The contents of the monthly No. 03/2018

STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki badań właściwości fizycznych i mechanicznych ceramiki o osnowie z Al₂O₃, Si₃N₄ z dodatkami faz o dobrej przewodności elektrycznej oraz ceramiki o osnowie z TiB₂. Określono gęstość, moduł Younga, twardość HV1 oraz przewodność elektryczną poszczególnych materiałów. Ceramiczne materiały kompozytowe z udziałem faz przewodzących zostały wytworzone z zastosowaniem urządzenia do spiekania metodą SPS (spark plasma sintering). Materiały odznaczające się dobrą przewodnością elektryczną kształtowano w procesie obróbki elektroerozyjnej EDM (electro discharge machining).

SŁOWA KLUCZOWE: materiały ceramiczne, spiekanie SPS, obróbka elektroerozyjna

ABSTRACT: Presented are the analysis of physical and mechanical properties of the Al₂O₃, SiC and Si₃N₄ matrix ceramics with additives of good electrical conductivity phases and TiB₂ matrix ceramics. The density, Young’s modulus, hardness HV1 and electrical conductivity of each material were investigated. Ceramic composite materials with the participation of the conductive phases have been produced using SPS (spark plasma sintering) method. Materials characterized by good electrical conductivity were shaped using EDM (electro discharge machining) method.

KEYWORDS: ceramic materials, SPS sintering, electro erosion machining

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.39

STRESZCZENIE: Opisano proces projektowania i wytwarzania w kołe naukowym AGH Space Systems bezdętkowych kół do łazika marsjańskiego, który startuje w konkursie University Rover Challange. Niektóre z podzespołów łazika są na tyle unikalne, że trzeba je wykonać od podstaw. Zaproponowano własny algorytm generowania wypełnienia. Przeprowadzono badania wytrzymałościowe (wytrzymałości na rozciąganie, zginanie i ściskanie) w celu wstępnej identyfikacji parametrów materiałowych. Ich wyniki wykorzystano w analizie wytrzymałościowej MES. Koła wykonano z dwóch polimerów w technologii przyrostowej fused filament fabrication (FFF) i zamontowano je w łaziku KALMAN.

SŁOWA KLUCZOWE: łazik marsjański, druk 3D, FFF, zawody URC, badania materiałowe

ABSTRACT: Described is the process of designing and manufacturing tubeless wheels for the Mars rover with structural infill by the AGH Space Systems scientific club, who will take part in the University Rover Challenge competition. Some of Mars rover subsystems’ are so unique hence they should be manufactured from the beginning. The algorithm for generating the structural infill has been proposed. The strength tests were conducted for the preliminary identification of material parameters, and their results were used in FEM strength analysis. Wheels have been made of polymers with fused filament fabrication (FFF) additive technology, and then applied in the KALMAN rover.

KEYWORDS: Mars rover, 3D printing, FFF, URC competition, material tests

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.40

STRESZCZENIE: Przedstawiono wybrane wyniki badań eksperymentalnych, umożliwiające przeanalizowanie procesu deformacji regularnych struktur komórkowych wykonanych techniką druku 3D w warunkach obciążenia quasi-statycznego. Zaprojektowane w środowisku CAD warianty topologii struktur wykonano metodą FDM (fused deposition modeling), a następnie poddano je badaniom w warunkach jednoosiowego testu na ściskanie. Punktem wyjścia do opracowania poszczególnych wariantów struktur była topologia plastra miodu. Aby przeanalizować wpływ materiału struktury na przebieg procesu deformacji, próbki wykonano z trzech komercyjnie dostępnych materiałów: PC-10, ABSplus i Nylon12. Na podstawie wyników badań oceniono wpływ kształtu komórki elementarnej oraz rodzaju zastosowanego materiału na przebieg deformacji struktury i wartość energii odkształcenia plastycznego.

SŁOWA KLUCZOWE: struktury komórkowe, technika FDM, druk 3D, badania wytrzymałościowe, energochłonność, struktura plastra miodu, wklęsła struktura plastra miodu

ABSTRACT: Presented are selected experimental results concerning the analysis of the deformation process of regular cellular structures manufactured using 3D printing under quasi-static loading conditions. The various structural topologies were designed and manufactured using the FDM (fused deposition modelling) and then tested in a uniaxial compression test. The starting point for the development of individual variants of structures was the honeycomb topology. In order to analyse the influence of the structure material on the deformation process, the samples were made from three commercially available materials: PC-10, ABSplus and Nylon12. Based on the results, the influence of the shape of the single cell and the type of material used on the deformation of the structure as well as the value of the plastic deformation energy were assessed.

