ZB 9 Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach lotniczych (w tym materiały typu GLARE) Lider merytoryczny Dr hab. Barbara Surowska Instytucje partnerskie w zadaniu Politechnika Lubelska, Politechnika Rzeszowska, Politechnika Śląska, Instytut Lotnictwa, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych INNOWACYJNA GOSPODARKA NARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŚCI PRO JEKT W SPÓ ŁFIN A N SO W A N Y PR ZEZ U N IĘ EURO PEJSKĄ ZE ŚRO DKÓW EURO PEJSKIEG O FUNDUSZU RO ZW O JU REG IONALNEGO „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotnicz II KONFERENCJA PANELE EKSPERTÓW 28 – 29 Czerwca 2010 r UNIA EUROPEJSKA EUROPEJSKI FUNDUSZ ROZWOJU REGIONALNEGO I i II kwartał 2010
16
Embed
ZB 9 Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach lotniczych (w tym materiały typu GLARE)
UNIA EUROPEJSKA. EUROPEJSKI FUNDUSZ. ROZWOJU REGIONALNEGO. II KONFERENCJA PANELE EKSPERTÓW 28 – 29 Czerwca 2010 r. „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”. ZB 9 Metaliczne materiały kompozytowe w aplikacjach lotniczych (w tym materiały typu GLARE). - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ZB 9 Metaliczne materiały kompozytowe w
aplikacjach lotniczych (w tym materiały typu GLARE)
Lider merytorycznyDr hab. Barbara Surowska
Instytucje partnerskie w zadaniuPolitechnika Lubelska, Politechnika Rzeszowska, Politechnika
Śląska, Instytut Lotnictwa, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych
Politechnika Śląska: Odlewy szkieletowe Zakres przeprowadzonych badań:Opracowanie modelu odlewu szkieletowego o łącznikach ułożonych prostopadle do ścianOkreślenie rozkładu naprężeń dla modelu komórek elementarnychWykonanie próbnych odlewów szkieletowych oraz kompozytów
Kompozyty umacniane cząstkami Zakres przeprowadzonych badań:Określenie warunków wprowadzenia cząstek zbrojących metodą mechanicznego mieszania (temperatura procesu, prędkość wirowania, rodzaj atmosfery ochronnej,Określenie warunków homogenizacji i odgazowania zawiesiny (temperatura procesu, prędkość wirowania, ciśnienie atmosfery ochronnej, czas homogenizacji) Wytworzenie kompozytów na bazie stopu Al-Si-Mg, zawierających cząstki homo i heterofazowe, technologią odlewniczą cząstki SiC, cząstki węgla szklistego oraz mieszaninę cząstek SiC i węgla szklistego
Potwierdzono korzystne właściwości mechaniczne odlewów szkieletowych, w których cała struktura przejmuje reakcję na obciążenie siłą skupioną.
Na przykładzie kompozytów z polimerem siarkowym potwierdzono korzystne właściwości mechaniczne i mikrostrukturalne kompozytów wytworzonych ze zbrojeniem szkieletowym.
Przeanalizowano możliwości kształtowania dyfuzji, morfologii i segregacji cermetalowych komponentów wzmacniających w kompozytach przeznaczonych do wytwarzania szkieletów
Potwierdzono możliwość wytwarzania szkieletów tradycyjnymi technikami odlewniczymi.
Porównując strukturę kompozytów zbrojonych cząstkami wytworzonych tradycyjną metodą mechanicznego mieszania ze strukturą odlewów wytworzonych z zastosowaniem techniki próżniowej stwierdzono znaczne podwyższenie lejności, a utworzona po zakrzepnięciu struktura pozbawiona jest porowatości.
Politechnika Lubelska:Wytworzono płyty kompozytowe kevlarowo-epoksydowe i hybrydowo-epoksydowe metodą autoklawową w warunkach przemysłowych w celu wyznaczenia parametrów wytrzymałościowych niezbędnych do analizy MES – uzyskano wysoką jakość wykonania.Badania wytrzymałościowe wytworzonych materiałów kompozytowych w temperaturach normalnych pozwoliły na uzyskanie niezbędnych parametrów materiałowych oraz materiału fraktograficznego do jakościowej i ilościowej analizy pękania.Wykonano numeryczną analizę właściwości wytrzymałościowych laminatów szklano- i węglowo-epoksydowych o różnych ułożeniach warstw jako I etap analizy MES laminatów typu GLARE.
