PRZEGLĄD MECHANICZNY 4/2014

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

PL ISSN 0033-2259 

INDEKS 245836 

4’14 

MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY 

rok za∏o˝enia 1935

Z KRAJU I ZE ÂWIATA 

Nad polskà internetowà wyszukiwarkà 

semantycznà Nekst pracuje 

zespó∏ z Instytutu Podstaw 

Informatyki PAN w Warszawie oraz 

z Politechniki Warszawskiej. Badacze 

chcà do czerwca br. zeskanowaç 

500 mln dokumentów, 

a wić po∏ow´ polskiego Internetu. 

Wtedy te˝ Nekst ma byç udost´pniony 

u˝ytkownikom. Polska wyszukiwarka 

b´dzie dzia∏a∏a wed- 

∏ug innych algorytmów ni˝ najwi´ksze 

wyszukiwarki mi´dzynarodowe. 

Nekst nie b´dzie wyszukiwaç 

na stronie jedynie ciàgu 

znaków – s∏ów kluczowych, ale 

raczej b´dzie analizowaç gromadzone 

teksty z uwzgl´dnieniem najcz´Êciej 

pojawiajàcych si´ w nich 

najistotniejszych s∏ów i wyra˝eƒ 

wielos∏ownych. Uczestnicy projektu 

Nekst chcà, aby w przysz∏oÊci 

ich system usprawni∏ wykrywanie 

plagiatów. 

Elektroniczna kostka do gry 

DICE+, której twórcami sà Micha∏ 

Bàk i Patryk Strzelewicz, jako 

pierwszy polski gad˝et trafi∏a do 

sprzeda˝y w amerykaƒskim sklepie 

Apple. Urzàdzenie mia∏o swojà 

oficjalnà premier´ podczas targów 

Gamescom w Kolonii w sierpniu 

2013 r. DISCE+ jest nowoczesnà 

wersjà tradycyjnej kostki 

do gry, która mo˝e dzi´ki wbudowanej 

technologii s∏u˝yç równie˝ 

jako kontroler, komunikujàcy 

si´ za pomocà technologii 

Bluetooth 4.0 z tabletami i innymi 

urzàdzeniami. W urzàdzenie wbudowano 

procesor, akcelerometr, 

magnetometr, szeÊç diod RGB oraz 

wiele innych podzespo∏ów elektronicznych. 

Choç kostka dost´pna 

jest w Apple Store, wspó∏pracuje 

zarówno z tabletami z systemem 

operacyjnym iOS, jak 

i z Androidem. 

Firma SKF korzysta z mo˝liwoÊci, 

jakie daje chmura. Od 2012 r. 

jej Centra Zdalnej Diagnostyki 

(Remote Diagnostics Centres) na 

ca∏ym Êwiecie zosta∏y po∏àczone 

przez jeden system oparty na 

chmurze. ¸àczy on globalne rozwiàzania 

IT i umo˝liwia dost´p do 

danych wszystkich aplikacji. Rozwiàzanie 

oparte na chmurze umo˝liwia 

monitorowanie i diagnozowanie 

milionów urzàdzeƒ. SKF 

Asset Diagnostic Services (Us∏ugi 

Diagnostyki Zasobów) sà szczególnie 

odpowiednie dla zastosowaƒ 

w przemys∏ach wiatrowym, 

morskim, górniczym, papierniczym 

i metalowym, a tak˝e 

w innych bran˝ach, które wykorzystujà 

monitorowanie stanu 

technicznego. 

Nowoczesne laboratoria praktyk, 

w których do koƒca roku 2015 

wykszta∏ci si´ 6300 uczniów 

i uczennic techników z Wielkopolski, 

otwarte zosta∏y na Politechnice 

Poznaƒskiej oraz w Zespole 

Szkó∏ Ekonomicznych i Zespole 

Szkól Ponadgimnazjalnych im. 

H. Cegielskiego w Pile. Inicjatywa 

podj´ta zosta∏a w celu zmiany 

sytuacji, w której spo∏eczeƒstwo 

jest wykszta∏cone teoretycznie, 

a brak mu umiej´tnoÊci, które 

nabywa si´ w praktyce. W ramach 

programu laboratoria praktyk 

w Poznaniu i Pile przygotowano 

12 sal, które wyposa˝ono 

w sprz´t umo˝liwiajàcy kszta∏cenie 

w szeÊciu najpopularniejszych 

w regionie zawodach: technik 

ekonomista, technik informatyk, 

technik logistyk, technik 

handlowiec oraz technik organizacji 

reklamy. 

W trzecim konkursie programu 

Innotech Narodowe Centrum 

Badaƒ i Rozwoju wy∏oni∏o 80 projektów, 

które otrzymajà dofinansowanie. 

Innotech, to program 

uruchomiony w 2011 r., w którym 

finansowane sà prace badawcze 

w obszarze wysokich technologii. 

Dofinansowanie kierowane 

jest do konsorcjów i centrów 

naukowo-przemys∏owych, a tak˝e 

innowacyjnych przedsi´biorstw 

z sektora MÂP. W trzecim programie 

dofinansowanie zosta∏o przyznane 

m.in. na projekt ma∏ych 

elektrowni wiatrowych nowej generacji, 

innowacyjny tablet fiskalny 

oraz nowatorski system precyzyjnej 

obserwacji lotniczej. 

Nast´pny zeszyt 

Stanowisko badawcze do wyznaczania wp∏ywu 

dzielonych kó∏ satelitów na obcià˝enie 

w zaz´bieniach przek∏adni planetarnych 

– w artykule podj´to prób´ rozwiàzania problemu 

wyrównywania obcià˝eƒ w zaz´bieniach 

przek∏adni planetarnych, przez zastosowanie 

innowacyjnego pomys∏u konstrukcyjnego, polegajàcego 

na zwi´kszeniu podatnoÊci kó∏ obiegowych 

(satelitarnych), przedstawiono równie˝ 

koncepcj´ nowatorskiego stanowiska badawczego 

oraz metodyk´ badaƒ wp∏ywu dzielonych 

kó∏ satelitarnych na przebieg obcià˝enia 

w zaz´bieniach przek∏adni planetarnych maszyn 

roboczych. 

Wp∏yw imperfekcji geometrycznych na bezpieczeƒstwo 

monta˝u i naprawy zbiorników 

cylindrycznych metodà podbudowy 

– w pracy wyznaczono noÊnoÊç granicznà zbiorników 

stalowych o osi pionowej montowanych 

lub naprawianych z zastosowaniem hydraulicznego 

systemu podnoszenia konstrukcji, 

zbadano wp∏yw wybranych imperfekcji geometrycznych 

na noÊnoÊç montowanych zbiorników. 

Problematyka wytwarzania wyrobów ze stali 

AHSS 

– w artykule przedstawiono wyniki prowadzonych 

badaƒ procesu t∏oczenia elementów ze 

stali DP600, omówiono w∏aÊciwoÊci stali DP600 

oraz jej zastosowanie w przemyÊle motoryzacyjnym, 

okreÊlono wp∏yw struktury stali DP600 

na przebieg procesu t∏oczenia oraz jakoÊç 

uzyskiwanych wyrobów, w celu zlokalizowania 

obszaru najbardziej nara˝onego na powstawanie 

p´kni´ç przeprowadzono symulacje numeryczne 

MES, wykorzystujàc oprogramowanie Simufact 

Forming. 

Modernizacja trybotestera Amsler A-135 z wykorzystaniem 

komputerowych technik pomiarowych 

– w pracy przedstawiono rozwiàzanie modernizacji 

trybotestera Amsler A-135 z wykorzystaniem 

komputerowych technik pomiarowych, 

z zastosowaniem dost´pnych na rynku podzespo∏ów 

dokonano modernizacji, bez ingerencji 

w uk∏ad mechaniczny, pozwalajàcej na 

rejestracj´ i zapis parametrów próby, przeprowadzono 

kalibracj´ uk∏adu oraz porównano 

wyniki badaƒ ze stanem sprzed modernizacji, 

wyniki badaƒ weryfikacyjnych pozwalajà na 

stwierdzenie o poprawnoÊci przeprowadzonych 

prac.

ROK WYD. LXXIII 

PRZEGLÑD MECHANICZNY 

PATRONAT: 

Stowarzyszenie In˝ynierów 

Mechaników i Techników Polskich 

KWIECIE¡ 2014 • NR 4/14 

WYDAWCA: 

Instytut Mechanizacji Budownictwa 

i Górnictwa Skalnego 

ul. Racjonalizacji 6/8 

02-673 Warszawa 

Za treÊç og∏oszeƒ i p∏atnych wk∏adek redakcja nie odpowiada 

Miesićznik notowany na liÊcie czasopism punktowanych 

Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 5 pkt. 

Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego 

Wersja pierwotna: druk 

Nak∏ad 1000 egz. 

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

SPIS TREÂCI 

Informacje dla autorów 

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE 

O FIRMACH 

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE 

Detekcja i pomiar d∏ugoÊci p´knićia zmćzeniowego 

z zastosowaniem systemu 

FatigueView – Dariusz Boroƒski, Tomasz 

Giesko, Tomasz Marciniak, Zbigniew Lutowski, 

S∏awomir Bujnowski 

Wyznaczenie charakterystyki zmćzeniowej 

materia∏u profili aluminiowych z wykorzystaniem 

minipróbek – Tomasz Tomaszewski, 

Janusz Sempruch 

Z∏o˝one mikrowyciskanie – miniaturyzacja i ∏àczenie 

zabiegów w procesach obróbki plastycznej 

– Wojciech Presz, Robert Cacko 

Procedura wst´pnego projektowania planetarnej 

przek∏adni Êrubowej rolkowej z przek∏adnià 

z´batà – Filip Lisowski 

WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE 

Materia∏y stosowane w energetyce jàdrowej 

TECHNOLOGIE CHRONIÑCE ÂRODOWISKO 

Olej Mobil SHC Gear pomaga obni˝yç zu˝ycie 

energii elektrycznej 

Recykling zu˝ytych êróde∏ Êwiat∏a i elektro- 

Êmieci 

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 4/2014 

str. 

