by the National Centre for Research and Development. The research included numerical simulations of the rolling process using a new roli pass design and straightening operation using shaped rollers of vertical and horizontal straighteners, determination of maps of stress distribution in the rail after cooling and straightening. Measurements of residual stresses in rails after experiments in industrial conditions were also presented. The industrial tests were carried out on 120 rneters long rails 60E1 type rails in the R260 steel grade. A significant reduction in tensile stress in the centre of the railfoot axis was obtained in relation to the level specified in the EN13674-1 standard.

7

The use of surface acoustic waves to evaluate of the near-surface layers of metal processed shot peening

Skalskyi Valentyn, Student Mykhaylo, Mokryy Oleh, Dudda Waldemar, Kharchenko Yevhen, Chumalo Halyna, Hvozdetskyi Volodymyr

Diagnostyka

|

2021

|

Vol. 22, No. 3

51--57

EN

The surface layers of low-carbon steel metal subjected to shot peening were studied. The velocity of Rayleigh surface waves of various frequencies in the range of 3-9 MHz by the phase-pulse method using contact piezoelectric transducers measured. The study of the distribution of residual mechanical stresses in depth was carried out using the etching of the surface layer of the metal and the use of a strain gauges. The characteristics of the roughness of the surface layer of the metal, which has arisen as a result of shot peening, have been determined. The effect of roughness and plastically deformed layer on the velocity of surface acoustic waves (SAW) is estimated by the method of layer-by-layer grinding of the surface layers of the metal. Based on the determination of the magnitude of the residual mechanical stresses and the known acoustoelastic coefficients, the magnitude of the change in the velocity of SAW under the action of these stresses is estimated.

8

Wpływ przygotowania powierzchni koła zębatego na wartość naprężeń własnych określanych metodą dyfrakcji rentgenowskiej

Fularski Robert, Ochał Kamil, Filip Ryszard

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2020

|

z. 92 [300]

53--64

PL

Koła zębate przekładni lotniczych cechuje wysoki współczynnik niezawodności, wymagany ze względu na obszar zastosowania, dynamiczny charakter pracy oraz przenoszoną moc. Podczas całego cyklu eksploatacyjnego powierzchnie boczne zębów oraz obszary ich podstaw są narażone na uszkodzenia związane z różnymi stanami naprężeń występującymi w czasie zazębienia oraz okresie, kiedy poszczególne zęby kół współpracujących nie stykają się ze sobą. Koncentracja tych naprężeń, związana m.in. z dokładnością wykonania zębów, może prowadzić do różnego typu defektów, takich jak: „pitting”, zgniot, złom, uszkodzenia interferencyjne, wytarcia, wydarcia, odpryski, zatarcia czy przegrzania. W związku z tym koła zębate są poddawane m.in. badaniom naprężeń własnych metodą dyfrakcji rentgenowskiej, dla której procedura wykonania pomiarów oraz przygotowania materiału badawczego jest problematyczna ze względu na ograniczony lub niemożliwy bezpośredni dostęp do wymaganych obszarów pomiarowych. W niniejszym artykule opisano dwie metody przygotowania próbek do badań naprężeń własnych z zastosowaniem dyfraktometru rentgenowskiego wyposażonego w lampę chromową. Zakresem badań objęto: polerowanie elektrolityczne oraz cięcie elektroerozyjne. Przygotowane próbki kół zębatych, reprezentujące rozważane metody, poddano serii pomiarów na stanowisku badawczym, a otrzymane wartości naprężeń, reprezentujące ich stany w warstwie wierzchniej, poddano analizie. Porównano wpływ obydwu metod przygotowania kół zębatych na wartość naprężeń własnych warstwy wierzchniej zębów koła zębatego oraz wykazano, że rodzaj obróbki stosowanej podczas przygotowania próbek ma wpływ na wartości pomiarów naprężeń własnych.

