Articles (RTI)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Injection Moulding into 3D-Printed Plastic Inserts Produced Using the Multi Jet Fusion Method(MDPI, 2023) Habrman, Martin; Chval, Zdeněk; Ráž, Karel; Kučerová, Ludmila; Hůla, FrantišekVětšina vstřikovaných plastů je vstřikována do forem vyrobených z konvenčních materiálů, jako je ocel nebo hliník. Pro úsporu nákladů lze použít 3D tisk z plastu pro vstřikovací formy. Tento článek se zabývá vstřikováním do 3D tištěné plastové formy. Vstřikovací vložka byla vyrobena na 3D tiskárně HP Multi Jet Fusion 4200. Druhá část formy byla vyrobena z hliníku. Pro výzkum byla navržena zakázková vstřikovací forma. V článku je řešeno porovnání vstřikování do plastových a hliníkových vložek. Rozdíl při vstřikování do plastové vložky je vysvětlen pomocí rozdílných technologických podmínek.
Item Improved extrapolation method for the fatigue damage of bus structural steel under service loading(Korean Society of Mechanical Engineers, 2021) Dewa, Rando Tungga; Kepka, Miloslav
Item Various Approaches to Reduce Consequences of Pedestrian-Tram Front End Collision(University of Zagreb, Faculty of Transport and Traffic Sciences, 2023) Ježdík, Roman; Kemka, Vladislav; Kovanda, Jan; Lopot, František; Purš, Hynek; Hájková, BarboraBezpečnost kolejových vozidel je důležitou součástí udržitelné veřejné dopravy. Důkazem této snahy jsou nová doporučení a předpisy odborné komise (WG2 Technické komise CEN / TC 256) týkající se tramvají a lehkých kolejových vozidel se zaměřením na zranitelné účastníky dopravy. Další požadavky na bezpečnost tramvají si může vyžádat provozovatel vozidla a/nebo město. Opatření pro bezpečnost chodců mohou být převzata z oblasti automobilů využitím principů z předpisů EU č. 78/2009, EHK/OSN a testů EuroNCAP. Cílem publikace je představit zjednodušenou zkušební metodiku pro čelo tramvaje s ohledem na bezpečnost chodců, kde byla přijata metoda testování pomocí impatorů. Oblasti nárazu byly definovány obvodovými vzdálenostmi na svislém řezu karosérie. Matematický model byl vytvořen pro porovnání výsledků testů s figurínou, standardními a zjednodušenými hliníkovými impaktory. Uvedená metodika umožňuje testovat přední část tramvaje alternativní metodikou založenou na jednoduchém impaktoru a poskytuje účinný nástroj, který může výrobce a provozovatele tramvají inspirovat ke zvýšení bezpečnosti zranitelných účastníků dopravy.Item Effect of Forming and Heat Treatment Parameters on the Mechanical Properties of Medium Manganese Steel with 5% Mn(MDPI, 2023) Leták, Radek; Jirková, Hana; Kučerová, Ludmila; Jeníček, Štěpán; Volák, JosefStředně manganové oceli patří do kategorie moderních vysoko-pevných ocelí třetí generace. Díky svému legování využívají k dosažení svých mechanických vlastností řadu zpevňujících mechanismů. Tyto mechanismy jsou efekty TRIP a TWIP. Díky vynikající kombinaci pevnosti a tažnosti jsou vhodné i pro bezpečnostní součásti karoserií automobilů, jako jsou boční výztuhy. Pro experimentální program byla použita střední manganová ocel s 0,2 % C, 5 % Mn a 3 % Al. Plechy o tloušťce 1,8 mm bez povrchové úpravy byly tvarovány v lisovacím kalicím nástroji. Boční výztuhy vyžadují v různých částech různé mechanické vlastnosti. Na vyrobených profilech byla testována změna mechanických vlastností. Změny ve zkoušených oblastech byly vyvolány lokálním ohřevem do mezikritické oblasti. Tyto výsledky byly porovnány s klasicky žíhanými vzorky v peci. V případě nástrojového kalení byly mezní hodnoty pevnosti vyšší než 1450 MPa s tažností přibližně 15 %.Item Effect of Temperature and Deformation on the Stability of Retained Austenite in Closed-die Forgings from High-strength Martensitic Manganese-silicon