Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological Properties and Surface Roughness of Printed Ti-6Al-4v/PE-UHMW Friction Pair Elements

Musiał Janusz, Zasińska Katarzyna, Ligaj Bogdan, Kałaczyński Tomasz, Dykha Oleksandr

Tribologia

|

2025

|

nr 1

29--36

EN

The article presents tribological research on the cooperation of a kinematic pair composed of metallic and polymer biomaterials. In the sample tests, a material widely used in orthopaedics and dentistry was used (the medical titanium alloy Ti-6Al-4V obtained both by traditional manufacturing methods, i.e. casting, and the additive manufacturing method SLM/DLMS (3D printing)) and a counter sample (high-density polyethylene PE-UHMW). The friction pair selected in this way was subjected to tribological tests on a PT-3 tribometer under specific operating conditions. After the tribological tests, the change in tribological parameters, i.e. the coefficient of friction or abrasive wear on the surfaces of the tested biomaterials, was evaluated. The obtained results also enabled the assessment of the changes occurring in the geometric structure of the surface of the Ti-6Al-4V/ PE-UHMW friction pair for titanium samples obtained via drawn rod and 3D printing.

PL

W artykule przedstawiono badania tribologiczne dotyczące współpracy pary kinematycznej złożonej z biomateriałów metalicznych i polimerowych. W badaniach na próbki zastosowano materiał szeroko stosowany w ortopedii i stomatologii – medyczny stop tytanu Ti-6Al-4V otrzymany tradycyjną metodą wytwarzania, tj. odlewaniem oraz addytywną metodą wytwarzania SLM/DLMS (druku 3D), zaś na przeciwpróbkę – polietylen o wysokiej gęstości PE-UHMW. Tak dobraną parę cierną poddano badaniom tribologicznym na tribometrze PT-3 w określonych warunkach eksploatacyjnych. Po przeprowadzonych badaniach tribologicznych ocenie poddano zmianę parametrów tribologicznych, tj. współczynnik tarcia czy zużycia ściernego na powierzchniach badanych biomateriałów. Otrzymane wyniki pozwoliły również na ocenę zmian zachodzących w strukturze geometrycznej powierzchni pary ciernej Ti-6Al-4V/PE-UHMW dla próbek tytanowych otrzymanych w postaci pręta litego oraz druku 3D.

2

Application of the Tensile Bending Test to Determine the Tribological Behavior of DC01 Steel Sheets

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof, Trzepieciński Tomasz, Zielińska-Szwajka Joanna, Barlak Marek

Tribologia

|

2025

|

nr 1

67--76

EN

The article presents the results of the analysis of changes in the coefficient of friction occurring on the edge of the punch during sheet metal plastic processing. Experimental studies were conducted using the friction method in bending and stretching. A tribometer developed by the authors was used. The research material consisted of 0.8 mm thick DC01 low-carbon steel sheets. The evolution of changes in the coefficient of friction during friction tests was studied in dry friction conditions and lubrication of the sheet metal surface with S100 Plus and S300 oil (Naftochem). Countersamples made of 145Cr6 tool steel, and additionally modified by applying anti-wear coatings were used. The obtained results showed that the coefficient of friction depended on the coating used, and the nature of this change depended on the friction conditions. In the analyzed friction conditions, a decrease in the values of the Sa and Ssk parameters was observed, and an increase in the Sku parameter in relation to the sheet metal in the delivery state.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy zmian współczynnika tarcia zachodzących na krawędzi stempla w procesach obróbki plastycznej blachy. Badania eksperymentalne przeprowadzono metodą tarcia przy zginaniu i rozciąganiu. Zastosowano opracowany przez autorów tribometer. Materiał badawczy stanowiły blachy ze stali niskowęglowej DC01 o grubości 0,8 mm. Badano ewolucję zmian współczynnika tarcia podczas badań tarcia w warunkach tarcia suchego i smarowania powierzchni blachy olejem S100 Plus i S300 (Naftochem). Zastosowano przeciwpróbki wykonane ze stali narzędziowej 145Cr6, które zostały dodatkowo zmodyfikowane poprzez naniesienie powłok przeciwzużyciowych. Uzyskane wyniki wykazały zależność wartości współczynnika tarcia od zastosowanej powłoki, a charakter tej zmiany zależy od warunków tarcia. W analizowanych warunkach tarcia zaobserwowano zmniejszenie wartości parametrów Sa i Ssk oraz zwiększenie parametru Sku w stosunku do blachy w stanie dostawy.