KEYWORDS: regular cellular structures, FDM technique, 3D printing, strength tests, energy absorption, honeycomb, re-entrant honeycomb

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.41

STRESZCZENIE: Przeanalizowano wyniki badań wpływu długości uszkodzenia pióra łopatki sprężarki silnika lotniczego (z uwzględnieniem położenia tego uszkodzenia na krawędzi pióra) na jej wytrzymałość zmęczeniową w warunkach dużej liczby cykli. Opracowano kryteria klasyfikacji uszkodzeń łopatki oraz metodykę badań. Zaprojektowano i wykonano oprzyrządowanie do próby zmęczeniowej łopatek sprężarki. Do ustalenia źródła inicjacji pęknięcia zmęczeniowego i kierunku jego propagacji podczas próby zmęczeniowej zastosowano metodę fluorescencyjną.

SŁOWA KLUCZOWE: silnik lotniczy, sprężarka, łopatka, badania zmęczeniowe, wytrzymałość zmęczeniowa

ABSTRACT: Article presents the research results of aircraft compressor blade damage length and its position influence on fatigue strength under high number cycles conditions. The criteria for blade damage detection classification and test research methodology were developed. Designed and tested the instrumentation for compressor blades fatigue tests. Fluorescent method was used to determine the source of fatigue cracking initiation and its propagation direction during fatigue test.

KEYWORDS: aircraft engine, compressor, blade, fatigue tests, fatigue strength

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.35

STRESZCZENIE: Przeanalizowano wyniki badań porównawczych różnych typów czujników stosowanych w pomiarach amplitudy drgań pióra łopatki sprężarki silników lotniczych w próbie zmęczeniowej. Zbadano czujniki: indukcyjny, pojemnościowy, wiroprądowy, laserowy oraz drgań. Scharakteryzowano je i przedstawiono ich wady. Zaprojektowano i wykonano dodatkowe oprzyrządowanie stanowiska badawczego, m.in. uchwyt mocujący.

SŁOWA KLUCZOWE: pomiar amplitudy drgań, czujnik indukcyjny, czujnik pojemnościowy, czujnik wiroprądowy, głowica laserowa, czujnik drgań

ABSTRACT: Results of comparison research of various sensors types used in the fatigue tests for aircraft engine compressor blade vibration amplitude measurement were analysed. Sensors under tests: inductive, capacitive, eddy-current, laser and vibration. Presented were sensors characteristics and their faults. Additional test stand instrumentation was designed and performed, including mounting bracket.

KEYWORDS: measurement of vibration amplitude, inductive sensor, capacitive sensor, eddy current sensor, laser head, vibration sensor

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.38

STRESZCZENIE: Omówiono wybrane rozwiązania techniczne związane z coraz bardziej popularnymi systemami monitorowania i nadzorowania procesu obróbki skrawaniem. Przedstawiono podstawowe czujniki oraz elementy toru pomiarowego odpowiedzialne za kondycjonowanie pozyskiwanych sygnałów. Podano analityczną strategię unikania drgań samowzbudnych. Wskazano dostępne na rynku rozwiązania komercyjnych systemów monitorowania i ich możliwości.

SŁOWA KLUCZOWE: monitorowanie obrabiarek, nadzorowanie obrabiarek, drgania, czujniki, obróbka sygnałów

ABSTRACT: The paper illuminates and discusses selected technical solutions related to increasingly popular systems for monitoring and supervising the machining process. The basic sensors and elements of the measurement path responsible for conditioning the acquired signals are presented. An analytical strategy for self-excited vibrations is given. The solutions of commercial monitoring systems and their capabilities available on the market are indicated.

KEYWORDS: machine-tools monitoring, machine-tools supervision, vibrations, sensors, signal conditioning

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.34

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych wpływu wybranych parametrów wycinania elektroerozyjnego z zastosowaniem elektrody pokrywanej cynkiem na chropowatość powierzchni i liniową prędkość cięcia. Na podstawie tych wyników wyznaczono modele matematyczne procesu, pozwalające na wybór najkorzystniejszych parametrów obróbki w zależności od pożądanych wskaźników jakościowych.