9

Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownic pionowej i poziomej na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej - etap drugi badań

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Urbanik Tomasz

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 1

48--58

PL

W artykule przedstawiono wyniki drugiego etapu prac nad wpływem kształtu rolek prostownic na stan naprężeń własnych w szynach prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu prostowania szyn z zastosowaniem nowego kalibrowania rolek prostownicy pionowej oraz poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po prostowaniu w kolejnych rolkach obu prostownic, a także pomiary naprężeń własnych w szynach po operacji prostowania w warunkach przemysłowych. Badania wykonano na szynach typu 60E1 w gatunku R260. Uzyskano zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi symetrii stopki szyny, aż do średnich wartości 32 MPa tj. o ponad czterokrotnie mniej w stosunku do poziomu osiąganego przy użyciu tradycyjnej technologii.

EN

The paper presents the results of the second stage of work on the influence of the shape of straightening rollers on the state of residual stresses in rails, conducted as part of a project co-financed by the National Centre for Research and Development. The tests included numerical simulations of the rail straightening process using a new roll pass design of vertical and horizontal straightener rollers, determination of stress distribution maps in the rail after straightening in successive rollers of both straightening machines, as well as measurement of residual stresses in the rails after straightening operation in industrial conditions. The tests were carried out on R260 grade 60E1 rails. The reduction of tensile residual stresses in the centre of symmetry axis of the rail foot was obtained up to an average level of 32 MPa, i.e. by more than four times less in relation to the level achieved using traditional technology.

10

Naprężenia własne w tytanie G4 przed i po obróbce plastycznej w podwyższonej temperaturze oraz kulowaniu określane metodą sin2ψ

Jeleńkowski Jerzy, Zdunek Joanna, Nawrocki Piotr, Mońka Grzegorz

Inżynieria Powierzchni

|

2020

|

nr 1-2

31--37

PL

W artykule przedstawiono ocenę stanu makroskopowych naprężeń własnych w tytanie, gatunku G4, wyznaczonych metodą rentgenograficzną sin2ψ. Porównywano wartości naprężeń zmierzone w materiale wyjściowym i w próbkach o sub/mikrostrukturze otrzymanej po obróbce plastycznej w plastomerze Gleeble, przy: temperaturze 875 K, zoptymalizowanym odkształceniu ε i prędkości odkształcenia έ. Po kulowaniu, niezależnie od zróżnicowania struktury, chropowatość polerowanych powierzchni próbek zwiększyła się niekiedy nawet ok. 10-krotnie. Niewielkie różnice wystąpiły w twardości, większej w bardziej plastycznej sub/mikrostrukturze, co też znalazło odzwierciedlenie i w wielkości naprężeń własnych.

EN

The article presents the assessment of the macroscopic residual stresses in titanium, grade G4, determined by the sin2ψ X-ray method. The values of stresses measured in the source material and in samples of sub/microstructure obtained after plastic processing in the Gleeble plastometer at the temperature 875 K, optimized strain ε and strain velocity έ were compared. After shot peening, regardless of the structure diversity, the roughness of the polished surfaces of the samples sometimes increased even about 10 times. Small differences occurred in hardness, higher in the more plastic sub/microstructure, which was also reflected in the magnitude of internal stresses.

11

Residual stress distribution in Cu-4.3%Sn alloys fabricated by selective laser melting (SLM)

Bunsch Adam, Ventura Anthony P., Cunningham Ross, Misiolek Wojciech Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2020

|

Vol. 41, nr 1

10--17

EN

This paper is focused on the investigations of the residual stresses present in SLM Cu-4.3%Sn alloys, which were fabricated by the SLM process. The source Cu-4.3%Sn powder was analyzed for basic characteristics, and then the residual stress state was determined for 3D printed samples with different geometries before and after heat treatments. Stress measurements were performed using the X-ray diffraction ꞷ-sin2ψ method. Nonhomogeneous residual stresses were found to be present within SLM Cu-4.3%Sn alloys samples. Biaxial tensile stress was revealed in the interior of as-printed cube samples and it was reduced by annealing, whereas thin strip samples contained biaxial compressive stresses and after annealing the stress became more equi-biaxial but it was not reduced to zero near the sample surface. The results suggest how residual stresses are distributed within the copper SLM alloys with a simple shape. More complex geometries are expected to have correspondingly more complicated stress states. The performed investigation provides insight in to the residual stress distribution in copper alloys fabricated via SLM, which have not been widely studied yet. Application of the ꞷ-sin2ψ technique to the SLM process was analyzed and it was found that the methodology of utilizing the ꞷ-sin2ψ can be widely applied using standard X-ray diffraction facilities to study residual stresses within the additively manufactured metal alloy parts.