Politechnika Lubelska:Obserwacje na mikroskopie metalograficznym oraz mikrotomografie komputerowym pozwoliły na jakościową i ilościową ocenę stanu materiałów doświadczalnych.Ponadto metodą mikrotomografii komputerowej wykonano analizę 3D piany ceramicznej dla zespołu z PRz oraz sprawdzono możliwości urządzenia i opracowano metodykę badań na elementach struktur lotniczych otrzymanych w ramach współpracy z PZL Świdnik SA.
Politechnika RzeszowskaKompozyty o osnowie ceramicznej:Zakres przeprowadzonych badań:
Wyznaczenie rozkładu średnic zastępczych komórek w spienionej ceramice korundowej.
Opracowanie metodyki i wykonanie korundowych pianek do badań przewodnictwa cieplnego. Badania przewodnictwa cieplnego spienionej ceramiki korundowej.
Wyznaczenie twardości i ścieralności kompozytów AlCu5/Al2O3.
Pianki korundowe o porowatości 90% oraz 86% charakteryzują się małymi wartościami przewodnictwa cieplnego w badanym zakresie temperatury (25 – 600oC), co predysponuje te materiały do zastosowań w lekkich izolacjach termicznych w lotnictwie.
Przeprowadzone badania mikrostruktury metodą mikrotomografii komputerowej wykazały, że możliwe jest otrzymanie dobrej jakości przekrojów 2D preformów korundowych, z których obliczono rozkład grubości ścianek pianki. Uzyskano także, dobrej jakości obrazy rekonstrukcji przestrzennej (3D).
Ceramiczne materiały na ogniwa paliwowe: W ramach badania technologii wytwarzania elementów ogniwa paliwowego
na podłożu anodowym zastosowano nową metodę formowania podłoży jaką jest prasowanie termoplastyczne.
Dzięki metodzie prasowania termoplastycznego otrzymano płaskie podłoża anodowe o wysokiej porowatości. Ponadto metoda ta pozwala na wytwarzanie wytrzymałych podłoży w szerokim zakresie porowatości.
W porównaniu do metody odlewania folii metoda ta pozwala na użycie niewielkiej ilości materiałów przeznaczonych do prób oraz czas ich przygotowania jest znacznie krótszy.
ITWL: Wykonano diagnostykę próbek badaniami nieniszczącymi z
wykorzystaniem nowoczesnych systemów badawczych metodami: Termografii impulsowej; Bond Testing; Metodą ultradźwiękową
Określono możliwości diagnostyczne poszczególnych technik badawczych do wykrywania wybranych typów uszkodzeń kompozytów włóknistych;
Porównano wyniki uzyskane poszczególnymi metodami.
Dane do wskaźników realizacji celów projektu
• Referaty1. Dębski H.: Przykłady modelowania MES cienkościennych struktur kompozytowych stosowanych
w konstrukcjach lotniczych, X Konferencja Naukowo – Techniczna „Polimery i kompozyty konstrukcyjne” Wisła, 17 - 21 maj 2010, Polska
2. Bieniaś J., Surowska B.: Wytwarzanie, mikrostruktura oraz wybrane właściwości struktur kompozytowych, X Konferencja Naukowo – Techniczna „Polimery i kompozyty konstrukcyjne” Wisła, 17 - 21 maj 2010, Polska
3. Bieniaś J., Surowska B., Ostapiuk M., Beer K.: Identyfikacja nieciągłości w laminatach lotniczych z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej, X Konferencja Naukowo – Techniczna „Polimery i kompozyty konstrukcyjne” Wisła, 17 - 21 maj 2010, Polska
4. Surowska B., Bieniaś J.: The quality inspection of a smart composite structure, ECCM-14 - 14th European Conference on Composite Materials, 7-10 June 2010, Budapest Hungary
5. Dębski H.: Numerical FEM analysis of aviation load carrying capacity structure constructed from composite materials, ECCM-14 - 14th European Conference on Composite Materials, 7-10 June 2010, Budapest Hungary
6. Bieniaś J., Ostapiuk M., Surowska B.: Fatigue behaviour of carbon/epoxy composite, ECCM-14 - 14th European Conference on Composite Materials, 7-10 June 2010, Budapest Hungary
7. Dragan K. , Lisiecki J., Klimaszewski S.: Impact damage identification in the composite aerospace elements with the use NDT and SHM approach, 5th International Conference - Supply on the Wings, 2 – 4 November 2010 Frankfurt, Germany (accepted).