SŁOWA KLUCZOWE: wycinanie elektroerozyjne, chropowatość powierzchni, Inconel

ABSTRACT: This article presents the influence of process parameters of wire electrical discharge machining using coated brass on the surface roughness and material removal rate of Inconel 718. Studies were conducted by design of the experiment. Based on the survey developed mathematical models which allow selecting the most favorable machining parameters depending on the desired process performance and quality features of the surface texture.

KEYWORDS: wire electrical discharge machining, surface roughness, Inconel

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.36

STRESZCZENIE: W celu określenia zdolności do mikrowygładzania diamentowych folii ściernych przeprowadzono badania ich topografii powierzchni z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu konfokalnego OLS 4000 firmy Olympus. W analizie cech stereometrycznych powierzchni folii ściernej uwzględniono, że podczas mikrowygładzania ta powierzchnia ulega odkształceniu w wyniku dociskania jej rolką do przedmiotu obrabianego. Opracowano procedury wyznaczania zmian topografii powierzchni folii w strefie obróbki, spowodowanych sprężystymi odkształceniami nośnika folii, spoiwa wiążącego ziarna oraz rolki dociskowej. Zaproponowano nowe parametry aktywności ziaren ściernych i wyznaczono wartości zagłębień ziaren, zależnych od docisku w strefie obróbki i wielkości nominalnej ziarna (3, 9, 15 i 30 μm).

SŁOWA KLUCZOWE: diamentowa folia ścierna, mikrowygładzanie, obróbka precyzyjna, zdolność do wygładzania

ABSTRACT: In order to determine the micro-finishing abilities of diamond abrasive films, surface topography was analyzed using confocal microscopy OLS 4000 Olympus. In the analysis of stereometric features of the abrasive surface, it was considered that during the micro-finishing process the abrasive surface is pressed against the workpiece. The procedure for determining the changes in topography of the film surface in the treatment area was developed as a result of elastic deformations of the film carrier, the grain binding binder and the pressure roller. New parameters for the activity of abrasive grains were developed and the values of grain hollows, depending on the pressure value in the machining zone and the nominal size of the grain (3, 9, 15, 30 μm) were determined.

KEYWORDS: diamond abrasive film, micro-smoothing, precision machining, finishing ability

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.37

STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki pomiarów kształtu zarysu blachy górnej przetłoczenia połączeń typu clinching. Do uformowania złączy zastosowano stempel o stałej średnicy oraz matryce: jednolitą, dwusegmentową, trzysegmentową i czterosegmentową.

SŁOWA KLUCZOWE: clinching, skaner optyczny ATOS IIe, pomiar 3D kształtu przetłoczenia

ABSTRACT: The paper presents the results of the experimental studies of the clinching joints upper sheets shape deformation. In the joint forming process a one punch and different die were used. The numbers of movable segments were: two, three andfour.

KEYWORDS: clinching, ATOS IIe optical scanner, 3D measurement of clinching joint shape

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.42

STRESZCZENIE: Przedstawiono zagadnienia związane z dynamiką pracy wałów przegubowych z przegubem homokinetycznym. Główny nacisk położono na ocenę wpływu przegubu w wale poddawanym obciążeniom dynamicznym na drgania poprzeczne centralnej podpory wału.

SŁOWA KLUCZOWE: wały napędowe, przegub homokinetyczny, dynamika maszyn, niewyważenie

ABSTRACT: The article discusses analyze issues of drive shafts incorporating constant velocity joints dynamics. It focuses mainly on an impact of a joint on a shaft center support lateral vibrations caused by dynamic loads.

KEYWORDS: drive shafts, CV joint, machine dynamics, unbalance

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.3.43

STRESZCZENIE: Pomiary temperatury ostrza skrawającego podczas wiercenia są szczególnie skomplikowane z uwagi na obracające się narzędzie i słabą dostępność ostrza. Nowym urządzeniem – RTT (Rotary Tool Temperature) – można mierzyć temperaturę blisko krawędzi skrawającej. Jego ważną zaletą jest łatwość integracji z obrotowym siłomierzem do wiercenia i frezowania.