Steels(Jan-Evangelista-Purkyne-University, 2023) Bublíková, Dagmar; Jirková, Hana; Stehlík, Adam; Jeníček, ŠtěpánZbytkový austenit je u moderních vysokopevných ocelí důležitou fází ve výsledné mikrostruktuře, která způsobuje kombinaci dobré pevnosti a tažnosti. Jedním z moderních postupů, kterým lze této kombinace dosáhnout, je Q-P proces (Quenching and Partitioning). Tímto postupem je možné dosáhnout pevnosti kolem 2000 MPa a tažnosti 10-15 %. Stabilitu zbytkového austenitu v martenzitické matrici ovlivňuje zejména chemické složení oceli, jeho morfologie, velikost a rozložení ve struktuře. Zápustkový výkovek byl vykován z experimetnální oceli s 0,42 % C, 2,45 % Mn, 2,09 % Si, 1,34 % Cr, 0,56 % Ni, který byl poté zpracován Q-P procesem. Na základě předchozích dat získaných z reálného procesu, byly na termomechanickém simulá-toru odzkoušeny dva modely tepelného zpracování, které se lišily rychlostí ochlazování. Po tepelném zpra-cování byla získána martenzitická struktura s obsahem zbytkového austenitu 13-17 %. Mez pevnosti se pohybovala v rozmezí 2100-2200 MPa s tažnostmi A5mm 8-15 %. Stabilita získaného austenitu byla testována při různých teplotních expozicích (200, 300, 400, -18, -196 °C) a po tváření za studena s různou rychlostí deformace (10-3, 10-1, 10 s-1). Podíl uhlíku v austenitu byl vypočítán na základě mřížkových parametrů zjištěných pomocí RTG difrakce.Item General Reference and Design S-N Curves Obtained for 1.2709 Tool Steel(MDPI, 2023) Böhm, Michal; Niesłony, Adam; Derda, Szymon; Owsiński, Robert; Kepka, Miloslav; Zetková, Ivana; Zetek, Miroslav; Houdková, Šárka; Prażmowski, MariuszItem ANOVA analysis for estimating the accuracy and surface roughness of precisely drilled holes of steel 42CrMo4 QT(Springer, 2023) Řehoř, Jan; Fulemová, Jaroslava; Kutlwašer, Jan; Gombár, Miroslav; Harničárová, Marta; Kušnerová, Milena; Vagaská, Alena; Povolný, Michal; Valíček, Jan; Zatloukal, TomášItem Study on cooling of high performance SIC features(MM publishing Ltd., 2023) Marek, Václav; Křížek, Michal; Kavalír, TomášVysoce výkonné elektronické součástky jsou důležité prvky téměř všech moderních motorizovaných strojů. Tyto křemíkové komponenty jsou výrazně minimalizovány, zejména v odvětví dopravy. Koncentrace výkonu vyžaduje dokonalé chladicí podmínky. Běžně používaným principem je průtokové chlazení aktivním chladicím okruhem s chladiči. Dostatečné chlazení a rovnoměrné teplotní pole na teplosměnné ploše jsou rozhodující parametry pro udržitelnou funkci komponent z karbidu křemíku. Tato studie využívá pokročilé metody CFD k analýze současného stavu běžně vyráběných výměníků tepla a poskytuje nové přístupy optimalizací CFD v kombinaci s 3D tištěnými díly. Přístup založený na 3D tisku také umožňuje designovou inspiraci v přírodních principech. Biomimetická inspirace ukazuje širokou škálu tisíce let trvající optimalizace provedené přírodou. Výzkum v této oblasti nám může pomoci s vývojem povrchů pro lepší přenos tepla. Simulace přenosu tepla jsou ověřeny laboratorním měřením prototypových chladičů. Tyto techniky jsou prezentovány na jedinečném designu chladiče, který byl simulován, vyroben a měřen. Studie ukazuje CFD přístupy, popisuje detaily měření prototypu a zabývá se i negativními otázkami kovového 3D tisku.Item Preventing flash occurrence in the injection plastic mould(MM publishing Ltd., 2022) Habrman, Martin; Chval, Zdeněk; Ráž, Karel; Streit, Philipp; Stümpfl, DominikTento článek se zabývá vstřikováním do plastové formy. Jedná se o netradiční přístup ke vstřikování zejména proto, že k výrobě formy je použit 3D tisk. Pro srovnání byla forma stejného tvaru vyrobena z běžného materiálu (hliníku). Vlastnosti plastové formy pak byly porovnány s hliníkovou