• Referaty c.d.8. Kluczowski R., Krauz M., Śliwa R.E.: Methods of preparation of elements of solid oxide fuel cells
SOFC, European Conference on Materials and Structures in Aerospace EUCOMAS 2010, 7-8 June 2010 Berlin, Germany
9. Potoczek M., Śliwa R. E.: Processing of Al2O3 preforms by gelcasting of foams and their liquid light metal infiltration, European Conference on Materials and Structures in Aerospace ECOMAS, June 7-8, 2010, Berlin, Germany
10. Potoczek M., Śliwa R. E.: Ceramic foams as thermal conductivity insulations and preforms for metal-ceramics interpenetrating composites for aerospace applications, 5-th International Conference “Supply on the Wings”, November 2-4, 2010, Frankfurt Germany (accepted).
11. Cholewa M., Scelina D.: Temiczna analiza derywacyjna polimerów siarkowych w zastosowaniu do kompozytów ze szkieletowym zbrojeniem AlSiX, X Konferencja Naukowo – Techniczna „Polimery i kompozyty konstrukcyjne” Wisła, 17 - 21 maj 2010, Polska
12. Nowakowski S., Cholewa M., Wróbel P.: Kompozyty zbrojone fazami międzymetalicznymi z azotem i węglem, VI Seminarium SKN „Sferoid” 2010
13. Pikos Ł., Cholewa M., Szuter T.: Dobór geometrii odlewów szkieletowych w oparciu o symulacje stanu naprężeń, VI Seminarium SKN „Sferoid” 2010
14. Cholewa M., Szuter T.: Selection of skeleton castings geometry based on mechanical 3D analysis, 47th Foundry Days, 7th International PhD Foundry Conference, 2010, Brno
szklanymi i węglowymi w warunkach złożonego stanu obciążenia, Kompozyty, nr 2/2010, str. 127÷132, 2010
2. Dębski H., Bieniaś J.: Numeryczne modelowanie właściwości struktur kompozytowych na przykładzie fragmentu łopaty śmigłowca, Kompozyty, nr 2/2010, str. 170÷174, 2010
3. Dębski H., Bieniaś J.: Finite numerical analysis of composite structure under complex loading conditions – optimal ply design of laminate, Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol.17, No 1/2010,
4. Kopecki T., Dębski H.: Stan zakrytycznej deformacji wielosegmentowej, wielopodłużnicowej konstrukcji cienkościennej poddanej skręcaniu. Badania eksperymentalne oraz nieliniowa analiza numeryczna, Acta Mechanica and Automatica, vol.4, no 1(2010), w druku
5. Surowska B., Bieniaś J.: Wytwarzanie wielowarstwowych struktur kompozytowych metodą autoklawową, Kompozyty, 10: 2/2010, str. 121-126, 2010
6. Dębski H.: Przykłady modelowania MES cienkościennych struktur kompozytowych stosowanych w konstrukcjach lotniczych, Polimery i kompozyty konstrukcyjne, monografia [red] G. Wróbel, Cieszyn 2010, str.100÷101
7. Bieniaś J., Surowska B.: Wytwarzanie, mikrostruktura oraz wybrane właściwości struktur kompozytowych, Polimery i kompozyty konstrukcyjne, monografia [red] G. Wróbel, Cieszyn 2010, 22-23
• Publikacje – c.d.8. Bieniaś J., Surowska B., Ostapiuk M., Beer K.: Identyfikacja nieciągłości w laminatach
lotniczych z wykorzystaniem mikrotomografii komputerowej, Polimery i kompozyty konstrukcyjne, monografia [red] G. Wróbel, Cieszyn 2010, 404-405
9. Surowska B., Bieniaś J.: The quality inspection of a smart composite structure, Proceedings of ECCM-14 - 14th European Conference on Composite Materials, Budapest July 2010, no. 156
10.Dębski H.: Numerical FEM analysis of aviation load carrying capacity structure constructed from composite materials, Proceedings of ECCM-14 - 14th European Conference on Composite Materials, Budapest July 2010, no. 627
11.Bieniaś J., Ostapiuk M., Surowska B.: Fatigue behaviour of carbon/epoxy composite, Proceedings of ECCM-14 - 14th European Conference on Composite Materials, Budapest July 2010, no. 072
12.Cholewa M., Scelina D.: Termiczna analiza derywacyjna polimerów siarkowych w zastosowaniu do kompozytów ze szkieletowym zbrojeniem AlSi, Polimery i kompozyty konstrukcyjne, monografia [red] G. Wróbel, Cieszyn 2010, s. 58-69
