Innowacje w technologii i automatyzacji II (E-book)

Monografię otwierają rozdziały poświęcone modyfikacji materiałów nienaturalnych. Tworzywa są na ogół modyfikowane w fizycznych procesach przetwórstwa przez dodatki rozmaitego rodzaju napełniaczy, pełniących zarówno funkcję wzmacniającą (napełniacze aktywne), jak i wypełniającą, która sprawia zmniejszenie ceny (napełniacze inertne). Obok modyfikacji fizycznej w wielu aplikacjach przemysłowych wykorzystuje się modyfikację chemiczną. Dzięki dodatkom można w późniejszych procesach przetwórstwa aktywować substancje odpowiedzialne za kształtowanie się oczekiwanej struktury formowanych wyrobów z tworzyw. Ważnym obszarem wykorzystywania tworzyw sztucznych jest medycyna, w której tworzywa polimerowe są już nieodzownym materiałem. W rozdziałach 2-5 zaprezentowano wyniki badań równocześnie eksperymentalnych, jak i numerycznych dotyczących użytkowania polietylenu ultra o wysokiej masie cząsteczkowej w endoprotezach stawów kolanowych i biodrowych i w barłożyskach. Analizowano procesy zużycia tych tworzyw w zróżnicowanych stanach obciążenia, co jest kluczowym kryterium przy ich stosowaniu w organizmach żywych ze względu na brak możliwości usunięcia produktów zużycia w trakcie eksploatacji. Przedmiotem rozważań kolejnych rozdziałów monografii są zagadnienia związane z konstrukcją obrabiarek skrawających, analizą współpracy elementów geometrycznie złożonych oraz z przebiegiem procesu zużywania się powierzchni po obróbce powierzchniowej nagniataniem. W rozdziale dotyczącym analizy MES modelu frezarki pionowej przedstawiono badania wytrzymałościowe zaprojektowanych korpusów obrabiarki z wykorzystaniem aplikacji CAD/CAE. Rozwój technik wytwarzania w zakresie obróbki metali powoduje stały wzrost zapotrzebowania na obrabiarki coraz skuteczniejsze, dokładniejsze i o wyższym stopniu automatyzacji. Współczesne obrabiarki CNC różnią się od obrabiarek tradycyjnych konstrukcją, sterowaniem, jak również wykorzystywanymi komponentami. Obrabiarki klasyczne w większości przypadków były w pełni stworzone w ramach poszczególnych firm, a obrabiarki CNC w dużym stopniu posiadają budowę modułową, składane są z elementów wykonanych przez wyspecjalizowane firmy. W rozdziale dotyczącym cyklu konstrukcji wybranych zespołów bramowej frezarki CNC przedstawiono projekt autorskiej frezarki bramowej trzyosiowej o konstrukcji spawanej z profili zamkniętych ze stali o podwyższonej wytrzymałości S355J2 o grubości ścianki 10 mm. Dostępność na rynku wielu składników umożliwiła wykonanie obrabiarki CNC we własnym zakresie. Obrabiarka ta przewidziana została do obróbki frezami o małej średnicy metodą wierszowania powierzchni geometrycznie złożonych. W dodatku została wyposażona w czwartą oś obrotową w formie wrzeciona przedmiotowego z uchwytem trójszczękowym samocentrującym, usytuowaną na stole frezarki. W części dotyczącej przekładni ślimakowej przedstawiono analizę śladu styku zębów ślimaka o określonym profilu z współpracującym kołem ślimakowym. Styk zębów koła ślimakowego w przekładniach ze ślimakiem o zarysie prostoliniowym czy stożkopochodnym jest stykiem dwóch powierzchni wypukłych. Występują wtedy minimalne promienie zastępcze krzywizn zarysów wzdłuż linii styku, co przyczynia się do powstawania obszernych nacisków i trudności w utrzymaniu filmu olejowego w przestrzeni międzyzębnej. W sytuacji zarysów krzywoliniowych styk zębów ślimaka zachodzi jako kontakt powierzchni wypukłej z powierzchnią wklęsłą. Tworzą one wtedy wielkie promienie zastępcze krzywizn, co udoskonalone warunki do powstawania i utrzymania filmu olejowego pomiędzy współpracującymi powierzchniami i sprzyja powstawaniu mniejszych nacisków, dlatego także dokonano analizy przypadku współpracy zębów ślimaka o kształcie wklęsłym w przekroju osiowym, opisanym funkcją kwadratową z kołem ślimakowym. Wyraźnym zagadnieniem w wytwarzaniu części maszyn jest spełnienie określonych wymagań eksploatacyjnych zależnych w dużej mierze od jakości i stanu ich powierzchni. Proces nagniatania zezwala na uzyskanie oczekiwanych własności użytkowych wytwarzanych powierzchni. W pracy przedstawiono wyniki badań przebiegu procesu zużycia w warunkach tarcia technicznego suchego warstw wierzchnich po wybranych sposobach obróbki nagniataniem naporowym powierzchni zewnętrznych. Stały postęp w technologii, technologii czy inżynierii materiałowej dotyczy w dodatku szeroko pojętego spawalnictwa. W ramach tego pojęcia mieszczą się standardowe procesy spawalnicze, dobrze znane metody spawania elektrycznego czy gazowego, jak dodatkowo liczne procesy pokrewne spawaniu. Spośród licznych procesów klasyfikowanych jako pokrewne spawaniu widoczne miejsce znajdują procesy cięcia termicznego. Spośród tych procesów cięcia szczególne miejsce znajduje cykl cięcia plazmą, łączący wysoką jakość krawędzi i powierzchni po cięciu z umiarkowanymi kosztami. W rozdziałach 10 i 11 niniejszej monografii przedstawiono proces cięcia plazmowego i analizę jakości powierzchni i krawędzi po cięciu. W tych pracach zwrócono równocześnie uwagę na pogarszającą się jakość cięcia wraz ze wzrostem grubości ciętych i niekorzystne oddziaływanie tego cyklu cięcia na środowisko pracy. W kolejnym rozdziale monografii przedstawiono wyniki badań nad opornością na korozję wżerową scali spawanych ze stali austenitycznych. W badaniach zaimplementowano trzy gatunki stali nierdzewnych, dla których wytworzono złącza doczołowe poddane następnie badaniom korozyjnym zgodnie z normą ASTM G48. Wyniki badań wskazują na pozytywny wpływ zastosowania spawania łukiem pulsującym na niepodatność korozyjną badanych zbrata spawanych. Równie ważny w tym zakresie jest trafny skład chemiczny stali i jej jakość, rozumiana w tym przypadku jako niska zawartość ferrytu δ i jego równomierne rozmieszczenie w osnowie austenitycznej. Ostatni rozdział monografii został poświęcony postępowym zrobotyzowanym procesom spawalniczym, jakimi niewątpliwie są spawanie laserowe i spawanie hybrydowe. Procesy te zostały zastosowane do wykonania złączy teowych ze stali S700MC, która znajduje coraz szersze zastosowanie w produkcji konstrukcji spawanych. Uzyskane wyniki badań wskazują na silne oddziaływanie zaimplementowanych źródeł ciepła na geometrię złącza oraz jego strukturę i zmierzoną twardość. Zastosowanie spawania hybrydowego pozwoliło w tym przypadku na osiągnięcie udoskonalonej geometrii złącza i mniejszego gradientu twardości i przewidywalnej pokaźniejszej trwałości złącza.