2 

3 

18 

21 

28 

32 

39 

45 

47 

47 

ADRES REDAKCJI: 

IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny” 

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa 

tel./fax: 22 8538113, tel. 22 8430201 w. 255 

e-mail: pmech@imbigs.pl 

http://www.przegladmechaniczny.pl 

REDAGUJE ZESPÓ¸: 

Redaktor naczelny: dr in˝. Martyna Jachimowicz 

Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew Dàbrowski 

Sekretarz redakcji: mgr Anna Massé 

Redaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz 

Boroƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Rafa∏ Dalewski 

(Aerodynamika), prof. dr hab. in˝. Andrzej Kocaƒda (Technologie 

wytwarzania), prof. nzw. dr hab. in˝. Gabriel Kost 

(Automatyka i robotyka), prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ 

(Podstawy konstrukcji maszyn), prof. dr hab. in˝. Tadeusz 

Smolnicki (Komputerowe metody CAD/CAM/CAE), prof. 

nzw. dr hab. in˝. Robert Sobiecki (In˝ynieria materia∏owa), 

dr in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika i pneumatyka) 

Redaktor statystyczny: dr in˝. Tomasz Miros∏aw 

Redaktor j´zykowy: mgr Anna Massé 

RADA PROGRAMOWA: 

Prof. Witold Gutkowski – przewodniczàcy (IMBiGS), dr in˝. 

Tomasz Babul (SIMP), prof. Jan B∏achuta (University of 

Liverpool), prof. Aleksander S. Bokhonsky (Sewastopol 

National Technical University), prof. Czes∏aw Cempel 

(Polit. Poznaƒska), prof. Grzegorz Glinka (University of 

Waterloo), prof. Krzysztof Go∏oÊ (Polit. Warszawska, 

IMBiGS), prof. Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. Jaromir 

K. Klouda (Technical and Test Institute for Construction 

Prague), prof. Janusz Kowal (AGH), prof. Mychaj∏o Lobur 

(Lviv Technical University), prof. Aleksander N. Mikhaylov 

(Donetsk National Technical University), prof. Ryszard 

Okulicz (Applied University Cologne) prof. Eugeniusz 

Rusiƒski (Polit. Wroc∏awska), prof. Ryszard Pyrz (Aalborg 

University), prof. Andrzej Seweryn (Polit. Bia∏ostocka), 

dr hab. in˝. Roman Staniek, prof. nzw. (SIMP), prof. 

Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska), prof. Wies∏aw 

Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof. W∏adys∏aw 

W∏osiƒski (PAN), prof. Nenad Zrnic (University of Belgrade), 

prof. Xu Bingye (Tsinhua University) 

KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI: 

Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. 602 390 703 

e-mail: r.kwiecien@imbigs.pl 

WARUNKI PRENUMERATY 

Przyjćie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie dokonanej 

wp∏aty. 

Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane: 

dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zamawiajàcego, 

nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okres 

prenumeraty. 

Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaç 

w banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A. 

O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850. 

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osoby 

prawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcy 

za granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza od 

ceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´ 

liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenumeraty 

itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowiàzujàcà 

od nast´pnego kwarta∏u. 

Cena prenumeraty na 2014 r.: 

kwartalnie – 72 z∏ 

pó∏rocznie – 144 z∏ 

rocznie – 288 z∏ 

Informacji o prenumeracie udziela redakcja. 

Dtp: „AWiWA” - tel. 22 7804598 

Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j. 

ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce 

1

Informacje dla autorów 

Do redakcji nale˝y przys∏aç zg∏oszenie autorskie zawierajàce dane teleadresowe autora, tytu∏ proponowanego 

artyku∏u, liczb´ stron, rys. i tabel oraz krótkie streszczenie pracy*. Po otrzymaniu informacji o zaakceptowaniu 

proponowanego tematu, nale˝y przys∏aç tekst pracy przygotowany zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi oraz 

wype∏niony formularz oÊwiadczenia i 2 egzemplarze podpisanej umowy licencyjnej*. Licencja niewy∏àczna oznacza, 

˝e Autor mo˝e w dalszym ciàgu samodzielnie korzystaç z utworu, a tak˝e udzielaç kolejnych licencji nowym 

licencjobiorcom, które upowa˝niajà ich do korzystania z utworu na tym samym polu eksploatacji, co licencja 

licencjobiorcy pierwotnego. 

Nades∏ane artyku∏y sà poddawane redakcyjnej ocenie formalnej i otrzymujà numer redakcyjny identyfikujàcy je na 

dalszych etapach procesu wydawniczego. 

Wszystkie artyku∏y przysy∏ane do redakcji sà recenzowane. Warunkiem publikacji jest uzyskanie pozytywnej recenzji. 

Redakcja nie wyp∏aca honorariów autorskich. 

Wskazówki dotyczàce przygotowania artyku∏u 

Artyku∏y przeznaczone do opublikowania w „Przeglàdzie Mechanicznym” powinny mieç naukowo-techniczny charakter 

i byç powiàzane z aktualnymi problemami przemys∏u. 

Artyku∏y powinny byç oryginalne, przez co nale˝y rozumieç, ˝e nie by∏y dotychczas publikowane w ca∏oÊci lub 

znaczàcej cz´Êci (jeÊli artyku∏ jest fragmentem innej pracy, np. doktorskiej, habilitacji, to informacja o tym powinna znaleêç 

si´ w spisie literatury). 

Artyku∏ powinien obejmowaç wàski temat, ale potraktowany mo˝liwie wyczerpujàco. Nale˝y unikaç powtarzania 

wiadomoÊci ogólnie znanych, uj´tych w wydawnictwach ksià˝kowych. 

Je˝eli dane zagadnienie jest obszerne, nale˝y rozbiç je na fragmenty stanowiàce odr´bne artyku∏y, które mogà byç 

publikowane niezale˝nie od siebie. 

Artyku∏y powinny odznaczaç si´ jasnà i logicznà budowà: materia∏ powinien byç podzielony na cz´Êci, których tytu∏y 

muszà odtwarzaç treÊç w nich zawartà. Wnioski z przeprowadzonych rozwa˝aƒ powinny byç wyraêne i jasno sformu∏owane 

na koƒcu artyku∏u. 

TreÊç artyku∏u powinna byç odpowiednio uzupe∏niona rysunkami, fotografiami, schematami itp., jednak liczb´ ilustracji 

nale˝y ograniczyç do niezb´dnych. 

Tytu∏ artyku∏u nale˝y podaç w j´z. polskim i j´z. angielskim i do∏àczyç krótkie streszczenie w j´zyku polskim i angielskim 

oraz s∏owa kluczowe polskie i angielskie. 

Obj´toÊç artyku∏u nie powinna przekraczaç 8 stron (1 strona – 1800 znaków). 

Do artyku∏u nale˝y do∏àczyç adres do korespondencji i adres poczty elektronicznej autorów. 

Praca powinna byç dostarczona w wersji elektronicznej w formacie*doc, *docx. Równania powinny byç zapisane 

w edytorach wzorów, z wyraênym rozró˝nieniem 0 i O. Je˝eli równania przekraczajà szerokoÊç szpalty (8 cm), nale˝y 

je przenieÊç, a niedajàce si´ przenieÊç zapisaç na szerokoÊç 2 szpalt (16 cm). 

Redakcja nie przepisuje tekstów i nie wykonuje rysunków. Oprócz pliku *doc, *docx zalecane jest, aby autorzy 

dostarczali pliki êród∏owe rysunków (najlepiej w formacie *.eps, *jpg lub * tif). 

Rysunki oraz wykresy muszà byç wykonane czytelnie, z uwzgl´dnieniem faktu, ˝e szerokoÊç szpalty w czasopiÊmie 

wynosi 8 cm, szerokoÊç kolumny – 17 cm, wysokoÊç kolumny – 24,5 cm. 

Opisy na rysunkach zmniejszonych do tej wielkoÊci powinny byç czytelne i nie ni˝sze od 2 mm. 

Autorzy sà zobowiàzani do podawania na koƒcu artyku∏u pe∏nego wykazu êróde∏ wykorzystywanych przy jego 

opracowaniu i podawania w treÊci odpowiednich odsy∏aczy do kolejnego numeru pozycji cytowanej w spisie literatury. 

Spis literatury, przygotowany wg kolejnoÊci powo∏aƒ, powinien zawieraç: przy ksià˝kach – nazwisko i pierwszà liter´ 

imienia autora, tytu∏ ksià˝ki, wydawc´, rok i miejsce wydania (ewentualnie numery stron); przy czasopismach – nazwisko 

i imi´ autora, tytu∏ artyku∏u, nazw´ czasopisma, numer i rok (ewentualnie numery stron). Nie stosujemy cyrylicy – taki 

tekst nale˝y podaç w transkrypcji wydawniczej na alfabet ∏aciƒski. Spis literatury powinien przedstawiaç aktualny stan 

wiedzy i uwzgl´dniaç pozycje z literatury Êwiatowej. 

Autorzy gwarantujà, ˝e treÊç pracy i rysunki sà ich w∏asnoÊcià (lub podajà êród∏o pochodzenia rysunków). Autorzy 

zg∏aszajàc artyku∏, przekazujà Wydawcy prawa do jego publikacji w formie drukowanej i elektronicznej. 

Redakcja b´dzie dokumentowaç wszelkie przejawy nierzetelnoÊci naukowej, zw∏aszcza ∏amania i naruszania zasad etyki 

obowiàzujàcych w nauce. 

Procedura recenzowania 

Procedura recenzowania artyku∏ów w czasopiÊmie jest zgodna z zaleceniami Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa 

Wy˝szego zawartymi w opracowaniu „Dobre praktyki w procedurach recenzyjnych w nauce”, Warszawa 2011. 