3

Analysis of Connecting Rod Bearing Wear

Sienkiewicz Judyta, Lipiński Hubert

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2025

|

Vol. 16, Nr 2 (60)

27--44

EN

This paper analyses the wear mechanisms occurring in connecting rod bearings, which are exposed to various mechanical failures, such as incorrect assembly, high loads, extreme temperatures, unsuitable operating conditions, or loss of lubrication. The investigation was conducted on previously collected post-service samples, each evaluated for factors contributing to their wear or damage. The samples came from eight engines belonging to two groups – four- and six-cylinder BMW units installed in vehicles produced during the same time period. Advanced research techniques, such as optical microscopy, surface profilometry, and hardness measurements, were employed for the bearing analysis. Several wear mechanisms were identified, including sliding wear, fatigue wear (characterised by visible cracks and material pull-out), surface discolouration, as well as two-body and three-body abrasive wear (evidenced by friction marks). The research enabled a detailed characterisation of bearing wear mechanisms and improved understanding of the factors influencing their durability under various operating conditions.

PL

W niniejszej pracy przeprowadzono analizę mechanizmów zużycia występujących w panewkach korbowodowych, które są narażone na różnorodne awarie inżynieryjne, takie jak nieprawidłowy montaż, duże obciążenia, ekstremalne temperatury, nieodpowiednie warunki pracy czy utrata smarności. Badania przeprowadzono na wcześniej zgromadzonych próbkach po eksploatacji, z których każda została poddana ocenie pod kątem czynników przyczyniających się do jej zużycia lub uszkodzenia. Próbki pochodziły z ośmiu egzemplarzy silników dwóch grup – cztero- i sześciocylindrowych jednostek BMW, montowanych w pojazdach produkowanych w zbliżonym okresie. Do analizy panewek wykorzystano zaawansowane techniki badawcze, takie jak mikroskopia optyczna, profilometria powierzchni oraz pomiary twardości. Zidentyfikowano różne mechanizmy zużycia, w tym zużycie ślizgowe, zużycie zmęczeniowe z widocznymi pęknięciami i wyrwanym materiałem, przebarwienia powierzchni oraz zużycie ścierne o charakterze dwu- i trójpłaszczyznowym (ślady tarcia). Przeprowadzone badania pozwoliły na scharakteryzowanie mechanizmów zużycia panewek oraz zrozumienie czynników wpływających na ich trwałość w różnych warunkach eksploatacyjnych

4

Corrosion resistance of masking coating systems used in military technology

Michalski Marek, Łabęcka Paulina, Kozieł Tomasz

Ochrona przed Korozją

|

2025

|

nr 5

138--143

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych systemów powłokowych do zastosowań militarnych. Ocenę właściwości przeprowadzono na podstawie badań przyspieszonego starzenia w komorze solnej oraz badań odporności korozyjnej metodą potencjodynamiczną i impedancyjną. Badania przeprowadzono dla maskujących dwuwarstwowych systemów powłokowych wykonanych w trzech wariantach: system powłokowy (SP1), system powłokowy modyfikowany nanorurkami węglowymi (SP2) i system powłokowy modyfikowany mikrosferami szklanymi (SP3). Analiza uzyskanych wyników wykazała, że systemy powłokowe charakteryzowały się podobną odpornością korozyjną. System SP3 charakteryzował się najmniejszym rozwarstwieniem i korozją wokół zarysowania.

EN

The results of experimental tests of coating systems for military applications were presented. The assessment of properties was carried out on the basis of accelerated ageing tests in a salt spray chamber and in corrosion resistance tests using the potentiodynamic method and impedance studies. The tests were carried out for masking twolayer coating systems made in three variants: coating system (SP1), coating system modified with carbon nanotubes (SP2) and coating system modified with glass microspheres (SP3). Analysis of the results showed that the above coating systems were characterized by similar corrosion resistance. The SP3 system was characterized by the smallest delamination and corrosion around the scratch

5

Analysis of the influence of the dressing feed rate of a grinding wheel with sintered corundum on the surface roughness of AMS6308 steel after carburising in plunge grinding

Habrat Witold, Sałata Marcin, Ordon Tomasz

Mechanik

|

2025

|

R. 98, nr 8-9

6--9

EN

The influence of the grinding wheel dressing speed on the surface roughness of AMS6308 steel after carburising during plunge grinding was investigated. A single-grain CVD diamond dresser and a grinding wheel with a 50% admixture of sintered corundum were applied. An increase in the dressing feed rate resulted in an increase in the surface roughness parameters after grinding.

PL

Badano wpływ prędkości obciągania ściernicy na chropowatość szlifowanej powierzchni stali AMS6308 po nawęglaniu podczas szlifowania wgłębnego. Zastosowano jednoziarnisty obciągacz słupkowy z diamentu CVD oraz ściernicę z 50% domieszką korundu spiekanego. Wzrost posuwu obciągania powodował wzrost parametrów chropowatości powierzchni po szlifowaniu.