PL

Celem pracy było ustalenie stanu naprężeń własnych w stopach Cu-4,3%Sn wytwarzanych metodą selektywnego stapiania laserowego (SLM). Wyniki pomiaru naprężeń zostały skorelowane z uprzednio zmierzonymi właściwościami mechanicznymi i mikrostrukturą. W ramach pracy oceniono, czy zastosowany proszek ze stopu Cu-4,3%Sn spełnia oczekiwania stawiane materiałom na wyroby uzyskiwane techniką SLM oraz sprawdzono, czy metoda dyfrakcyjna ꞷ-sin2ψ jest odpowiednią metodą do pomiarów naprężeń szczątkowych w wyrobach ze stopu miedzi wykonanych metodą SLM.

12

Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownic pionowej i poziomej na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – trzeci etap badań

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Dzierżawczyk Tomasz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2020

|

Vol. 87, nr 9

225--232

PL

W artykule przedstawiono wyniki trzeciego etapu prac nad wpływem nowego kalibrowania rolek prostownic na stan naprężeń własnych w szynach kolejowych prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu prostowania szyn z zastosowaniem innowacyjnego kształtu rolek prostownicy pionowej oraz poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po prostowaniu w kolejnych rolkach obu prostownic, a także pomiary naprężeń własnych w szynach po operacji prostowania w warunkach przemysłowych. Badania przeprowadzono na szynach o długości 120 metrów typu 60E1 w gatunku stali R260. Uzyskano znaczące zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi symetrii stopki szyny oraz w główce szyny w stosunku do poziomu określonego w normie EN 13674-1.

EN

In this paper the results of the third stage of works on the influence of the shape of straightening rollers on the state of residual stresses in railway rails conducted as part of a project co-financed by the National Centre for Research and Development are presented. The performed tests included numerical simulations of the straightening process of rails using a new roll pass design of vertical and horizontal straightener rollers, determination of stress distribution maps in the rail after straightening in successive rollers of both straightening machines, as well as measurements of residual stresses in rails after straightening operation in industrial conditions. The tests were carried out on 120 meters long rails type 60E1 in the R260 steel grade. Obtained the significant reduction of tensile residual stresses in the centre of symmetry axis of the rail foot as well as of the rail head in relation to the level specified in the standard EN 13674-1.

13

Effects of CO2 and Nd:YAG laser remelting of the Ti6Al4V alloy on the surface quality and residual stresses

Jażdżewska M.

Advances in Materials Science

|

2020

|

Vol. 20, nr 1(63)

82--90

EN

The titanium alloys are materials susceptible to tribological wear and the laser treatment can be applied in surface treatment processes to obtain for example higher hardness level. From the other side, it is important to take into consideration, that hardness increase that can be connected with cracks . The aim of this research was to investigate the effects of different lasers and the process parameters on the form and level of residual stresses in the Ti6Al4V alloy, which determine the initiation and propagation of cracking. Two lasers were used, the CO2 and Nd:YAG lasers. The specimens were remelted in liquid nitrogen, water or calm air at different pre-heating temperature. The different laser power and scan rates were applied. The increase in energy density increased the number of cracks, the change of an environment and pre-heating affected alo the surface cracking. The cracks observed after remelting with Nd:YAG laser were longer than those observed after treatment with CO2 laser. The compressive stresses after the CO2 laser treatment, and tensile stresses after treatment with the Nd:YAG laser, were found. The appearance of cracks was attributed to an excessive energy density. The different distribution of heat energy inside and around the laser tracks was discussed as the origin of presence either tensile or compressive stresses in the alloy treated with different lasers.