Autorzy, którzy przysy∏ajà artyku∏ do publikacji, sà Êwiadomi (Informacje dla autorów), ˝e wszystkie prace publikowane 

w „Przeglàdzie Mechanicznym” podlegajà ocenie recenzentów i wyra˝ajà zgod´ na procedur´ recenzowania, a redakcja 

wysy∏a do autorów informacj´ o przyjćiu artyku∏u i wys∏aniu go do recenzentów. Do oceny ka˝dej publikacji powo∏uje 

si´ co najmniej dwóch niezale˝nych recenzentów. 

Redakcja dobiera recenzentów rzetelnych i jak najbardziej kompetentnych w danej dziedzinie, którzy nie sà cz∏onkami 

redakcji pisma, sà specjalistami w danej dziedzinie oraz nie sà zatrudnieni w placówce wydajàcej pismo. Nades∏ane 

artyku∏y nie sà nigdy wysy∏ane do recenzentów z tej samej placówki, z której pochodzi autor. Prace recenzentów sà poufne 

i anonimowe. Recenzja musi mieç form´ pisemnà i koƒczyç si´ jednoznacznym wnioskiem o dopuszczeniu artyku∏u 

do publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” lub jego odrzuceniu. W przypadku pracy w j´zyku obcym, co najmniej jeden 

z recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej innej ni˝ narodowoÊç autora pracy. Autorzy sà informowani 

o wynikach recenzji oraz otrzymujà je do wglàdu. W sytuacjach spornych redakcja powo∏uje dodatkowych recenzentów. 

Ka˝dy artyku∏ zawierajàcy wyniki badaƒ doÊwiadczalnych kierowany jest tak˝e do redaktora statystycznego. 

Lista recenzentów publikowana jest w ostatnim zeszycie ka˝dego rocznika. 

Informacja dla recenzentów 

Redakcja zwraca si´ do Recenzentów z uprzejmà proÊbà o zwrot recenzji w ciàgu 4 tygodni (formularz recenzji 

dost´pny na stronie internetowej)*. 

* Formularze dost´pne na stronie internetowej www.przegladmechaniczny.pl. 

2 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 4/2014

PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE 

Identyfikacja i zapobieganie 

typowym uszkodzeniom p∏ytek skrawajàcych 

Uszkodzenia p∏ytek i ich negatywny 

wp∏yw na urzàdzenia 

produkcyjne przypominajà zu˝ywanie 

butów przez sportowców. 

Podobnie jak but amortyzujàcy 

wag´ biegacza, p∏ytka jest regularnie 

poddawana dzia∏aniu 

ogromnych si∏, co prowadzi do jej 

zu˝ycia. Brak reakcji na zu˝ycie 

butów mo˝e spowodowaç ból 

u sportowca, a zu˝yte p∏ytki – niedok∏adnoÊç 

i spadek wydajnoÊci 

procesu obróbki. 

Producenci mogà jednak analizowaç 

zu˝yte narz´dzia w celu 

uzyskania maksymalnej ich trwa- 

∏oÊci i przewidywania zu˝ycia, co 

umo˝liwia uzyskanie maksymalnej 

dok∏adnoÊci cz´Êci i redukcj´ 

zu˝ycia sprz´tu. Wczesne badanie 

p∏ytek to wa˝na czynnoÊç, umo˝liwiajàca 

okreÊlenie podstawowej 

przyczyny uszkodzenia przez starannà 

obserwacj´ i raportowanie. 

Pominićie tych istotnych kroków 

mo˝e spowodowaç niemo˝noÊç 

rozró˝nienia typów uszkodzeƒ. 

Stereoskop z dobrà optykà, 

oÊwietleniem i powi´kszeniem co 

najmniej 20x znacznie upraszcza 

proces badania p∏ytek i mo˝e 

u∏atwiç identyfikacj´ tych oÊmiu 

popularnych przyczyn uszkodzeƒ 

p∏ytek, które przyczyniajà si´ do ich 

przedwczesnego zu˝ycia. 

Fot. 1. Zu˝ycie powierzchni przy∏o˝enia 

Zu˝ycie powierzchni 

przy∏o˝enia 

P∏ytki doznajà uszkodzenia z powodu 

zu˝ycia niezale˝nie od typu 

materia∏u. Najbardziej po˝àdanym 

typem zu˝ycia jest normalne zu- 

˝ycie powierzchni przy∏o˝enia, poniewa˝ 

jest ono najbardziej przewidywalnà 

formà uszkodzenia narz´dzia. 

Zu˝ycie powierzchni przy- 

∏o˝enia jest jednorodne i post´puje 

w miar´ up∏ywu czasu. Materia∏ 

obrabiany powoduje zu˝ycie kraw´dzi 

skrawajàcej, co przypomina 

t´pienie ostrza no˝a. 

Normalne zu˝ycie powierzchni 

przy∏o˝enia rozpoczyna si´, gdy 

twarde, mikroskopijne wtràcenia 

i wzmocniony materia∏ elementu 

obrabianego stykajà si´ z p∏ytkà. 

Przyczyny takiego zu˝ycia obejmujà 

Êcieranie przy niskich pr´dkoÊciach 

skrawania oraz reakcje 

chemiczne przy du˝ych pr´dkoÊciach 

skrawania. 

Normalne zu˝ycie powierzchni 

przy∏o˝enia charakteryzuje si´ stosunkowo 

jednorodnym Êladem 

zu˝ycia wzd∏u˝ kraw´dzi skrawajàcej 

p∏ytki. Czasami metal z elementu 

obrabianego pozostawia 

Êlady na kraw´dzi skrawajàcej 

i zwi´ksza widocznà wielkoÊç Êladu 

na p∏ytce. 

W celu spowolnienia zwyk∏ego 

zu˝ycia powierzchni przy∏o˝enia, 

wa˝ne jest stosowanie najtwardszego 

gatunku p∏ytki, który nie 

wykrusza si´, a tak˝e stosowanie 

ostrzejszej geometrii, co redukuje 

si∏y skrawania i tarcie. 

Z drugiej strony nie jest po- 

˝àdane gwa∏towne zu˝ycie powierzchni 

przy∏o˝enia, poniewa˝ 

zmniejsza ono trwa∏oÊç narz´dzia 

i nie pozwala na osiàgnićie po- 

˝àdanego czasu skrawania, wynoszàcego 

15 minut. Gwa∏towne zu- 

˝ycie wyst´puje cz´sto w przypadku 

skrawania materia∏ów Êciernych, 

takich jak ˝elazo ciàgliwe, 

stopy krzemu i aluminium, stopy 

odporne na wysokie temperatury, 

obrabiane termicznie stale nierdzewne 

PH, stopy miedzi berylowej 

i w´glika wolframu, a tak˝e 

materia∏y niemetalowe, takie jak 

w∏ókno szklane, tworzywa epoksydowe, 

wzmacniane tworzywa 

sztuczne i ceramika. 

Oznaki gwa∏townego zu˝ycia powierzchni 

przy∏o˝enia wyglàdajà 

tak samo, jak zwyk∏e zu˝ycie. 

W celu zapobie˝enia gwa∏townemu 

zu˝yciu powierzchni przy∏o˝enia 

istotne jest wybieranie bardziej 

odpornych na Êcieranie, twardszych 

lub pokrywanych gatunków 

p∏ytek, a tak˝e upewnienie si´ co 

do w∏aÊciwego zastosowania ch∏odziwa. 

Bardzo efektywne jest tak˝e 

redukowanie pr´dkoÊci skrawania, 

jednak˝e wp∏ywa to negatywnie na 

czas cyklu. 

Zu˝ycie kraterowe 

Zu˝ycie kraterowe wyst´puje 

cz´sto podczas obróbki przy du˝ych 

pr´dkoÊciach, stopów ˝elaza i tytanu. 

Jest to spowodowane topieniem 

si´ p∏ytki w wiórach materia- 

∏u obrabianego. 

Fot. 2. Zu˝ycie kraterowe 

Zu˝ycie kraterowe to po∏àczenie 

dyfuzji i zu˝ycia Êciernego. W obecnoÊci 

˝elaza lub tytanu, wysoka 

temperatura wiórów materia∏u obrabianego 

sprawia, ˝e komponenty 

w´glika spiekanego roztapiajà si´ 

i ∏àczà z wiórami, tworzàc krater 

na czole p∏ytki. W miar´ up∏ywu 

czasu krater powi´ksza si´, prowadzàc 

do tworzenia si´ wiórów 

i deformacji p∏ytki, co mo˝e powodowaç 

gwa∏towne zu˝ycie powierzchni 

przy∏o˝enia. 

Narost na kraw´dzi 

Narost na kraw´dzi wyst´puje 

w przypadku przyspawania fragmentów 

elementu obrabianego 

do kraw´dzi skrawajàcej. Jest spowodowany 

powinowactwem chemicznym, 

wysokim ciÊnieniem 

i wysokà temperaturà w strefie 

skrawania. Po pewnym czasie 

narost na kraw´dzi od∏amuje si´, 

cz´sto pociàgajàc za sobà fragmenty 

p∏ytki, co prowadzi do wykruszania 

i gwa∏townego zu˝ycia 

powierzchni przy∏o˝enia. 

To zjawisko wyst´puje cz´sto 

w przypadku materia∏ów klejàcych 

si´, niskich pr´dkoÊci, stopów ˝aroodpornych, 

stali nierdzewnych 


3


Fot. 3. Narost na kraw´dzi 

i materia∏ów nie˝elaznych, jak równie˝ 

podczas operacji gwintowania 

i wiercenia. Narost na kraw´dzi 

mo˝na zidentyfikowaç dzi´ki 

chaotycznym zmianom rozmiaru 

i wykoƒczenia cz´Êci, jak równie˝ 

dzi´ki b∏yszczàcemu materia∏owi 

widocznemu na szczycie lub powierzchni 

przy∏o˝enia kraw´dzi 

p∏ytki. 