13.Cholewa M., Szuter T.: Geometrical and mechanical analysis of 3D casted skeleton structure, Archives of Foundry Engineering, 2/2010, v 10, p 23-27
14.Dulęba A., Cholewa M.: Morfologia i segregacja fazy wzmacniającej w odlewanym kompozycie AlSi-CrFeCp Kompozyty, 3/2010, s. 195-200
15.Nowakowski S., Cholewa M., Wróbel P.: Kompozyty zbrojone fazami międzymetalicznymi z azotem i węglem, Studenckie Prace Naukowe, 10/2010, s. 155-163
16.Pikos Ł., Cholewa M., Szuter T.: Dobór geometrii odlewów szkieletowych w oparciu o symulacje stanu naprężeń, Studenckie Prace Naukowe, 10/2010, s. 169-175
• Prace inżynierskie obronione: 1. Czerkies P.: Analiza numeryczna kompozytu szklano-epoksydowego z wykorzystaniem
metody elementów skończonych (opiekun dr inż. H. Dębski), PL luty 20102. Leńczuk M.: Badania nieniszczące (NDT) wybranych kompozytowych struktur lotniczych
(opiekun dr hab. B. Surowska), PL luty 20103. Jakubczak P.: Analiza materiałowa laminatów wzmacnianych włókami szklanymi
stosowanych w lotnictwie (opiekun dr hab. B. Surowska), PL luty 20104. Majerski K.: Badania wybranych właściwości kompozytów warstwowych zbrojonych
włóknami węglowymi (opiekun dr inż. J. Bieniaś), PL luty 20105. Kowalczyk Ł.: Wytwarzanie kompozytowych struktur lotniczych – technologia i badania
wybranych właściwości (opiekun dr inż. J. Bieniaś), PL luty 20106. Mucha A.: Kompozyty inteligentne typu SMART w zastosowaniach lotniczych (opiekun dr
inż. J. Bieniaś), PL maj 2010
• Prace magisterskie obronione:1. Kwiatkowski P. : Przemiany fazowe w trakcie krystalizacji pierwotnej stopów Al i Cu
(opiekun dr hab. inż. M. Cholewa) PŚ2. Pawlas W. : Wpływ wybranych parametrów odlewania na strukturę i własności
mechaniczne stopu Al-Si (opiekun dr hab. inż. M. Cholewa) PŚ
• Prace inżynierskie planowane:1. Kozak Małgorzata: Analiza nieciągłości w laminacie kompozytowym (opiekun dr inż. J.
Bieniaś) PL2. 2 prace w PRz
• Prace magisterskie planowane:1. Muzyka Małgorzata: Analiza wad technologicznych w strukturze lotniczej typu sandwich
(opiekun dr hab. B. Surowska), PL2. Rózga Katarzyna: Kompozyty metalowe zawierające węgiel szklisty (opiekun dr inż. J.
Myalski), PŚ3. Lorek Tomasz: Badania segregacji w kompozytach Al-Si odlewanych w polu
magnetycznym (opiekun dr hab. inż. M. Cholewa), PŚ4. Pikos Łukasz: Badania własności użytkowych kompozytów ze zbrojeniem szkieletowym i
cieczą lepko-sprężystą (opiekun dr hab. inż. M. Cholewa), PŚ
• Prace doktorskie planowane – 1 w PRz• Prace habilitacyjne planowane – 1 w PRz
• Udział studentów / doktorantów / innych wykonawców (liczbowo)PL: 3 pracowników n-b, 1 pracownik techniczny, 1 doktorantka; bez wynagrodzenia – 1 doktorantka, 8 studentów PŚ: 8 pracowników n-b, 2 pracowników technicznych, 5 studentówPRz: 5 pracowników n-b, 3 pracowników technicznychITWL: 6 pracowników n-b, 3 pracowników technicznych
Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
• Stała współpraca z PZL Świdnik SA• CEREL Boguchwała
Propozycje przyszłego uszczegółowienia SPB na rok 2011
ITWL:• Ocena uszkodzeń eksploatacyjnych w tym uszkodzeń typu Impact DAMAGE•Porównanie aplikacji metod badań nieniszczących z metodami monitorowania
Główne wnioski
• Badania przewidziane do realizacji przebiegają planowo• Wstępne wyniki badań wytworzonych materiałów kompozytowych
potwierdzają skuteczność opracowywanych technologii• W badania zaangażowani są zarówno pracownicy jak i studenci• Wyniki prac prowadzonych w projekcie są upowszechniane w
postaci licznych prezentacji oraz opracowanych publikacji, co przyczynia się do promocji projektu
• Zakłady lotnicze oraz instytuty badawcze zainteresowane są technologiami oraz metodami badawczymi materiałów przeznaczonych do zastosowania w przemyśle lotniczym