14

Achievements in micromagnetic techniques of steel plastic stage evaluation

Campos M. F. de

Advances in Materials Science

|

2020

|

Vol. 20, nr 1(63)

16--55

EN

The investigation of plastic deformation and residual stress by non-destructive methods is a subject of large relevance for the industry. In this article, the difference between plastic and elastic deformation is discussed, as well as their effects on magnetic measurements, as hysteresis curve and Magnetic Barkhausen Noise. The residual stress data can be obtained with magnetic measurements and also by the hole drilling method and x-ray diffraction measurements. The residual stress level obtained by these three different methods is different, because these three techniques evaluate the sample in different depths. Effects of crystallographic texture on residual stress are also discussed. The magnetoelastic term should be included in micromagnetic methods for residual stress evaluation. It is discussed how the micromagnetic energy Hamiltonian should be expressed in order to evaluate elastic deformation. Plastic deformation can be accounted in micromagnetic models as a term that increases the coercive field in soft magnetic materials as the steels are.

15

The Effect of Residual Stress on the Load Bearing Capacity of PVD Coated Surfaces – Part 2

Chronowska-Przywara Kinga, Kot Marcin, Szczęch Marcin

Tribologia

|

2019

|

nr 5

43--49

EN

The article presents the results of modelling tests of the coating-substrate systems subjected to a contact load using a spherical diamond indenter with a 20 μm tip radius. Systems with 1 to 5 μm thick CrN coatings deposited on X5CrNi18-10 austenitic steel substrate were analysed. Systems without residual stress as well as with introduced 2 and 5 GPa compressive residual stresses were analysed. The article presents the effect of coating thickness on substrate deformations at load range up to 1 and 3 N. The evolution of maximum radial stress in the substrate and the range of substrate plastic deformation for the assumed coating thicknesses were also analysed. Modelling results showed a strong relation between maximum critical force and relative coating thickness. The maximum radial stresses in the substrate in a case of systems with a thin 1 μm coating are much smaller than for thicker 5 μm coating, referring to the relative coating thickness. However, the analysis of substrate yielding showed that, for thin 1 and 2 μm coatings, substrates deform plastically at 0.01 and 0.03 N, respectively, while the 5 μm coating prevent plastic deformations up to load 0.32N.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań modelowania układów powłoka–podłoże poddanych obciążeniu działającego w styku skoncentrowanym przy użyciu diamentowego wgłębnika o promieniu zaokrąglenia 20 μm. Analizowano układy z powłokami CrN w zakresie od 1 do 5 μm nałożone na stal austenityczną X5CrNi18-10. Modelowano układy bez naprężeń własnych oraz układy z wprowadzonymi ściskającymi naprężeniami własnymi 2 i 5 GPa. W artykule przedstawiono ewolucje wpływu grubości powłok na deformacje podłoża w zakresie obciążenia do 1 i 3 N. Analizowano również przebieg maksymalnych naprężeń promieniowych w podłożu oraz zakres odkształceń plastycznych podłoża dla założonych grubości powłok i zakresu sił. Wyniki modelowania wykazały dużą zależność pomiędzy maksymalną siłą krytyczną, a względną grubością powłoki. Maksymalne naprężenia promieniowe w podłożu w układach z cienką powłoką 1 μm są znacznie mniejsze niż w przypadku układów z powłoką o grubości 5 μm, odnosząc wyniki do względnej grubości powłoki. Natomiast analiza odkształceń plastycznych podłoża badanych układów wykazała, że podłoże w układach z cienkimi powłokami 1 i 2 μm odkształcają się plastycznie już przy sile 0,01 i 0,03 N. Wzrost siły, przy której dochodzi do odkształceń plastycznych podłoża, widoczny jest w przypadku zmieniającej się grubości zastosowanej powłoki. I tak w przypadku układu z powłoką 5 μm pierwsze odkształcenia plastyczne zaczynają pojawiać się dopiero przy sile 0,32 N.

16

The influence of vibratory shot peening on the selected properties of the surface layer elements made of cast iron

Zaleski Kazimierz, Skoczylas Agnieszka

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 11

739--741

EN

The results of experimental investigations influence of vibratory shot peening on surface roughness and residual stress of spheroidal graphite cast iron objects were presented. The surfaces before vibratory shot peening were milled using different feed. After vibratory shot peening surface roughness Ra = 0.7÷0.9 μm was obtained and in surface layer compressive residual stress, with the maximum (absolute) value from 170 MPa to 330 MPa at a depth 0.4÷0.7 mm have been formed. For accepted vibratory shot peening condition it was recommended to use time of about 8 minutes.