Narost na kraw´dzi mo˝na kontrolowaç 

przez zwi´kszenie pr´dkoÊci 

skrawania i posuwu, stosowanie 

p∏ytek pokrytych azotkiem 

tytanu (TiN), w∏aÊciwe stosowanie 

ch∏odziwa (tj. zwi´kszenie st´˝enia) 

oraz wybór p∏ytek o geometriach 

zmniejszajàcych si∏y i/lub g∏adszych 

powierzchniach. 

Fot. 4. Wykruszenie 

Wykruszanie 

Wykruszanie powstaje w wyniku 

niestabilnoÊci mechanicznej, cz´sto 

spowodowanej brakiem sztywnoÊci 

konfiguracji, uszkodzonymi ∏o˝yskami 

lub zu˝ytymi wrzecionami. 

Przyczynami wykruszania mogà byç 

te˝ twarde elementy materia∏ów 

obrabianych i obróbka przerywana. 

Czasami zjawisko to wyst´puje 

w nieoczekiwanych miejscach, na 

przyk∏ad podczas obróbki materia∏ów 

z proszków metali, cechujàcych 

si´ porowatoÊcià. Twarde 

∏àczenia na powierzchni obrabianego 

materia∏u oraz obróbka 

przerywana prowadzà do lokalnej 

koncentracji napr´˝eƒ i mogà powodowaç 

wykruszanie. 

W przypadku tego typu uszkodzenia 

doskonale widoczne sà wykruszenia 

wzd∏u˝ kraw´dzi p∏ytki. 

Mo˝na temu zapobiec, stosujàc 

w∏aÊciwà konfiguracj´ maszyn i narz´dzi, 

minimalizujàc odchylenia, 

stosujàc zaokràglone p∏ytki, kontrolujàc 

narosty na kraw´dzi oraz 

stosujàc bardziej ciàgliwe gatunki 

p∏ytek i/lub mocniejsze geometrie 

kraw´dzi skrawajàcych. 

Uszkodzenia 

termiczno-mechaniczne 

Po∏àczenie gwa∏townych wahaƒ 

temperatury i napr´˝eƒ mechanicznych 

mo˝e powodowaç uszkodzenia 

termiczno-mechaniczne. 

Wzd∏u˝ kraw´dzi p∏ytki tworzà 

si´ p´knićia napr´˝eniowe, prowadzàc 

do od∏àczania si´ fragmentów 

w´glików p∏ytki i pozornego 

powstawania wykruszeƒ. 

Fot. 5. Uszkodzenie termiczno-mechaniczne 

Uszkodzenia termiczno-mechaniczne 

wyst´pujà najcz´Êciej 

w przypadku frezowania i czasami 

w przypadku toczenia przerywanego, 

toczenia poprzecznego 

du˝ej liczby cz´Êci oraz operacji 

o przerywanym sp∏ywie ch∏odziwa. 

Oznaki uszkodzeƒ termiczno-mechanicznych 

to du˝a liczba p´kni´ç 

prostopad∏ych do kraw´dzi skrawajàcych. 

Wa˝ne jest zidentyfikowanie 

tego uszkodzenia, aby móc 

zapobiec wykruszaniu. 

Istnieje mo˝liwoÊç zapobiegania 

uszkodzeniom termiczno-mechanicznym 

przez poprawne stosowanie 

ch∏odziwa lub, co jest jeszcze 

lepszym rozwiàzaniem, ca∏kowite 

usunićie go z procesu, 

zastosowanie gatunku o wy˝szej 

odpornoÊci na napr´˝enia, zastosowanie 

geometrii redukujàcej 

temperatury i zmniejszenie pr´dkoÊci 

posuwu. 

Odkszta∏canie kraw´dzi 

Nadmierna temperatura i obcià- 

˝enie mechaniczne mogà prowadziç 

do odkszta∏cania kraw´dzi. 

Wysoka temperatura pojawia si´ 

cz´sto w przypadku wysokich 

pr´dkoÊci i posuwów oraz obróbki 

twardych stali, powierzchni 

wzmocnionych i stopów ˝aroodpornych. 

Fot. 6. Odkszta∏cenie kraw´dzi 

Nadmierna temperatura powoduje 

zmi´kczanie spoiwa w´glików 

lub kobaltu w p∏ytce. Obcià˝enie 

mechaniczne wyst´puje, 

gdy nacisk p∏ytki na materia∏ obrabiany 

prowadzi do odkszta∏cania 

p∏ytki lub wyginania si´ jej 

ostrza, co mo˝e powodowaç jego 

od∏amanie lub gwa∏towne zu˝ycie 

powierzchni przy∏o˝enia. 

Znaki odkszta∏cania kraw´dzi 

obejmujà odkszta∏canie kraw´dzi 

skrawajàcej oraz niezgodnoÊç wymiarów 

elementu obrabianego 

z wymaganymi specyfikacjami. Odkszta∏canie 

kraw´dzi mo˝na kontrolowaç 

przez w∏aÊciwe stosowanie 

ch∏odziwa, zastosowanie 

gatunku o wy˝szej odpornoÊci na 

zu˝ycie i ni˝szej zawartoÊci spoiwa, 

redukcj´ pr´dkoÊci i posuwów oraz 

zastosowanie geometrii redukujàcej 

si∏y. 

Zu˝ycie karbowe 

Zu˝ycie karbowe wyst´puje 

w przypadku, gdy Êcierna powierzchnia 

materia∏u obrabianego 

Êciera lub powoduje wykruszenia 

na g∏´bokoÊci skrawania 

narz´dzia skrawajàcego. Zu˝ycie 

karbowe mo˝e byç spowodowane 

przez powierzchnie odlewane, 

utleniane, wzmacniane i nieregularne. 

Najcz´stszà przyczynà zjawiska 

jest Êcieranie, jednak˝e w obszarze 

obj´tym zu˝yciem mogà tak- 

˝e powstawaç wykruszenia. Linia 

g∏´bokoÊci skrawania na p∏ytce jest 

cz´sto poddawana napr´˝eniom 



Fot. 7. Zu˝ycie karbowe 

rozciàgajàcym, co zmniejsza jej odpornoÊç 

na wstrzàsy. 

Ten typ uszkodzenia staje si´ 

widoczny w momencie pojawienia 

si´ wyszczerbieƒ i wykruszeƒ 

w obszarze g∏´bokoÊci skrawania 

p∏ytki. W celu zapobiegania wyszczerbieniom 

wa˝na jest zmiana 

g∏´bokoÊci skrawania w przypadku 

stosowania wielu przejÊç, zastosowanie 

narz´dzia o wi´kszym 

kàcie przystawienia, zwi´kszenie 

pr´dkoÊci skrawania w przypadku 

obróbki stopów ˝aroodpornych, 

zmniejszenie pr´dkoÊci posuwu, 

ostro˝ne zwi´kszenie zaokràglenia 

w obszarze g∏´bokoÊci skrawania 

oraz zapobieganie narostom, 

zw∏aszcza w przypadku stali 

nierdzewnych i stopów ˝aroodpornych. 

Z∏amania mechaniczne 

Z∏amania mechaniczne p∏ytek 

wyst´pujà, gdy narzucona si∏a 

przekracza wytrzyma∏oÊç kraw´dzi 

skrawajàcej. Do powstawania 

z∏amaƒ przyczyniaç si´ mogà 

wszystkie typy uszkodzeƒ opisane 

w tym artykule. 

Istnieje mo˝liwoÊç zapobiegania 

z∏amaniom mechanicznym przez 

zapobieganie wszystkim typom 

uszkodzeƒ poza zwyk∏ym zu˝yciem 

powierzchni przy∏o˝enia. Efektywne 

strategie zapobiegania to zastosowanie 

gatunków o wy˝szej 

odpornoÊci na napr´˝enia, wybór 

mocniejszej geometrii p∏ytki lub 

Fot. 8. Z∏amanie mechaniczne 

grubszej p∏ytki, zmniejszenie pr´dkoÊci 

posuwu i/lub g∏´bokoÊci 

skrawania, sprawdzanie sztywnoÊci 

konfiguracji i sprawdzanie elementów 

obrabianych ze wzgl´du na 

twarde ∏àczenia i trudne fragmenty. 

Zrozumienie procesów powstawania 

tych oÊmiu popularnych 

typów uszkodzeƒ i rozwój umiej´tnoÊci 

ich analizy mo˝e zapewniç 

producentom du˝e korzyÊci, 

takie jak zwi´kszona produktywnoÊç 

i trwa∏oÊç narz´dzi oraz spójna 

trwa∏oÊç, lepsza tolerancja i wyglàd 

cz´Êci, mniejsze zu˝ycie sprz´tu, 

a tak˝e ni˝sze prawdopodobieƒstwo 

katastrofalnych uszkodzeƒ 

p∏ytki, prowadzàcych do 

przerw w produkcji i szkód. 

Don Graham, Seco Tools 

Zdjćia: Seco Tools 

Renishaw – 12 lat na polskim rynku 

Firma Renishaw Sp. z o.o. zorganizowa∏a 

18 lutego br. spotkanie 

z dyrektorem Grupy Renishaw 

panem Benjaminem Taylorem, na 

które zaproszeni zostali liczni przedstawiciele 

mediów i klienci firmy. 

Okazjà do spotkania by∏o oficjalne 

otwarcie nowej siedziby firmy oraz 

uczczenie 12. rocznicy jej obecnoÊci 

na polskim rynku, a tak˝e 40. rocznica 

istnienia Renishaw. 

Firma Renishaw Sp. z o.o., polski 

przedstawiciel Renishaw plc, otworzy∏a 

nowe biuro w Warszawie, 

w szybko rozwijajàcej si´ cz´Êci 

miasta, w po∏o˝onym w pobli˝u 

lotniska i obwodnicy S2 centrum 

biznesowym Poleczki Business 

Park. Biuro ma ponad 530 metrów 

kwadratowych, jego cz´Êç stanowià 

pomieszczenia metrologiczne 

i demonstracyjne. 