6

The influence of PCBN inserts microgeometry on cutting forces, surface roughness, and tool wear when milling Inconel 718

Szpunar Marcin, Zwolak Marek, Ostrowski Robert

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2025

|

Vol. 42, nr 1

121--133

EN

This study investigates the effect of cutting edge microgeometry on the milling of Inconel 718, a superalloy widely used in aircraft engine components. Face milling tests were conducted using a Ø63 mm tool with unevenly distributed polycrystalline cubic boron nitride (PCBN) inserts, comparing inserts with a chamfered cutting edge (15° × 0.2 mm) and sharp cutting edges. The experiments examined cutting forces, surface roughness (parameters Ra and Rz), and tool wear at various cutting speeds (80–300 m/min). The results revealed that sharp inserts generated lower cutting forces compared to chamfered inserts, with the axial force being the greatest component for chamfered tools and the lowest for sharp ones. The dominant tool wear mechanism for both insert types was chipping; however, sharp inserts also exhibited built–up edge formation and, in one case, a significantly deeper crater compared to chamfered inserts which showed smaller crater depths. The study concludes that the cutting edge microgeometry significantly influences the machining performance in terms of cutting forces, surface quality, and tool wear when milling Inconel 718.

PL

W niniejszym badaniu zbadano wpływ mikrogeometrii ostrza na proces frezowania Inconelu 718, stopu wysokotemperaturowego powszechnie stosowanego w komponentach silników lotniczych. Przeprowadzono testy frezowania czołowego za pomocą narzędzia o średnicy Ø63 mm z nierównomiernie rozmieszczonymi płytkami PCBN, porównując płytki z fazowanym ostrzem (15° × 0.2 mm) i ostrymi krawędziami skrawającymi. Eksperymenty dotyczyły analizy sił skrawania, chropowatości powierzchni (parametry Ra i Rz) oraz zużycia narzędzia przy różnych prędkościach skrawania (80–300 m/min). Na podstawie wyników stwierdzono, że frezowanie z użyciem frezów ostrych generowało niższe siły skrawania w porównaniu do frezów z fazką, przy czym osiowa siła skrawania była największą składową dla narzędzi z fazką, a najmniejszą dla narzędzi ostrych. Dominującym mechanizmem zużycia narzędzia dla obu typów płytek było wykruszanie; jednakże frezy ostre wykazywały również tworzenie się narostu oraz, w jednym przypadku, znacznie głębszy krater w porównaniu do frezów z fazką, które charakteryzowały się mniejszymi głębokościami kraterów. Wyniki badań dowiodły, że mikrogeometria ostrza znacząco wpływa na parametry obróbki pod względem sił skrawania, jakości powierzchni i zużycia narzędzia podczas frezowania Inconelu 718.

7

Quality and efficiency analysis of edge preparation in S355J2N steel for welding applications

Kawiak Michał, Sajek Adam

Advances in Materials Science

|

2025

|

Vol. 25, nr 2(84)

17--35

EN

The process of edge preparation for welding plays a crucial role in ensuring the quality of welded structures, affecting both their mechanical properties and overall economic efficiency. The aim of this article is to present a comparative analysis of traditional oxy-fuel cutting and modern milling methods for edge preparation of S355J2N low-alloy steel, focusing on surface quality, microstructural changes, as well as economic aspects. The study was conducted on plates with thicknesses ranging from 8 to 20 mm, using bevel angles of 30° and 45°. Both straight and curved beveled edges were investigated, utilizing a self-propelled OMCA 900 beveling machine, Gerima MMB 400B and SMA 60 BER milling machines, and a PERUN PC-211A/Y11 gas torch. Surface roughness measurements, macroscopic analysis of the edges, and HV1 microhardness testing were performed. Operation times were recorded to enable a cost analysis. The results demonstrated that milling significantly reduces edge roughness—Ra values decreased by a factor of 6 to 10 compared to oxy-fuel cutting. In the case of oxy-fuel cutting, a heat-affected zone approximately 2–3 mm thick and localized surface hardening up to 250–450 HV1 were observed, while milling did not cause changes in hardness. Cost analysis showed that under Polish labor rates, the total beveling costs were comparable for both methods (approximately 2 EUR/m), whereas under average EU labor rates, milling became the more economically viable solution.

8

Innovative approach to ensuring the quality of gas turbine engine parts produced by selective laser sintering for UAV

Vyshnepolskyi Yevhen, Pavlenko Dmytro, Tumarchenko Larysa

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2024

|

z. 124

243--260

EN

The research objects are gas turbine engines parts, manufactured using an innovative method of additive manufacturing - selective laser sintering. The main problem solved in this work is the low quality of the surface layer and the residual porosity of the parts obtained by this method, which significantly limits their operational characteristics and durability. As a result of the experimental studies, rational operating parameters of diamond smoothing were established. This allowed to significantly improve the surface quality and increase the operational characteristics of parts made of heat-resistant alloys INCONEL 718 and an intermetallic alloy based on titanium aluminide OX45-3ODS. The effectiveness of diamond smoothing is explained by local plastic deformation and compaction of the surface layer of parts under the influence of high contact pressures and temperatures. This leads to a significant reduction in surface roughness, an increase in the surface hardness due to strain hardening and a significant reduction in the size and number of residual pores. A characteristic feature of the obtained results is the ability to control the quality parameters of the surface layer by varying the diamond smoothing operating parameters - smoothing force, feed, radius, and geometry of the smoother's working part. The established regularities of the smoothing operating parameters have an impact on the quality characteristics of the surface. This information can be utilized in the development of highly efficient technological processes for the production and restoration of gas turbine engines, critical components of unmanned aerial vehicles, obtained through selective laser sintering. Implementing the elaborated technological recommendations will permit broadening the range of goods produced by additive manufacturing and enhancing their capacity and dependability during operation under conditions of cyclical loads and extreme temperatures.