formou. Jako hlavní nedostatek se ukázala tvorba přetoků. Úprava formy byla navržena ve dvou variantách, z nichž jedna byla realizována. Výhoda řešení zabránění tvorby přetokům byla popsána. Nakonec byly na základě provedených zkoušek shrnuty další možnosti řešeníItem Print speed and its importance for metal additive manufacturing(2022) Nozar, Martin; Rosenthal, JakubČlánek se věnuje problematice různých typů základních tiskových rychlostí, které se vyskytují v kovové aditivní výrobě, popisuje jejich význam, vzájemný vztah a vliv na kvalitu touto technologií vyráběných kusů. Schopnost řídit tyto jednotlivé rychlosti procesu aditivní výroby umožňuje nejenom efektivně zlepšovat kvalitu tisku, ale i např. rovněž redukovat objem potřebných podpůrných struktur, čím je možné dosáhnout zrychlení celého procesu tisku, minimalizace materiálového odpadu a zmenšení potřeby dokončovacích operací, kterými je např. nezbytné zlepšení povrchové kvality podepřených ploch. Souvislost kvality a rychlosti aditivní výroby je v této souvislosti demonstrována na jednoduchém experimentu využívajícím technologii PBF, při kterém byl sledován vliv rychlosti tisku na spodní, pod různými úhly nakloněné, plochy.Item Mechanical Analysis of the Newly Developed 3D Printed Prosthetic Socket from PA12GB(MM publishing Ltd., 2022) Ráž, Karel; Chval, Zdeněk; Štěpánek, Martin; Vyhnal, OndřejTento příspěvek je zaměřen na komplexní hodnocení protetického lůžka (horní končetiny) vyrobeného aditivními technologiemi. Hlavní výhodou této metody je výrazně kratší doba výroby a nižší výrobní náklady. Životnost lůžka protézy je obecně mezi 12 a 24 měsíci. Je to způsobeno atrofií tkání pacienta a také mechanickým zatížením při používání. V dnešní době se používá laminování uhlíkových vláken na model vnitřního lůžka. Tato metoda je technologicky i časově náročná. Nově vyvinutý výrobní proces využívá metodu 3D tisku na tiskárně HP MultiJet Fusion 4200. Uvažovaným materiálem je HP PA12GB. Jedná se o termoplastický materiál (polyamid) se 40 % skleněných kuliček. Výroba lůžka se zkrátí na několik hodin. Tento článek obsahuje mechanické srovnání laminované (starý design) a 3D tištěné (nový design) protézy. Mechanickým testováním je zhodnoceno kritické zatížení nárazem na hranu stolu. Hodnocení z hlediska odolnosti a únavy se provedlo pomocí softwaru nCode a Siemens NX.Item Investigation of machining of Stellite 6 alloy deposited on steel substrate(Springer, 2022) Řehoř, Jan; Gombár, Miroslav; Harničárová, Marta; Kušnerová, Milena; Houdková Šimůnková, Šárka; Valíček, Jan; Fulemová, Jaroslava; Vagaská, AlenaItem Wireless Power Transmission System for Powering Rotating Parts of Automatic Machineries(MDPI, 2022) Kindl, Vladimír; Kavalír, Tomáš; Sika, Jiří; Hnátík, Jan; Křížek, Michal; Frivaldský, MichalItem Laser macropolishing of additively manufactured parts of maraging steel with respect to surface properties(MM publishing, 2022) Bureš, Martin; Kleefoot, Max Jonathan; Bakir, Yusuf; Zetek, MiroslavTento článek se zaměřuje na laserové makroleštění aditivně vyrobených dílů. Laserově leštěným materiálem je vysokopevnostní ocel (MS1). Hlavní část studie je nalezení vhodných procesních parametrů za účelem zredukování povrchové drsnosti u tří povrchů s rozdílnou topologií. Zkoumané procesní parametry jsou skenovací rychlost, rozostřený laserový spot a výkon laseru. Nicméně, kromě povrchové drsnosti se také zkoušelo, jaký vliv má laserové leštění na další mechanické vlastnosti materiálu. Únavová životnost, tahová zkouška a zkouška tvrdosti byly testovány pro tři různé sady parametrů laserového makroleštění. Bylo zjištěno, že redukce povrchové drsnosti Ra o 90 % je dosažitelná. Překvapivě, sady parametrů 1 a 2 při tahové