Przyby∏ych powita∏ w imieniu 

zarzàdu firmy Renishaw Sp. z o.o. 

pan Tomasz R˝ysko, a nast´pnie 

pan Benjamin Taylor (fot. 1) przedstawi∏ 

tendencje rozwojowe Grupy 

Renishaw, w których mieszczà 

si´ dotychczasowe dzia∏ania firmy 

obejmujàce metrologi´ przemys∏owà, 

przetworniki po∏o˝enia, 

spektroskopi´ ramanowskà, a tak- 

˝e nowe obszary, takie jak wytwarzanie 

przyrostowe, wsparcie technologiczne 

dla nowoczesnych materia∏ów 

(stopy z pamićià kszta∏tu, 

pow∏oki DLC) oraz szeroka 

oferta dla sektora ochrony zdrowia, 

np.: stomatologiczne systemy 

CAD/CAM, skanery stomatologiczne, 

urzàdzenia medyczne, roboty 

chirurgiczne i oprogramowanie 

u˝ywane w neurochirurgii stereotaktycznej. 

Zupe∏nie nowà 

dziedzinà jest diagnostyka medyczna. 

Powsta∏o Renishaw Diagnostics 

Ltd, które zamierza zostaç 

najwi´kszym dostawcà systemów 

Fot. 1. Benjamin Taylor, dyrektor Grupy 

Renishaw 

zautomatyzowanej multikompleksowej 

diagnostyki i badaƒ klinicznych 

w celu szybkiego wykrywania 

chorób. 

Centrum demonstracyjne otwarte 

w nowej siedzibie oferuje wsparcie 

techniczne dla producentów 

oryginalnego wyposa˝enia, importerów, 

dystrybutorów oraz u˝ytkowników 

koƒcowych, w zakresie 

produktów, takich jak: sondy dla 

maszyn wspó∏rz´dnoÊciowych i obrabiarek 

CNC, systemy kalibracyjne, 

linia∏y oraz uniwersalne sprawdziany 

Equator. Klienci firmy b´dà 

mogli równie˝ skorzystaç z pomocy 

specjalistów zajmujàcych si´ wytwarzaniem 

przyrostowym oraz 

systemami spektroskopii ramanowskiej. 

W ramach prezentacji urzàdzeƒ 

zgromadzonych w centrum demonstracyjnym 

goÊciom pokazano 

nowà 5-osiowà g∏owic´ do 

pomiarów stykowych na maszynach 

wspó∏rz´dnoÊciowych (fot. 2). 

Oparta na technologii opracowanej 

dla wielokrotnie nagradzanego 

systemu pomiarowego REVO ® , 


5


Fot. 2 Fot. 4 

nowa g∏owica PH20 zapewnia 

szybkà inspekcj´ technikà stykowà 

oraz pomiar cech przedmiotu 

dla dowolnej orientacji kàtowej. Ze 

wzgl´du na niewielkie wymiary 

PH20 polecana jest przy zakupie 

nowych maszyn pomiarowych oraz 

w przypadku modernizacji wi´kszoÊci 

maszyn wspó∏rz´dnoÊciowych 

pracujàcych w trybie pomiarów 

punktowych. Nowy system 

PH20 zapewnia u˝ytkownikom 

maszyn wspó∏rz´dnoÊciowych 

korzyÊci w postaci: automatycznego 

dopasowania parametrów 

g∏owicy w przypadku nieprawid∏owego 

ustawienia cz´Êci, szybkich 

procedur kalibracyjnych oraz mo˝liwoÊci 

monta˝u zintegrowanej 

sondy TP20, która przez zoptymalizowanie 

przestrzeni roboczej pozwala 

na zastosowanie technologii 

pomiaru w 5 osiach po raz pierwszy 

tak˝e na mniejszych maszynach. 

Zaprezentowano tak˝e stapianie 

laserowe Renishaw – technologi´ 

wytwarzania przyrostowego, 

w której wykorzystuje si´ iterbowy 

laser Êwiat∏owodowy o du˝ej 

mocy do stapiania drobnoziarnistych 

proszków metali w celu 

formowania u˝ytecznych trójwymiarowych 

cz´Êci. Proces produkcji 

wykorzystuje przekroje 2D modelu 

Fot. 3 

3D CAD, o gruboÊci od 20 do 

100 mikronów. W procesie buduje 

si´ przedmiot, nak∏adajàc równe 

warstwy proszku metalowego przy 

u˝yciu urzàdzenia powlekajàcego, 

a nast´pnie stapiajàc kolejne 

warstwy w ÊciÊle kontrolowanych 

warunkach atmosfery gazów oboj´tnych. 

Po zakoƒczeniu tego etapu, 

przedmiot jest usuwany ze z∏o˝a 

proszku i przechodzi proces obróbki 

cieplnej i wykaƒczajàcej, zale˝nie 

od zastosowania. 

W centrum mo˝na poznaç 

dzia∏anie urzàdzenia z dziedziny 

spektroskopii optycznej, które wykorzystuje 

w sposób bezdotykowy 

i nieniszczàcy efekt Ramana do 

identyfikacji i scharakteryzowania 

w∏aÊciwoÊci chemicznych materia∏ów 

(fot. 3). Gama zastosowaƒ 

obejmuje farmakologi´, materia∏oznawstwo, 

gemologi´ i mineralogi´, 

kryminalistyk´, nanotechnologi´, 

biomedycyn´ i technik´ 

oraz badania pó∏przewodników. 

Do produktów Renishaw nale˝à 

mikroskopy ramanowskie, miniaturowe 

spektrometry ramanowskie 

do monitorowania procesów, 

analizatory ramanowskie do mikroskopów 

elektronowych skaningowych, 

ch∏odzone detektory 

i lasery dla spektroskopii. 

Prezentowana jest tam tak˝e 

obrabiarka VF-2 Haas (fot. 4), wyposa˝ona 

w narz´dzia pomiarowe 

firmy Renishaw i zgromadzona 

jest gama produktów umo˝liwiajàcych 

u˝ytkownikom obrabiarek 

automatyczne ustawianie narz´dzi, 

ustawianie obrabianego przedmiotu, 

wykonywanie pomiarów 

w czasie cyklu oraz kontrol´ przedmiotu 

na centrach frezarskich 

CNC, centrach obróbkowych, tokarkach 

CNC i tokarko-frezarkach 

(fot. 5). Na przyk∏ad system SPRINT 

wprowadza wyjàtkowo szybkie i dok∏adne 

skanowanie przedmiotów 

na obrabiarkach CNC. Rejestruje 

on ciàg∏y strumieƒ dok∏adnych 

danych 3D zbieranych na powierzchni 

przedmiotu obrabianego 

Fot. 5 

i analizuje je w czasie rzeczywistym 

w sterowniku obrabiarki CNC. 

Podstaw´ systemu SPRINT (fot. 6) 

stanowi sonda skanujàca OSP60, 

która jest wyposa˝ona w czujnik 

analogowy o rozdzielczoÊci 0,1 µm 

w trzech wymiarach, co gwarantuje 

wyjàtkowà dok∏adnoÊç i mo˝liwoÊç 

rozpoznania kszta∏tu obrabianego 

przedmiotu. Technologia 

czujnika w sondzie zapewnia 

ciàg∏y sygna∏ wyjÊciowy odchylenia 

trzpienia, który w po∏àczeniu 

z pozycjà w uk∏adzie wspó∏rz´dnych 

obrabiarki umo˝liwia okreÊlenie 

rzeczywistego po∏o˝enia powierzchni 

przedmiotu. Dzi´ki wykonywaniu 

w ciàgu jednej sekundy 

pomiarów 1000 rzeczywistych 

punktów w 3D, mo˝liwoÊci analityczne 

systemu zapewniajà wiele 

mo˝liwoÊci zastosowaƒ, sprawdzania, 

obróbki adaptacyjnej przedmiotu 

obrabianego oraz kontroli 

procesu na obrabiarce z równo- 



Fot. 6 Fot. 7 

czesnà optymalizacjà wykorzystania 

maszyny i czasów cykli. 

Grup´ produktów do porównywania 

charakterystyk geometrycznych 

reprezentowa∏ Equator 

(fot. 7). Podstaw´ technologii kontroli 

wymiarowej komparatora 

Equator stanowi tradycyjne porównanie 

produkowanych cz´Êci 

z referencyjnym przedmiotem 

wzorcowym. Ponowny pomiar 

cz´Êci wzorcowej jest równie 

szybki jak pomiar produkowanej 

cz´Êci i natychmiast zapewnia 

mo˝liwoÊç kompensacji wp∏ywu 

wszelkich efektów termicznych, za 

pomocà danych, które tradycyjnie 

nale˝a∏oby zbieraç w labora- 

torium kontroli jakoÊci o kontrolowanej 

temperaturze. 

Uruchomienie centrum wystawienniczego 

w siedzibie firmy to 

najlepszy sposób pokazania klientom, 

w jaki sposób rozwiàzania 

Renishaw pomagajà zwi´kszyç 

produktywnoÊç oraz poprawiç 

jakoÊç. 

Konwencjonalne Êciernice 

do szlifowania kó∏ z´batych 3M Cubitron II 

Konwencjonalne Êciernice do 

szlifowania kó∏ z´batych 3M 

Cubitron II to najnowsze rozwiàzanie, 

które firma 3M wprowadza 

na rynek materia∏ów Êciernych. 

Âciernice ∏àczà w sobie 

technologi´ precyzyjnie kszta∏towanego 

ziarna 3M oraz najnowoczeÊniejsze 

systemy spoiw. 

Zosta∏y zaprojektowane tak, aby 

pomóc osiàgnàç powtarzalne, wysokiej 

jakoÊci wykoƒczenie oraz 

precyzyjnà geometri´, przy jednoczesnym 

zwi´kszeniu wydajnoÊci 

i efektywnoÊci pracy. 

Pierwszy nasypowy produkt 

Êcierny zawierajàcy technologi´ 

precyzyjnie profilowanych ziaren 

Cubitron II zosta∏ wprowadzony 

na polski rynek kilka lat temu. 