9

Impact Analysis of Surface Roughness of the Plate-Plate Measuring System on Resistance Torque in Interaction with Mr Fluid

Stępień Barbara, Horak Wojciech

Tribologia

|

2024

|

nr 1

117--125

EN

Magnetorheological (MR) fluids are complex suspensions of magnetic particles in a non-magnetic carrier fluid. They exhibit ‘smart’ properties that enable them to change their rheological parameters in response to a change in the external magnetic field applied. This behavior is used in some engineering solutions, e.g. MR clutches or brakes. For such systems to work correctly, the resistance torque achieved by contact with the MR fluid must be properly determined. This paper demonstrates how surface roughness of a contact surface between the solid and the MR fluid affects the resistance torque value. Measurements were made on a dedicated rotational rheometer using a shear mode fluid, most closely replicating the way MR clutches and brakes work. Plate-plate geometry was used, in standard design, and modified by pasting sandpaper with different grit levels. The tests have shown that the roughness of the mating surface affects the resistance torque results.

PL

Ciecze magnetoreologiczne (MR) to złożone zawiesiny cząstek magnetycznych w niemagnetycznej cieczy nośnej. Wykazują one właściwości „inteligentne”, dzięki którym wraz ze zmianą oddziałującego pola magnetycznego mogą zmieniać swoje parametry reologiczne. Takie zachowanie jest wykorzystywane w niektórych rozwiązaniach inżynierskich, np. sprzęgłach lub hamulcach MR. W tych układach krytyczne dla ich poprawnej pracy jest właściwe określenie uzyskiwanego momentu oporu ruchu spowodowanego kontaktem z cieczą MR. W pracy zaprezentowano, jak chropowatość powierzchni ciała stałego w styku z cieczą MR wpływa na uzyskiwaną wartość momentu oporu ruchu. Pomiary przeprowadzono na reometrze rotacyjnym na cieczy dedykowanej do pracy w trybie ścinania, najlepiej odwzorowując sposób pracy sprzęgieł i hamulców MR. Wykorzystano geometrię płytka–płytka w standardowym wykonaniu oraz zmodyfikowanym poprzez naklejanie papierów ściernych o różniej gradacji. Przeprowadzone badania wykazały, że chropowatość powierzchni współpracującej ma wpływ na uzyskiwane wyniki momentu oporu ruchu.

10

Analysis of Surface Roughness of Refrigeration Compressor Friction Nodes Due to Insufficient Lubrication

Górny Kasper, Stachowiak Arkadiusz, Tyczewski Przemysław, Zwierzycki Wiesław

Tribologia

|

2024

|

nr 2

21--30

EN

The article presents an attempt to evaluate the roughness profiles of the components of the friction nodes in refrigeration compressors due to insufficient lubrication. The damaging impact on the compressor operation under various unfavorable operating conditions, including with little or no lubricant at all, was analyzed for a real refrigeration system using a dedicated test stand. The Embraco Aspera NE9213GK refrigeration compressor used was originally filled in by the manufacturer with a polyester lubricant; for the purpose of the study, the R407C lubricant was applied. An accelerated damage-controlled procedure was carried out on the compressor by reducing the amount of lubricant in subsequent operating cycles of the system. The amount of oil was adjusted by removing lubricant during shutdown periods using a dedicated spigot in the body of the semi-hermetic compressor casing. The testing continued until the refrigeration compressor seized up. The test stand was used to analyze electrical power measurements at the time of intentional damage to the compressor caused as a result of forced absence of lubrication. Additionally, the authors analyzed surface roughness profiles of the compressor sliding elements prone to wear, including crankshaft journals, piston surface, and a cylinder surface.