PL

Przedstawiono wyniki badania wpływu czasu nagniatania wibracyjnego elementów z żeliwa sferoidalnego na chropowatość powierzchni i rozkład naprężeń własnych w warstwie wierzchniej nagniatanych przedmiotów. Powierzchnie przewidziane do nagniatania frezowano z posuwem o różnej wartości. W wyniku nagniatania uzyskano chropowatość powierzchni w granicach Ra = 0,7÷0,9 μm, a w warstwie wierzchniej ukształtowano ściskające naprężenia własne o maksymalnej (bezwzględnej) wartości od 170 MPa do 330 MPa na głębokości 0,4÷0,7 mm. Dla przyjętych warunków nagniatania zalecono stosowanie czasu nagniatania ok. 8 min.

17

Pomiary naprężeń własnych tytanu Ti6Al4V po procesach kulowania na potrzeby inżynierii biomedycznej

Bańczerowski Jakub, Mońka Grzegorz, Skalski Konstanty

Inżynieria Powierzchni

|

2019

|

nr 4

10--17

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów naprężeń własnych odpowiednio przygotowanych próbek tytanu Grade 5 (Ti6Al4V). Próbki były uprzednio kulowane śrutem stalowym o średnicach 0,6 mm, i 1,2 mm i twardości 640 HV. Przeprowadzono pomiary naprężeń własnych metodą Waismana-Philipsa polegającą na pomiarze strzałki ugięcia próbki w próbie trawienia stopu tytanu Ti6Al4V w roztworze kwasu fluorowodorowego (HF) i siarkowego (H2SO4). Badanie przeprowadzono na stanowisku zaprojektowanym i wykonanym wcześniej w Instytucie Mechaniki Precyzyjnej (IMP). W celu oceny wpływu parametrów procesu kulowania na próbki wykonano pomiary chropowatości ich powierzchni przed trawieniem. Wyznaczenie wartości i rozkładów naprężeń własnych sprowadza się, jak nadmieniono, do określenia zmian krzywizny w funkcji zmian grubości badanej próbki, a następnie wykonaniu niezbędnych obliczeń. Wyniki pomiaru przemieszczeń w funkcji czasu oraz grubości próbek uzyskane po trawieniu posłużyły do wyznaczenia wartości naprężeń własnych w funkcji odległości od powierzchni próbki. Obliczenia wykonano przy pomocy programu NWW 11.

EN

The paper presents results of measurements of residual stresses of the properly prepared Grade 5 titanium (Ti6Al4V) samples. The samples previously underwent the process of shot-peening with steel shots with 0.6 mm, and 1.2 mm in diameter and 640 HV hardness. Measurements of residual stresses were carried out using the Waismman-Philips method consisting in measuring the sample deflection arrow in the etching test of Ti6Al4V titanium alloy in the solution of hydrofluoric acid (HF) and sulfuric acid (H2SO4). Tests were carried out on the stand designed and constructed earlier at the Institute of Precision Mechanics (IMP). In order to assess the impact of the shot-peening process parameters on the samples, roughness measurements of the surface before etching were carried out. Determining the values and distributions of the residual stresses is reduced, as mentioned, to determining the changes in curvature as a function of changes in the thickness of the sample tested, and then conducting the necessary calculations. The results of the measurement of displacements as a function of time and thickness of the samples obtained after etching were used to determine the value of residual stresses as a function of distance from the sample surface. Calculations were conducted with using the NWW.11 program.