Obecnie wprowadzono Êciernice 

do szlifowania kó∏ z´batych 

Cubitron II, których stosowanie 

mo˝e przynieÊç nast´pujàce korzyÊci: 

szybsze prowadzenie procesu, 

mniej cykli powlekania, 

znacznie mniejsze ryzyko przypaleƒ, 

wyd∏u˝ona ˝ywotnoÊç Êciernic 

i sta∏a wydajnoÊç szlifowania. 

Osiàgnićie wi´kszej wydajnoÊci 

jest mo˝liwe dzi´ki po∏àczeniu 

technologii precyzyjnie kszta∏towanego 

ziarna 3M oraz najnowoczeÊniejszych 

systemów spoiw 

opracowanych przez amerykaƒskiego 

innowatora. Podczas gdy 

konwencjonalne ziarna ceramiczne 

w materiale Êciernym majà 

tendencj´ do „rzeêbienia” w powierzchni 

metalu, 

nagrzewajàc zarówno 

obrabiany 

przedmiot, jak i 

Êciernic´ – precyzyjnie 

ukszta∏towane 

trójkàtne ziarna 

Cubitron II stopniowo 

si´ wykruszajà, 

tworzàc kolejne 

ostre kraw´dzie. 

Zu˝ywajà si´ 

one równomiernie 

oraz zapewniajà 

bardzo d∏ugà ˝ywotnoÊç 

i spójnoÊç struktury podczas 

procesu szlifowania prowadzonego 

przy standardowych naciskach. 

Po raz pierwszy Êciernica sk∏ada 

si´ z „geometrycznie zdefiniowanych 

ostrzy”, co oznacza, ˝e ka˝de 

ziarno ma dok∏adnie taki sam 

kszta∏t. Patrzàc na powstajàce 

wióry, b´dàce wynikiem korzystania 

z nowych produktów Êciernych, 

proces szlifowania powinien byç 


7


w tym wypadku definiowany jako 

mikrofrezowanie. SypkoÊç wiórów 

nie powoduje zaszlichcania si´ 

Êciernicy, a zatem utrzymuje ona 

swoje w∏aÊciwoÊci i sta∏à wydajnoÊç 

szlifowania. 

Polimerowy materia∏ iglidur firmy 

igus obchodzi∏ jubileusz trzydziestolecia 

na targach K (International 

Trade Fair for Plastics and 

Rubber) w paêdzierniku 2013. To 

w∏aÊnie tutaj firma igus zaprezentowa∏a 

przed trzydziestoma laty 

swoje pierwsze polimerowe ∏o˝ysko 

Êlizgowe iglidur – bezsmarowne 

i bezobs∏ugowe, wykonane z tworzywa 

sztucznego i przeznaczone do 

aplikacji pracujàcych na sucho. 

Wielokrotne testy wykaza∏y, ˝e 

ryzyko przypaleƒ zosta∏o praktycznie 

wyeliminowane. 

Obecnie rodzina Êciernic do 

szlifowania kó∏ z´batych 3M 

Cubitron II obejmuje Êciernice 

Rdzeƒ technologiczny firmy igus 

od 49 lat tworzà trybopolimery. 

Tworzywa sztuczne, jak ˝aden inny 

materia∏, mo˝na modyfikowaç i dostosowywaç 

ich w∏aÊciwoÊci. Dzi´ki 

temu polimery dajà wićej mo˝liwoÊci 

w porównaniu z metalami, 

je˝eli chodzi o spe∏nienie indywidualnych 

wymogów w aplikacjach 

maszyn. 

Z tego powodu eksperci w dziedzinie 

tworzyw sztucznych przed 

trzydziestoma laty po raz pierwszy 

zaprezentowali polimerowe ∏o˝yska 

Êlizgowe pod nazwà iglidur: niezwykle 

odporny na uderzenia, wzmocniony 

d∏ugim w∏óknem polimer 

iglidur G sta∏ si´ prekursorem 

dzisiaj ju˝ czterdziestu ró˝nych 

materia∏ów iglidur. Przedsi´biorstwo 

dysponuje obecnie programem 

trybologicznie zoptymalizowanych 

∏o˝ysk Êlizgowych z tworzywa 

sztucznego, obejmujàcym 

ponad 12 000 artyku∏ów. Spektrum 

produktów obejmuje ekonomiczne 

i uniwersalne ∏o˝yska iglidur, ∏o˝yska 

zgodne z wymogami FDA, jak 

jednoprofilowe, Êciernice do szlifowania 

gwintów i Êlimacznic oraz 

Êciernice do szlifowania kó∏ z´batych 

spiralno-sto˝kowych. 

www.3m.pl 

30 lat ∏o˝ysk Êlizgowych iglidur: 

od prostej tulei z tworzywa sztucznego do elementu maszynowego typu high-tech 

Rys. 1. Firma igus, ekspert 

w dziedzinie trybopolimerów, 

zaprezentowa∏a przed trzydziestoma 

laty swoje pierwsze 

bezsmarowne i bezobs∏ugowe 

polimerowe ∏o˝ysko Êlizgowe 

pod nazwà iglidur: iglidur G 

sta∏ si´ prekursorem czterdziestu 

ró˝nych materia∏ów 

iglidur, charakteryzujàcych si´ 

specjalnymi w∏aÊciwoÊciami 

(êród∏o: igus GmbH) 

równie˝ ∏o˝yska odporne na wysokie 

temperatury oraz przeznaczone do 

stosowania pod wodà. 

¸o˝yska Êlizgowe iglidur zast´pujà 

dzisiaj w milionach zastosowaƒ metalowe 

tuleje, które wymagajà smarowania. 

Znajdujà one zastosowanie 

w najró˝niejszych ga∏´ziach przemys∏u 

– w samochodach, obrabiarkach, 

sprzćie AGD, pompach, urzàdzeniach 

treningowych, rowerach 

górskich oraz w technice medycznej 

i wyposa˝eniu kosmicznym. 

Wszystkie wysoko sprawne tworzywa 

sztuczne iglidur charakteryzuje 

ta sama zasada konstrukcyjna. 

Jej podstaw´ stanowi termoplastyczny 

materia∏ matrycy. Dodatek 

w∏ókien wzmacniajàcych zwi´ksza 

wytrzyma∏oÊç na Êciskanie. Zintegrowane 

smary sta∏e samodzielnie 

smarujà ∏o˝ysko i zmniejszajà tarcie. 

Dzi´ki smarom sta∏ym, zintegrowanym 

w ∏o˝yskach Êlizgowych 

iglidur, ca∏kowicie wyeliminowano 

koniecznoÊç smarowania. Zintegrowane 

smary w postaci milionów 

mikroskopijnych czàstek sà zatopione 

w maleƒkich komorach w materiale 

matrycy i uwalniane stamtàd 

w bardzo niewielkich iloÊciach. 

Komponenty ∏o˝ysk Êlizgowych nie 

sà na∏o˝one warstwowo, lecz homogenicznie 

wymieszane ze sobà. 

Skutkuje to bardzo dobrymi w∏aÊci- 



woÊciami dotyczàcymi zu˝ycia we 

wszystkich rodzajach ruchów. 

Firma igus zajmuje si´ nieustannym 

rozwojem nowych materia∏ów 

i produktów w celu zwi´kszenia 

niezawodnoÊci i d∏ugiego okresu 

u˝ytkowania maszyn przy równoczesnym 

obni˝eniu kosztów. W laboratorium 

firmy prowadzone sà 

badania wzajemnie oddzia∏ujàcych 

na siebie powierzchni w ruchu 

wzgl´dnym. W ten sposób in˝ynierowie 

z firmy igus opracowujà 

rocznie oko∏o 100 nowych kompozytów 

tworzyw sztucznych, cechujàcych 

si´ ró˝nymi cechami jakoÊciowymi, 

takimi jak odpornoÊç na wysokie 

temperatury czy chemikalia, 

odpornoÊç na wilgoç, czy te˝ zdatnoÊç 

do zastosowaƒ w pomieszczeniach 

sterylnych. Si∏´ nap´dowà 

tej innowacyjnoÊci stanowià pojawiajàce 

si´ na ca∏ym Êwiecie szkody 

w maszynach i urzàdzeniach spowodowane 

tarciem i zu˝yciem. Za 

tak silnym zaanga˝owaniem w badania 

i rozwój stoi wizja „motion 

plastics” firmy igus: komponenty 

z tworzywa sztucznego, które przez 

d∏ugi czas niezawodnie utrzymujà 

maszyny w ruchu. 

Wszystkie wysoko sprawne tworzywa 

sztuczne iglidur sà nieprzerwanie 

testowane ze wzgl´du na 

wytrzyma∏oÊç, tarcie i zu˝ycie. Tylko 

w 2012 roku testom poddano 

10 000 ∏o˝ysk Êlizgowych. Rosnàce 

przez dziesićiolecia know-how z zakresu 

trybologicznych w∏aÊciwoÊci 

polimerów jest udokumentowane 

w unikalnej bazie danych. Wyniki 

testów dotyczàcych badaƒ nad 

materia∏ami sà przesy∏ane bezpo- 

Êrednio do narz´dzi online, za pomocà 

których mo˝na ustaliç idealny 

materia∏ ∏o˝yska i dok∏adnie obliczyç 

okres u˝ytkowania poszczególnych 

elementów. Ponadto wszyscy klienci 

majà od teraz do dyspozycji wariant 

„offline” w postaci pude∏ka 

wzorcowego dry-tech: za∏àczone do 

niego szablony dajà mo˝liwoÊç 

przeglàdania ró˝nych materia∏ów 

– w taki sam sposób jak w narz´dziu 

do konfiguracji online – na 

podstawie ró˝nych kryteriów, takich 

jak temperatura, odpornoÊç na chemikalia 

bàdê kontakt z ˝ywnoÊcià, 

co daje mo˝liwoÊç wyboru optymalnego 

materia∏u do indywidualnej 

aplikacji. 