PL

W artykule przedstawiono próbę oceny profili chropowatości elementów węzłów tarcia sprężarek chłodniczych wskutek niewystarczającego smarowania. Proces uszkodzenia rzeczywistej sprężarki zrealizowano na stanowisku na bazie rzeczywistego układu chłodniczego. Stanowisko umożliwia odzwierciedlanie różnych niekorzystnych warunków pracy instalacji, w tym pracę sprężarki w różnych ilościach oraz przy braku środka smarnego. Wykorzystana sprężarka chłodnicza Embraco Aspera NE9213GK została napełniona przez producenta poliestrowym środkiem smarnym, a rzeczywista instalacja czynnikiem chłodniczym R407C. Przeprowadzono przyspieszoną procedurę kontrolowanego uszkodzenia sprężarki przez zmniejszanie ilości środka smarnego w kolejnych cyklach pracy instalacji. Ilość oleju regulowano poprzez usuwanie środka smarnego podczas postoju za pomocą dedykowanego króćca w korpusie semihermetycznej obudowy sprężarki. Testy kontynuowano aż do zatarcia sprężarki chłodniczej. Wykonano analizę pomiaru mocy elektrycznej przez stanowisko badawcze podczas celowego uszkadzania sprężarki wskutek wymuszania efektu braku smarowania. Dodatkowo przeprowadzono analizę profili chropowatości powierzchni najczęściej zużywających się elementów ślizgowych sprężarki: czopów wału korbowego, powierzchni tłoka, powierzchni cylindra.

11

Właściwości warstwy wierzchniej wybranych stopów metali po cięciu laserem

Skoczylas Agnieszka

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2024

|

nr 3-4

31--40

EN

The article analyses the properties of the surface layer of the C45, X5CrNi18-10, 1.7218, 700MC steel elements after laser cutting, focusing on the stereometric and physical properties of the surface layer. The parameters of 2D and 3D surface roughness and microhardness of the surface layer on diagonal sections are analysed and imperfections are determined. Due to the occurrence of zones of different surface roughness on the surface of the cut elements, the roughness parameters Ra, Rpk and Rvk were measured in the “entrance zone” and “exit zone” of the laser beam. In the case of the C45 and X5CrNi18-10 steel samples, a large difference in the surface quality between the zones was found. For the elements made of the C45, 700 MC and 1.7218 steel, imperfections are located at the lower edge. In the case of all the engineering materials, an increase in microhardness was obtained, ranging from 11% to 137%, and the thickness of the heat affected zone ranged from 10 μm to 250 μm.

12

Wpływ wartości posuwu podczas cięcia laserem na chropowatość powierzchni przecięcia

Galon Marcin, Mikołajczyk Jarosław Robert

Obróbka Metalu

|

2024

|

nr 3

48--53

PL

W pracy przedstawiono badania mające na celu określenie wpływu wartości posuwu lasera na chropowatość powierzchni przecinanej. Stwierdzono, że parametr ten ma istotny wpływ na badaną cechę wyrobu. Zwiększenie wartości posuwu wpływa na zmniejszenie chropowatości powierzchni przecięcia. Określono korelację między parametrem chropowatości Ra oraz wartością posuwu.

EN

In the paper investigated aimed at determining the influence of the laser displacement speed on the roughness of the cross-sectional surface were presented. It was found that this parameter has a significant influence on the tested characteristic of the product. An increase in the feed value reduces the roughness of the cutting surface. The correlation between the roughness parameter Ra and the feed value P was determined.

13

Experimental investigation and machining analysis of Mg/TiC composites during EDM

Dash Dharmeswar, Devarajaiah Devarasiddappa, Dash Santosh Kumar, Samanta Sutanu, Rai Ram Naresh

Composites Theory and Practice

|

2024

|

R. 24, nr 1

9--16

EN

Electrical discharge machining (EDM) is one of the prominent non-conventional machining processes used to machine metal matrix composites. Mg/TiC composites are found in many industrial applications and conventional machining of the same is highly challenging. This paper aims to study the machinability analysis of Mg/TiC composites using EDM with pulseon time (Ton), pulse-off time (Toff) and input current (I) as the process variables with the material removal rate (MRR) and surface roughness (SR) as the performance measures. Stir cast Mg-alloy reinforced with TiC (0, 5, 10, 15 and 20) by weight was used as the workpiece. The EDM experiments were conducted as per L25 orthogonal array (OA) and the results were analyzed to study the effect of the process variables on MRR and SR. The parametric study showed that SR increases linearly with Ton and is attributed to larger craters produced at a higher pulse energy. MRR was also observed to grows with the rise in Ton as more material melts due to high-intensity pulses. As per the ANOVA results, Ton was found to be the most influential process variable affecting SR and MRR with a 79% and 34% contribution, respectively. Surface morphology investigations using SEM micrographs revealed the presence of globules and sphere-shaped metal deposits and were found responsible for increased SR.

14

A sustainable approach-based optimization of internal diamond burnishing operation

Van An-Le, Nguyen Truong-An, Dang Xuan-Ba, Nguyen Trung-Thanh

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 6

art. no. e151953

EN

The related work of the diamond burnishing processes focused on improvements in surface quality. The study aims to optimize burnishing factors, including the spraying distance of the nozzle (S), the inlet pressure of the cold air (I), and the quantity of the liquid CO2 (L) of the cool and cryogenic-assisted diamond burnishing operation for minimizing energy consumed (EC) and arithmetical mean surface height roughness (Sa). Burnishing responses are modelled based on the radial basis function network and full factorial data. The entropy method, improved grey wolf optimizer, non-dominated sorting genetic algorithm II, and technique for order of preference by similarity to the ideal solution were implemented to calculate the weights, produce solutions, and select the best outcome. As a result, the optimal data of the S, I, and L were 15.0 mm, 3.0 bar, and 11.0 L/min, respectively. The Sa and EC were reduced by 20.4% and 3.8%, respectively, at the optimality. The optimized outcomes could be employed to improve energy efficiency and machining quality for the internal diamond burnishing process. The optimizing technique could be used to solve complicated issues for different burnishing operations. The cool and cryogenic-assisted diamond burnishing process could be utilized for machining different internal holes.