zkoušce projevovaly křehký průběh v porovnání se sadou parametrů 3. Tohle tvrzení bylo dále podpořeno zkouškou tvrdosti, která potvrdila nárůst tvrdosti ve středu testovaných vzorkůItem The Progress of Bainitic Transformation during Austempering in Connection with the Alloying of Unconventional AHS Steels(Jan-Evangelista-Purkyne-University, 2022) Jeníček, Štěpán; Opatová, Kateřina; Kučerová, Ludmila; Vorel, IvanJe dobře známo, že neúplná bainitická transformace během austemperace je způsobena především přesycením austenitu uhlíkem. Takto přesycený austenit se stává stabilnějším a k další stabilizaci vede legování křemíkem. Stabilní austenit se nepřeměňuje a zůstává ve struktuře jako tzv. zbytkový austenit. Proto nemohou vznikat karbidy, které jsou v konvenční bainitické struktuře žádoucí, a vzniká bainit bez karbidů. Pozitivní vliv křemíku a uhlíku na stabilizaci austenitu v CFB strukturách byl již prokázán a popsán. Chrom je však dalším prvkem, který má zásadní význam při neúplné bainitické transformaci. Vliv chromu na vývoj mikrostruktury v nekonvenčních AHS ocelích při austemperaci je podrobně diskutován v experimentu v tomto článku.Item Heat treatment of bimetals produced by selective laser melting of MS1 maraging steel on conventionally produced 42SiCr martensitic steel(Springer, 2022) Kučerová, Ludmila; Jeníček, Štěpán; Zetková, Ivana; Burdová, KarolínaJedním přístupem k výrobě hybridních bimetalových dílů je aditivní výroba nového materiálu na konvenčně vyráběný základní materiál. Tato technika může rozšířit potenciální aplikační sféru aditivní výroby a nabídnout nová konstrukční řešení hybridních dílů. V této práci byla použita metoda laserového tavení prášku k nanášení vysokopevnostní oceli MS1 na konvenčně vyráběný (litý a za tepla válcovaný) základní materiál z martenzitické oceli 42SiCr. Navzdory výrazně odlišnému chemickému složení a chování těchto materiálů při vytvrzování jsou jejich meze kluzu a meze pevnosti v tahu po zpracování kalením a popuštěním velmi podobné. Pro optimalizaci mechanických vlastností výsledného hybridního dílu byla provedena různá tepelná zpracování. Nejvyšší meze kluzu 1400 MPa a pevnosti v tahu 1483 MPa bylo dosaženo následným tepelným zpracováním, které sestávalo z žíhání při 900 °C po dobu 25 minut s následným ochlazením vodou a následné velmi krátkém ohřevu na 490 °C. Bez ohledu na parametry tepelného zpracování došlo při tahových zkouškách k porušení všech hybridních dílů výhradně v základním materiálu a nikoliv ve spoji, nebo v přilehlé tepelně ovlivněné zóně. Oblasti rozhraní a mikrostruktury obou materiálů byly podrobně zdokumentovány ve stavu po tisku a také po tepelném zpracování.Item Stabilizing legs with possibility of loss of stability to protect glass fibre reinforced polymer tank(Elsevier, 2022) Kottner, Radek; Sedláček, František; Jahodník, OndřejTato práce se zaměřuje na optimalizaci stabilizačních nohou podzemní nádrže z polymeru vyztuženého skleněnými vlákny. Přesněji řečeno, cílem bylo najít takovou konstrukci nohou, která kompenzuje případné selhání nádrže při jejím naplnění po nesprávném uložení do země ztrátou stability. Na druhou stranu navržená konstrukce nohy musela zajistit dostatečnou pevnost a tuhost při uložení nádrže před samotnou instalací pod zem. Pro ověření, zda nohy vydrží předepsané zatížení, byla použita metoda konečných prvků. Model konečných prvků předpokládal tři typy zatížení: Prázdná nádrž zatížená pouze vlastní vahou; prázdná nádrž zatížená pouze vlastní vahou a bočním větrem a postupně plněná nádrž vodou. Navíc bylo ověřeno, že nohy ztrácejí vhodně i stabilitu při nesprávné instalaci do země a chrání tak nádrž před poškozením.Item Microstructure and Mechanical Properties