Rys. 2. Online lub offline: dzi´ki narz´dziom 

online (z lewej) oraz pude∏ku 

wzorcowemu dry-tech (z prawej) u˝ytkownik 

szybko znajdzie najbardziej odpowiednie 

do swojej aplikacji ∏o˝ysko 

Êlizgowe iglidur (êród∏o: igus GmbH) 

System Frontpull 7 

Frontpull 7 w rozwiàzaniach zautomatyzowanych 

umo˝liwia dostarczanie 

nawet „trudnych” drutów spawalniczych 

i lutów z najwi´kszà precyzjà 

W zautomatyzowanym procesie 

spawania jakoÊç zale˝y od doskona∏ego 

opanowania i uwzgl´dnienia 

wszystkich czynników majàcych 

wp∏yw na efekt koƒcowy. Jednym 

z podstawowych jest równomierne 

podawanie drutu – co jest szczególnie 

wa˝ne w przypadku mi´kkich 

drutów spawalniczych. W systemie 

Frontpull 7 podajnik drutu jest 

umieszczony bezpoÊrednio przy palniku 

i w niewielkiej odleg∏oÊci od 

miejsca spawania. Dzi´ki temu rozwiàzaniu 

eliminowane sà problemy 

z synchronizacjà wyst´pujàcà w konwencjonalnych 

nap´dach push-pull. 

Zap∏on i spawanie praktycznie sà 

bezodpryskowe, co jest g∏ównà zaletà 

zastosowania tego systemu. 

System Frontpull 7 produkowany 

przez SKS Welding Systems umo˝liwia 

podawanie drutów stalowych, 

aluminiowych, stopowych i z innych 

materia∏ów, o Êrednicy od 0,8 do 


9


1,6 mm w ka˝dym procesie spawania 

i lutowania przy u˝yciu pojedynczego 

drutu. W spawaniu z zastosowaniem 

robota drut podawany 

jest zwykle z beczki, ale mo˝e byç 

równie˝ ze szpuli, gdy u˝ywane sà 

materia∏y wysokostopowe lub rzadziej 

stosowane druty aluminiowe. 

4-rolkowy nap´d o mocy 90 W podaje 

spoiwo z okreÊlonà pr´dkoÊcià. 

JeÊli drut jest podawany tylko przez 

jeden podajnik, nie ma potrzeby 

synchronizacji pomi´dzy dwoma 

oddzielnymi nap´dami i synchronizacji 

nierównoÊci wyst´pujàcych 

pr´dkoÊci podawania. Nap´d stanowi 

jeden z integralnych elementów 

systemu palnika. Jego wi´ksza 

niezawodnoÊç zosta∏a zapewniona 

przez stosowanie tych samych podzespo∏ów, 

które sà wykorzystywane 

w sprawdzonych podajnikach 

PF5 firmy SKS. System Frontpull 7 

produkowany z beznarz´dziowà 

wymianà palnika i poszczególnych 

jego podzespo∏ów gwarantuje 

powtarzalnoÊç punktu TCP (punkt 

Êrodkowy narz´dzi) z dok∏adnoÊcià 

+/– 0,2 mm. 

Jednostka sterujàca podajnikiem 

jest zamontowana w górnej cz´Êci 

ramienia (3 oÊ) robota, a waga zestawu 

palnika wynosi tylko 4,8 kg. 

Dzi´ki ma∏emu obcià˝eniu robot 

mo˝e dynamicznie wykonywaç 

ruchy przyspieszania i hamowania 

oraz uzyskiwaç wysokie pr´dkoÊci 

wymagane przez technologi´ spawania. 

Aby zapewniç doskona∏à 

wspó∏prac´ spawarki i systemu 

Frontpull 7, firma SKS produkuje 

wszystkie materia∏y eksploatacyjne 

(∏àcznik pràdowy, koƒcówki 

kontaktowe i dysze gazu) we w∏asnym 

zak∏adzie. Gwintowane po∏àczenia 

dyszy i koƒcówki pràdowej 

w ∏àczniku pràdowym gwarantuje 

bezpieczne i precyzyjne mocowanie, 

a zwi´kszona powierzchnia 

po∏àczenia zapewnia stabilnà jakoÊç 

∏uku. Cz´Êci eksploatacyjne majà 

d∏ugà ˝ywotnoÊç ze wzgl´du na 

ich doskona∏e w∏aÊciwoÊci materia- 

∏owe. 

EEN wspiera innowacyjnych 

Europejska sieç Enterprise Europe Network (EEN) jest w Polsce coraz 

bardziej popularna – przede wszystkim wÊród ma∏ych i Êrednich przedsi´biorców, 

którzy chcà znaleêç za granicà odbiorców opracowanych przez 

siebie innowacyjnych technologii lub dostawców poszukiwanych rozwiàzaƒ. 

Sieç EEN, wczeÊniej IRC, która w 2015 roku obchodziç b´dzie 

20. urodziny, obejmuje obecnie a˝ 54 kraje (unijne i stowarzyszone), a w jej 

ramach dzia∏a 17 grup tematycznych pokrywajàcych si´ z najwi´kszymi 

sektorami przemys∏u. Ta najwi´ksza Êwiatowa platforma transferu technologii 

oferuje skuteczne i, co wa˝ne, bezp∏atne wsparcie wszystkim innowacyjnym 

przedsi´biorstwom i oÊrodkom badawczym. 

A jak to mo˝e zadzia∏aç? 

Dzi´ki Enterprise Europe Network 

hiszpaƒska firma recyklingowa wzi´- 

∏a udzia∏ w rozmowach brokerskich, 

gdzie pozna∏a system filtracyjny 

w∏oskiej firmy, pozwalajàcy jej na 

zupe∏nie nowe rozwiàzania. 

Officine Meccaniche Parenti, ko∏o 

Bolonii we W∏oszech produkuje systemy 

filtrujàce p∏yny dla rolnictwa 

i przemys∏u. Spin-off uniwersytetu 

w hiszpaƒskim Alicante, Olax22 poszukuje 

innowacyjnych sposobów 

zagospodarowania odpadów. Dzi´ki 

Enterprise Europe Network firmy 

spotka∏y si´ w 2011 roku na targach 

Ecomondo w Rimini, platformie zielonych 

rozwiàzaƒ. 

Mi´dzy wieloma innymi sposobami 

wspierania innowacyjnoÊci, Enterprise 

Europe Network zaprasza 

przedsi´biorców do wzićia udzia∏u 

w targach bran˝owych, gdzie mogà 

promowaç swoje rozwiàzania. Rozmowy 

brokerskie organizowane przez 

sieç w ramach targów, Ecobusiness 

Cooperation Event, pomagajà nawiàzaç 

firmom bezpoÊrednià znajomoÊç 

i ewentualnà wspó∏prac´. 

„WiedzieliÊmy, ˝e Olax22 jest zaanga˝owany 

w badania i rozwój produktów 

ekologicznych” – mówi Paula 

Rico z Instituto Valenciano de Competitividad 

Empresarial z Walencji 

– wić zaprosiliÊmy firm´ do wzićia 

udzia∏u w rozmowach brokerskich”. 

Na targach Olax22 odkry∏ opracowany 

przez Officine Parenti hydrocyklonowy 

separator czàstek sta∏ych, 

który mia∏ do tej pory zastosowanie 

podczas oddzielania wody od piasku 

i kamyków. Wracajàc do Hiszpanii, 

w∏aÊciciele firmy przywieêli separator 

ze sobà. Chcieli przeprowadziç 

testy i póêniejsze prace rozwojowe 

w celu opracowania nowego zastosowania 

separatora do recyklingu 

zadrukowanych gi´tkich folii plastikowych. 

Olax22 nadal pracuje nad 

projektem, ale ju˝ pozyska∏ potencjalnych 

klientów w Niemczech, we 

W∏oszech, na S∏owacji i w Czechach. 

„JesteÊmy teraz cz´Êcià sieci 

wspierajàcej konkurencyjnoÊç i innowacje, 

która zaprowadzi∏a nas na 

wczeÊniej niedost´pne dla nas rynki” 

– mówi kierownik eksportu firmy 

Officine Mecchaniche Parenti, Stefania 

Luca, która zosta∏a zachćona 

do udzia∏u w targach przez pracownika 

sieci Enterprise Europe Network 

z biura Aster w Bolonii. Dla obu 

firm spotkanie zorganizowane przez 

sieç okaza∏o si´ pot´˝nà stymulacjà 

do rozwoju i badaƒ. 

A czym mo˝e pochwaliç si´ warszawskie 

biuro projektu (Central Poland 

– Business Support Network) 

funkcjonujàce w Instytucie Mechanizacji 

Budownictwa i Górnictwa 

Skalnego? 

Brytyjska firma – producent poliestru 

wzmacnianego w∏óknem 

szklanym (GRP) i formowanych 

wtryskowo produktów, takich jak 

lekkie dachy do celów przemys- 

∏owych, p∏askie pokrycia dachowe, 

rynny i elementy wentylacyjne do 

zastosowania w budownictwie mieszkaniowym 

i przemys∏owym – poszukiwa∏a 

nowych sposobów na 

recykling odpadów produkcyjnych. 

Chcia∏a zminimalizowaç ich 

iloÊç oraz wykorzystaç do rozwoju 

nowych produktów. Z pomocà Highlands 

and Islands Enterprise (partner 

konsorcjum EEN w Szkocji) firma 

opublikowa∏a w bazie projektu zapytanie, 

gdzie okreÊlono poszukiwanie 

partnerów przemys∏owych do 

rozwoju innowacyjnej technologii 

integracji odpadów GRP z innymi 

materia∏ami, takimi jak tworzywa 

termoplastyczne, cement lub guma, 

tworzàc nowe produkty o podwy˝szonych 

w∏aÊciwoÊciach. 