18

Influence of short-term fluidised bed nitriding upon mechanical proprieties and pitting corrosion resistance of 41CrAlMo structural steel

Żółciak Tadeusz, Łataś Zbigniew

Inżynieria Powierzchni

|

2019

|

nr 2

48--55

EN

The study investigated the influence of short-term nitriding conditions upon the strength properties and pitting corrosion resistance of 41CrAlMo structural steel. The steel was fluidised bed nitrided in ammonia at temperatures of 480 and 570oC. The increase in layer thickness and/or nitrogen concentration was accompanied by the increase in compressive rest stresses up to a maximum of approx. -660MPa. The decrease of tensile strength Rm and the offset yield point R0,2 in all nitriding variants did not exceed10% in relation to the quenched and tempered sample. The decrease of the relative elongation A10 reached a maximum of 37%. In the bend test, with the increase of layer thickness and nitrogen concentration the offset yield point R0,2 increased by a maximum of approx 12%. Impact strength decreased with increasing layer thickness and nitrogen concentration up to 14%. After optimum nitriding, pitting corrosion resistance Rp9 = 500 h was achieved.

PL

W pracy badano wpływ warunków azotowania krótkookresowego na właściwości wytrzymałościowe i odporność na korozję wżerową stali konstrukcyjnej 41CrAlMo. Stal azotowano fluidalnie w amoniaku w temperaturach 480 i 570oC. Wzrostowi grubości warstwy i/lub stężenia azotu towarzyszył wzrost ściskających naprężeń własnych maksymalnie do ok. – 660 MPa. Spadek wytrzymałości na rozciąganie Rm i umownej granicy plastyczności R0,2 we wszystkich wariantach azotowania nie przekraczał 10% w stosunku do próbki ulepszanej cieplnie. Spadek wydłużenia względnego A10 osiągnął maksymalnie 37%. W próbie zginania wraz ze wzrostem grubości warstwy i stężenia azotu wzrastała umowna granica plastyczności R0,2, maksymalnie o ok. 12%. Udarność stali malała wraz ze wzrostem grubości warstwy i stężenia azotu maksymalnie do 14%. Po optymalnym azotowaniu uzyskano odporność na korozję wżerową Rp9 = 500 h.

19

Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownicy pionowej na poziom naprężeń własnych w szynie kolejowej

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysotskyy Valeriy, Radosz Mariusz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2019

|

Vol. 86, nr 10

319--323

PL

W artykule przedstawiono wyniki pierwszego etapu prac nad wpływem kształtu rolek prostownic na stan naprężeń własnych w szynach prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Wykonane badania obejmowały symulacje numeryczne procesu prostowania szyn z zastosowaniem nowego kalibrowania rolek prostownicy pionowej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po prostowaniu w kolejnych rolkach, pomiary naprężeń własnych w szynach po operacji prostowania w warunkach przemysłowych. Badania przeprowadzono na szynach typu 60E1 w gatunku R260. Uzyskano zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi symetrii stopki szyny o ponad 52% w stosunku do poziomu osiąganego.

EN

In this paper the results of the first stage of works on the influence of the shape of straightener rollers on the state of residual stresses in rails conducted as part of a project co-financed by the National Center for Research and Development are presented. The performed tests included numerical simulations of the straightening process of rails using a new roll pass design of vertical straightener rollers, determination of stress distribution maps in the rail after straightening in successive rolls, measurements of residual stresses in rails after straightening operation in industrial conditions. The tests were carried out on 60E1 rails in the R260 grade. The reduction of tensile residual stresses in the center of symmetry axis of the rail foot was obtained by over 52% in relation to the level achieved during straightening with the use of traditional rollers.

20

Estimation of residual stresses for multi-layer circumferential welds of oil and gas pipelines

Kychma Andrii, Predko Rostyslav

Diagnostyka

|

2019

|

Vol. 20, No. 4

11--18

EN

The article presents results of investigation of residual stresses for multi-layer circumferential welds of oil and gas pipelines. The research was carried out on a designed and manufactured testing equipment for the experimental determination of the stress state parameters in the zone of multi-layer welded joints of pipe segments with the external diameter of 1020 mm and the wall thicknesses of 9.5 mm, of 14 mm, and of 22 mm which were made of carbon steels of different quality (13G1S, 13G1SU, 17G1S and 17G1SU). Determination of residual stresses in the zone of multi-layered circumferential welds of pipe segments was carried out by means of the method by the electronic speckle-interferometry and by the method of magnetoelasticity. On the basic of analysis of the obtained graphic dependences, the recommendations for engineering practice are suggested.