15

The effects of cutting speed and change in cutting tool materials on surface roughness in bone-cutting procedures

Sawangsri W., Addepalli P., Ghani S.A.C.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2024

|

Vol. 126, nr 1

34--41

EN

Purpose: Surface roughness is a reliable indicator of bone cell damage in bone-cutting processes. This novel study investigates the effects of spindle speed, feed rate, and cutting tool materials on milling artificial bone specimens. Design/methodology/approach: Since bone cutting is an orthogonal cutting technique, bone machining was carried out using the milling process. As per the requirements of the objectives, four milling cuts were carried out across each workpiece using two different materials-based customized cutting tools, SS316 and ZrO2. The machining parameters used were 0.03 mm/tooth feed rate, 900 m/min and 1000 m/min cutting speed and 1.3 mm depth of cut. Surface roughness was measured in two parameters, Ra and Rz, for each machined cut from SS316 and novel ZrO2 tools. Findings: At 1000 m/mm, SS316-based cutting recorded a maximum cutting temperature of 39°C. With increased cutting speed, Ra values from both cutting tools were raised. While Rz values were unstable in 900 m/mm cuttings, they steadily increased with the rise in cutting speed. ZrO2-based cutting at 900 m/mm speed produced the maximum groove possible, measuring 9.487 mm, the closest to the tool's 9.5 mm diameter. Experiment results demonstrate that increasing cutting speed has little impact on Ra values, but it generates uniformity in Rz, which leads to minimal surface roughness. In conclusion, ZrO2-based cuttings have shown proper uniformity in Rz values against SS316. Research limitations/implications: Further experiments based on changes in cutting tool materials, cutting parameters, and types of cutting tools will provide enough data to introduce ceramic tools in bone-cutting procedures. Originality/value: The novelty of the study is the introduction of a customized ZrO2 ceramic-based cutting tool for bone-cutting procedures.

16

Effect of single-point incremental forming process parameters on roughness of the outer surface of conical drawpieces from cp titanium sheets

Szpunar Marcin, Ostrowski Robert, Dzierwa Andrzej

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

221--231

EN

With the widespread use of numerically controlled machine tools, single-point incremental forming (SPIF) process has enjoyed growing interest in the industry. This article presents the results of research on the influence of forming process parameters (step size, tool rotational speed, feed rate and forming strategy) on the roughness of the outer surface of conical drawpieces with a slope angle of 45° from commercially pure titanium sheets. The following variable process parameters were used: tool rotational speed varied from –600 to 600 rpm, feed rate varied from 500 to 2000 mm/min and step size varied from 0.1 to 0.5 mm. The SAE 75W85 synthetic gear oil was used as lubricant. Two basic roughness parameters were analyzed: the mean roughness Sa and the maximum height Sz. The influence of SPIF parameters on surface roughness was analysed using multi-layer artificial neural networks. It was found that reducing the feed rate with the climb strategy causes a decrease in the average roughness Sa. The opposite relationship was observed when forming according to the conventional strategy. At low tool feed rate (500 mm/min), reducing the step size caused an increase in the Sz parameter. At high tool feed rate (2000 mm/min), the effect of the step size is negligible.

PL

Wraz z upowszechnieniem obrabiarek sterowanych numerycznie, proces punktowego formowania przyrostowego cieszy się rosnącym zainteresowaniem w przemyśle. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów procesu formowania (krok narzędzia, prędkość obrotowa narzędzia, prędkość posuwu i strategia formowania) na chropowatość powierzchni zewnętrznej wytłoczek stożkowych kształtowanych z blach tytanowych o czystości technicznej. Przeanalizowano dwa podstawowe parametry chropowatości, średnią arytmetyczną wysokość powierzchni Sa i maksymalną wysokość powierzchni Sz. Wpływ parametrów procesu kształtowania przyrostowego na chropowatość powierzchni analizowano przy użyciu wielowarstwowych sztucznych sieci neuronowych. Stwierdzono, że zmniejszenie prędkości posuwu przy przeciwbieżnej strategii obróbki powoduje zmniejszenie średniej chropowatości Sa. Odwrotną zależność zaobserwowano podczas formowania według strategii współbieżnej. Przy małej prędkości posuwu narzędzia (500 mm/min) zmniejszenie wartości kroku narzędzia spowodowało wzrost parametru Sz. Przy dużej prędkości posuwu narzędzia (2000 mm/min) wpływ wartości kroku narzędzia jest pomijalny.