of 3D Printed Tool Steel after Various Precipitation Hardening Treatments(Jan-Evangelista-Purkyne-University, 2022) Kučerová, Ludmila; Burdová, Karolína; Jeníček, Štěpán; Volkmannová, JuliePrecipitační kalení je jednou z nejčastěji používaných metod následného tepelného zpracování 3D tištěné nástrojové oceli 1.2709, protože zvyšuje mez kluzu a mez pevnosti oceli. V rámci této práce byl testován široký teplotní rozsah 250°C – 550°C s pěti různými teplotami prodlevy při každé teplotě pro studium vlivu parametrů zpracování na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti. Maraging nástrojová ocel 1.2709 byla vyrobena technologií selektivního laserového tavení (SLM) a získané výsledky byly porovnány s běžně vyráběnou ocelí stejného chemického složení. Mechanické vlastnosti byly stanoveny měřením tvrdosti a tahovou zkouškou a mikrostruktura byla charakterizována především světelnou a řádkovací elektronovou mikroskopií. Nevětší vytvrzení bylo u obou ocelí dosaženo po 6 hodinách precipitace při 500 °C, avšak zjevné kalící účinky tepelného zpracování byly pozorovány již po nízkoteplotních tepelných zpracováních.Item A New Alloying Concept for Low-Density Steels(MDPI, 2022) Hájek, Jiří; Nový, Zbyšek; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana; Salveter, Pavel; Motyčka, Petr; Hajšman, Jan; Bystrická, TerezaTento článek představuje novou koncepci legování ocelí s nízkou hustotou. Na základě modelových výpočtů byly připraveny vzorky - neboli "tavby" - s 0,7 hmot. % C, 1,45 % hmot.% Si, 2 hm.% Cr, 0,5 hm.% Ni a obsahem hliníku v rozmezí od 5 do 7 hm.%. Tyto slitiny jsou určeny k získání oceli se sníženou hustotou a zvýšenou korozní odolností vhodné pro výrobky vystavené vysokému dynamickému namáhání během provozu. Jejich hustota se pohybuje v rozmezí od 7,2 gcm-3 do 6,96 gcm-3. Na všech tavbách byla provedena základní termofyzikální měření pro stanovení kritických bodů jednotlivých fázových přeměn v pevném stavu, podpořená metalografickou analýzou na SEM a LM nebo analýzou EDS jednotlivých fází. Bylo zjištěno, že ani při velmi vysokých teplotách austenitizace 1100 °C není možné změnit dvoufázovou strukturu feritu a austenitu. Podstatná část austenitu se během ochlazování při 50 °Cs-1 přemění na martenzit. Při nižších rychlostech ochlazování (přibližně 2,5 °Cs-1) dochází k segregaci karbidické fáze kappa.Item Effects of heat treatment on microstructural evolution in additively-manufactured parts of various heights from maraging steel(Jan-Evangelista-Purkyne-University, 2022) Jirková, Hana; Opatová, Kateřina; Kučerová, Ludmila; Zetková, Ivana; Jeníček, Štěpán; Burdová, KarolínaDíly vyrobené 3D tiskem je nutné pro dosažení požadovaných mechanických vlastností podrobit tepelnému zpracování. S rozvojem additive manufacturing do různých oblastí průmyslu dochází k tisku stále složitějších součástí, které mají vedle komplikovaného tvaru také různou výšku tisku. Případně je na platformě tištěno několik součástí s různou výškou. Díky rozdílné výšce tisku vzniká na jednotlivých dílech výrazný přechod, který je charakteristický prudkým nárůstem tvrdosti. Tento skok by mohl být problematický z hlediska mechanických vlastností. Pro experimentální program byla použita maragingová ocel MS1. Metodou DMLS byl na platformě s ostatními díly vytištěn vzorek s výrazně vyšší výškou. Na vzorku bylo provedeno metalografické hodnocení a měření tvrdostního profilu před i po tepelném zpracování. Výsledky prokázaly, že na výškově odlišném vzorku dochází ke skokovému poklesu tvrdosti až o 40 HV10. Rozpouštěcí žíhání na teplotě 820 °C vedlo k odstranění přechodu vzniklého koncentrovaným tiskem pouze jednoho dílu, a to jak z hlediska mikrostruktury, tak mechanických vlastností.