17

Effect of floating-plug drawing process parameters on surface finish of inner and outer surfaces of AISI 321 stainless steel thin-walled tubes

Żaba Krzysztof, Szpunar Marcin

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

27--37

EN

This article presents the results of the analysis of changes in the surface topography of AISI 321 (1.4541) thin-walled stainless steel tubes in single-pass Floating-Plug Drawing (FPD) process. Experimental tests were carried out with variable drawing speed (1, 2, 3, 4, 6, and 10 m/min) and different angles of floating plug (11.3°, 13° and 14°). Wisura DSO7010 (Fuchs Oil) lubricant was used in the experiments. Mean roughness Ra and ten point height of irregularities Rz were adopted as surface quality indicators. Roughness parameters were measured independently on the inner and outer surfaces of thin-walled tubes. Analysis of variance was used to analyse the relationship between process parameters (drawing speed and angle of floating plug) and surface roughness of tubes. A decrease in the values of both analyzed roughness parameters was observed as a result of the drawing process. The FPD process significantly improves the inner surface quality of AISI 321 thin-walled stainless steel tubes. The mean roughness value tends to increase with increasing drawing speed, while the angle of the floating-plug has no significant effect on the mean roughness Ra.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy zmian topografii powierzchni rur cienkościennych ze stali nierdzewnej AISI 321 po procesie ciągnienia na korku swobodnym. Badania eksperymentalne przeprowadzono w jednym przejściu, ze zmienną prędkością ciągnienia (1, 2, 3, 4, 6, and 10 m/min) oraz różnymi kątami β korka swobodnego (11.3°, 13° and 14°). W badaniach eksperymentalnych wykorzystano smar Wisura DSO7010 (Fuchs Oil). Jako wskaźniki jakości powierzchni przyjęto średnie arytmetyczne odchylenie rzędnych profilu Ra oraz wysokość chropowatości według 10 punktów Rz. Parametry chropowatości mierzono niezależnie na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni rur cienkościennych. Do analizy związków pomiędzy parametrami procesu ciągnienia (prędkość ciągnienia i kąt korka swobodnego) wykorzystano analizę wariancji. Zaobserwowano zmniejszenie wartości obydwu analizowanych parametrów chropowatości w wyniku procesu ciągnienia. Proces ciągnienia na korku swobodnym znacznie poprawia jakość wewnętrznej powierzchni cienkościennych rur ze stali nierdzewnej AISI 321. Zaobserwowano tendencję do zwiększania się parametru Ra wraz ze wzrostem prędkości ciągnienia, podczas gdy kąt β korka swobodnego nie miał znaczącego wpływu na średnią chropowatość Ra.

18

Application of categorical boosting to modelling the friction behaviour of DC05 steel sheets in strip drawing test

Szewczyk Marek, Szwajka Krzysztof, Najm Sherwan Mohammed, Mohammed Salwa O.

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 41, nr 1

69--78

EN

It is challenging to model the coefficient of friction, surface roughness, and related tribological processes during metal contact because of flattening, ploughing, and adhesion. It is important to choose the appropriate process parameters carefully when creating analytical models to overcome the challenges posed by complexity. This will ensure the production of sheet metal formed components that meets the required quality standards and is free from faults. This research analyses the impacts of nominal pressure, kinematic viscosity of lubricant, and lubricant pressure on the coefficient of friction and average roughness of DC05 deep-drawing steel sheets. The strip drawing test was used to determine the coefficient of friction. This work utilises the Categoric Boosting (CatBoost) machine learning algorithm created by Yandex to estimate the COF and surface roughness, intending to conduct a comprehensive investigation of process parameters. A Shapley decision plot exhibits the coefficient of friction prediction models via cumulative SHapley Additive exPlanations (SHAP) data. CatBoost has outstanding prediction accuracy, as seen by R2 values ranging from 0.955 to 0.894 for both the training and testing datasets for the COF, as well as 0.992 to 0.885 for surface roughness.

PL

Modelowanie współczynnika tarcia, chropowatości powierzchni i powiązanych procesów tribologicznych podczas kontaktu powierzchni blachy i narzędzi jest trudnym wyzwaniem ze względu na spłaszczanie, bruzdowanie i sczepianie nierówności powierzchni. Podczas tworzenia modeli analitycznych ważne jest, aby ostrożnie wybierać odpowiednie parametry procesu. Zapewni to produkcję elementów formowanych z blachy spełniających wymagane standardy jakościowe i pozbawione wad. W pracy analizowano wpływ ciśnienia nominalnego, lepkości kinematycznej smaru i ciśnienia smaru na współczynnik tarcia i średnią chropowatość powierzchni blach stalowych głęboko tłocznych DC05. Do wyznaczenia współczynnika tarcia wykorzystano test przeciągania pasa blachy. W pracy tej wykorzystano algorytm uczenia maszynowego CatBoost, stworzony przez firmę Yandex, w celu oszacowania wartości współczynnika tarcia ni chropowatości powierzchni. Przeprowadzono kompleksowe badania parametrów procesu tarcia. Modele przewidywania współczynnika tarcia na podstawie funkcji SHapley Additive exPlanations (SHAP)przedstawiono za pomocą wykresu decyzyjnego Shapleya. CatBoost charakteryzuje się wyjątkową dokładnością przewidywania potwierdzoną wartością R2 w zakresie od 0.955 do 0.894 zarówno w przypadku zbiorów danych uczących, jak i testowych dla współczynnika tarcia, a także od 0.992 do 0.885 w przypadku średniej chropowatości powierzchni.

19

Badanie płaskości oraz chropowatości powierzchni modeli cienkościennych wykonanych technologią przyrostową Fused Deposition Modeling

Zmarzły Paweł, Klamka Magdalena, Szwej Wiktoria, Wróblewska Eliza

Zarządzanie Przedsiębiorstwem

|

2023

|

Vol. 26, nr 2

27--32

EN

3D printing technologies are gaining popularity year by year. They allow for a significant improvement in the production of prototypes and utility models. In addition, 3D printing facilitates the production of thin-walled elements and complex shapes, which is difficult when using traditional manufacturing methods. It should be noted that the technological parameters of 3D printing, such as the printing orientation and the thickness of a single layer, are very important because they affect the printing time, material expenditure and the dimensional accuracy of the printed details. There are many types of 3D printers, the operating principle of which and the building material used are different. However, one of the most popular and available types of additive manufacturing is Fused Deposition Technology. Therefore, detailed studies of this technology are particularly desirable by economic entities. The article presents research aimed at assessing the influence of the print direction and the thickness of a single layer of a building material on the flatness deviation and the 3D surface roughness parameters. Special thin-walled models were designed and printed from PLA material using a printer named MakerBot Replicator+. The research results presented in the article showed that the direction of printing and the thickness of a single layer of building material in the Fused Deposition Modeling Technology affect the roughness parameters, flatness and printing time of the produced models.

20

Selection of materials for repairing punctures of metal skin of semi-monocoque structures using composite patches

Godzimirski Jan, Rośkowicz Marek, Barca Iga

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2023

|

nr 2

19--32

EN

For repairing punctures of skin of semi-monocoque structures under field conditions, simple methods are sought to guarantee the reliability of the repaired structure. Therefore, adhesive joints and composite materials are being increasingly used in repairs. During repairs using adhesion, an important aspect that affects the quality of the joint is the selection of the adhesive and the quality of surface preparation of the parts to be joined. This is necessary to get the right bond strength and durability of the joint in working environments characterized by extreme temperatures and exposure to chemicals and moisture. The purpose of the study was to select an adhesive with good strength properties for bonding AW2024T3 aluminum sheets to carbon and glass composites, and to analyze the effect of metal surface preparation on the strength of adhesive joints (grinding, sandblasting and chemical surface preparation). The tests were carried out on overlap (metal-composite) specimens. For selected adhesives, strength tests were also carried out on specimens replicating the repaired damage with a diameter of 20 mm of metal skin repaired by different methods, including composite patches and adhesive joints. The specimens were loaded in tension and loss of stability. The tests made it possible to determine the requirements for composite patches used for repairing upper and lower airframe wing skins.

PL

Do napraw przebić pokryć konstrukcji półskorupowych w warunkach polowych, poszukuje się prostych metod, które zagwarantują niezawodność naprawianej struktury. Dlatego coraz częściej w naprawach wykorzystuje się połączenia adhezyjne i materiały kompozytowe. Podczas napraw z zastosowaniem klejenia ważnym aspektem, który wpływa na jakość połączenia, jest dobór odpowiedniego kleju oraz jakość przygotowania powierzchni klejonych elementów. Jest to niezbędne do uzyskania odpowiedniej siły wiązania i trwałości połączenia w środowisku pracy, które cechują ekstremalne temperatury oraz narażenie na działanie chemikaliów i wilgoci. Celem badań był dobór kleju o dobrych właściwościach wytrzymałościowych do łączenia blach AW2024T3 z kompozytami węglowymi i szklanymi oraz analiza wpływu przygotowania powierzchni metalowych na wytrzymałość połączeń adhezyjnych (szlifowanie, piaskowanie i chemiczne przygotowanie powierzchni). Badania przeprowadzono na próbkach zakładkowych (metalowo-kompozytowych). Dla wybranych klejów wykonano również badania wytrzymałościowe próbek imitujących naprawione uszkodzenie o średnicy 20 mm pokrycia metalowego naprawianego różnymi metodami, w tym z zastosowaniem łat kompozytowych i połączeń adhezyjnych. Próbki obciążano na rozciąganie i utratę stateczności. Przeprowadzone badania pozwoliły określić wymagania dotyczące łat kompozytowych stosowanych do napraw górnych i dolnych pokryć skrzydeł płatowców.