W odpowiedzi na to zapytanie 

pracownicy Central Poland – Business 

Support Network zaproponowali 

nawiàzanie kontaktu z polskà 

firmà produkujàcà kompozyty w zakresie 

poliestrowych i epoksydowych 

produktów laminowanych, 

w tym do obudów ∏odzi motorowych, 

samochodów i innych Êrodków 

transportu, takich jak pociàgi 



i tramwaje. Firma wytwarza tak˝e 

kaski motocyklowe i wojskowe wyposa˝enie 

ochronne. Polska firma 

wyrazi∏a zainteresowanie i po wymianie 

danych kontaktowych obie 

firmy negocjowa∏y telefonicznie 

i przez e-mail. W rezultacie dosz∏o do 

podpisania umowy: fragmenty odpadów 

GRP zostanà przes∏ane do 

polskiej firmy w celu ustalenia sposobów 

wykorzystania w u˝yteczny 

sposób w nowym produkcie 

handlowym. Ponadto uzgodniono, 

˝e brytyjska firma podzieli si´ swoim 

know-how dotyczàcym procesów 

produkcji poliestru wzmocnionego 

w∏óknem szklanym z polskim partnerem. 

Komisja Europejska powo∏ujàc 

sieç EEN (wczeÊniej IRC) stworzy∏a 

swoistà gie∏d´ technologii, która 

u∏atwia transfer innowacyjnych 

rozwiàzaƒ technologicznych mi´dzy 

europejskimi firmami i centrami 

B+R. Korzystaç z niej mogà autorzy 

innowacji, którzy chcà wprowadziç je 

na rynki zagraniczne, firmy, których 

potrzeby technologiczne nie mogà 

zostaç zaspokojone przez lokalnà 

poda˝ czy dynamiczne przedsi´biorstwa 

opierajàce swojà strategi´ 

konkurencyjnà na innowacjach. Rolà 

EEN jest ocena potencja∏u technologicznego, 

promocja ofert, kojarzenie 

partnerów i wsparcie klientów 

w negocjacjach oraz doradztwo, np. 

w zakresie praw w∏asnoÊci intelektualnej 

i finansowania innowacji. 

Ponad 600 oddzia∏ów EEN dzia∏a 

we wszystkich krajach UE oraz paƒstwach 

stowarzyszonych i to w∏aÊnie 

szeroki zasi´g terytorialny sieci 

w po∏àczeniu ze znajomoÊcià lokalnych 

rynków przez poszczególne 

centra jest kluczem do udanych 

transferów technologii. Takich 

umów, dotyczàcych sprzeda˝y licencji, 

dystrybucji czy wspólnych 

projektów badawczych, podpisano 

ju˝ ponad 10 000. Wi´kszoÊç klientów, 

którzy zawierajà mi´dzynarodowe 

umowy o wspó∏prac´ przy 

pomocy EEN, to ma∏e firmy, ale sà 

w tym gronie tak˝e du˝e przedsi´biorstwa 

i instytucje naukowe, które 

coraz cz´Êciej otwierajà si´ na potrzeby 

rynku. 

A jak w praktyce wyglàda wspó∏praca 

z EEN? 

Instytucja zainteresowana promowaniem 

swoich technologii lub poszukujàca 

konkretnych rozwiàzaƒ 

powinna zg∏osiç si´ do lokalnego 

oÊrodka EEN. Ich adresy dost´pne 

sà na stronie internetowej: http:// 

een.ec.europa.eu, w zak∏adce „contact 

points”. Po wst´pnej ocenie 

potrzeb klienta i innowacyjnoÊci 

technologii przygotowywana jest 

oferta lub zapotrzebowanie technologiczne, 

które po walidacji trafia 

do mi´dzynarodowej bazy danych. 

Do bazy majà dost´p konsultanci 

sieci, którzy poszukujà odpowiednich 

partnerów wÊród swoich 

klientów. Informacje o nowych zg∏oszeniach 

w bazie trafiajà tak˝e 

w formie elektronicznego newslettera 

do osób, które zarejestrowa∏y 

si´ w serwisie Automatic Matching 

Tool. Serwis jest doskona∏ym êród- 

∏em informacji o opracowanych 

w Europie technologiach, kierunkach 

rozwoju rynku, mo˝liwoÊciach 

wspó∏pracy i dzia∏aniach konkurencji. 

Przy okazji du˝ych imprez targowych 

organizowane sà rozmowy 

brokerskie – bezpoÊrednie spotkania 

potencjalnych partnerów, aran˝owane 

na podstawie katalogu profili 

technologicznych. Ponadto konsultanci 

EEN promujà technologie 

swoich klientów podczas ró˝nego 

rodzaju wystaw, konferencji oraz 

w trakcie codziennych kontaktów 

z pracownikami EEN w innych krajach. 

Jak widaç, skala dzia∏ania sieci 

jest znaczna. Firmom, które rozumiejà, 

˝e innowacyjnoÊç jest warunkiem 

trwa∏ej przewagi konkurencyjnej, 

EEN mo˝e pomóc po∏àczyç wiedz´, 

technologie i ludzi i trwale zaistnieç 

na europejskim rynku. 

Katarzyna Sajkowska, IMBiGS 

Palnik spawalniczy Water Joint 

System palnika Water 

Joint jest idealnym rozwiàzaniem 

do spawania z 

wykorzystaniem robotów 

z zabudowanym okablowaniem 

i du˝à iloÊcià wydzielanego 

ciep∏a 

Spawanie z bardzo du˝ymi pràdami, 

w cyklu pracy (DC), powoduje 

powstawanie du˝ych iloÊci ciep∏a. 

Systemy ch∏odzenia palnika powietrzem 

nie sà w stanie w dostatecznym 

stopniu odprowadziç ciep∏a podczas 

spawania, na przyk∏ad przy spawaniu 

grubych blach, spawaniu wielowarstwowym 

lub spawaniu elementów 

aluminiowych. Przy zastosowaniu 

robotów z wewn´trznym prowadzeniem 

okablowania palnika, do 

wykorzystania ich wszystkich zalet, 

konieczne jest zastosowanie palników 

z obrotem w kiÊci robota >360°. 

Nowy zestaw palnika ch∏odzony 

wodà spe∏nia wszystkie te wymagania. 

Ponadto system wodnego 

palnika spawalniczego SKS Water 

Joint oferuje dodatkowe korzyÊci, 

które zmniejszajà straty energii podczas 

spawania i zwi´kszajà 

wydajnoÊç. 

Typowe zrobotyzowane 

aplikacje spawalnicze 

wymagajàce 

odprowadzania du˝ej 

iloÊci ciep∏a wyst´pujà 

w produkcji pojazdów 

u˝ytkowych, szynowych 

i maszyn specjalistycznych. 

System Water Joint 

okaza∏ si´ skuteczny w trakcie pilota˝owych 

prób przeprowadzanych 

w takich warunkach. Obecnie system 

wszed∏ w faz´ produkcji seryjnej. 

Zastosowany przekrój przewodu 

miedzianego 72 mm 2 , w porównaniu 

z konwencjonalnymi palnikami 

ch∏odzonymi wodà, jest bardzo du˝y. 

Ze wzgl´du na to, ˝e ma mniejsze 

straty energii, pozostaje ch∏odny 

nawet bez ch∏odzenia wodnego. 

Jedynie cz´Êci palnika, takie jak koƒcówka 

pràdowa i dysza gazowa, 

które sà nara˝one na dzia∏anie podwy˝szonej 

temperatury w trakcie 

procesu spawania, wymagajà dodatkowego 

ch∏odzenia. Niskie straty 

mocy i ukierunkowane ch∏odzenie 

wodà zwi´ksza wydajnoÊç ca∏ego 

systemu. 


11


Wysokopràdowy zestaw palnika 

z obrotowym systemem doprowadzenia 

ch∏odziwa jest wyposa˝ony 

w sztywny zespó∏ po∏àczeƒ w´˝y 

mi´dzy robotem i palnikiem spawalniczym, 

b´dàc jednoczeÊnie bardzo 

elastyczny. Tak jak w przypadku 

rozwiàzania ch∏odzonego powietrzem, 

Air Joint Torch, nowy wodny 

system pozwala na obrót palnika 

bez ograniczeƒ, czyli równie˝ ponad 

360° wokó∏ w∏asnej osi i poprowadzonego 

w palniku drutu. Nie ma 

ograniczeƒ w podawaniu drutu, 

przep∏ywie pràdu elektrycznego, sygna∏ów 

sterujàcych i gazu os∏onowego 

podczas pracy. Dzi´ki zastosowanemu 

rozwiàzaniu nie wyst´puje 

skrćanie si´ przewodów w trakcie 

pracy robota, co znacznie zwi´ksza 

trwa∏oÊç pakietu przewodów poprowadzonych 

w ramieniu robota. 

Programowanie robota jest prostsze, 

powoduje widoczne oszcz´dnoÊci 

cyklu produkcyjnego i kosztów. 

Firma SKS oferuje równie˝ innowacyjne 

rozwiàzanie prowadzenia 

mediów dla systemu ch∏odzenia 

wodà. Zamiast stosowania ∏àczonych 

kabli pràd/woda, przewody 

wodne umieszczone sà oddzielnie 

w pakiecie przewodów. Takie rozwiàzanie 

zmniejsza ryzyko nieszczelnoÊci 

i zalania wodà robota. Ch∏odnica 

cieczy ma dwie alternatywne 

funkcje: ch∏odzenie pasywne i aktywne. 

Ch∏odzenie aktywne umo˝liwia 

ch∏odzenie dwóch uk∏adów 

palników, zale˝nie od tego, który 

aktualnie pracuje. Innà korzyÊcià dla 

u˝ytkownika jest modu∏owa budowa 

systemu SKS Water Joint. Podzespo∏y, 

które nie sà bezpoÊrednio wykorzystywane 

przez system ch∏odzenia 

wodnego: przewody, z∏àcze 

antykolizyjne, cz´Êci eksploatacyjne 

sà identyczne z tymi, stosowanymi 

w systemie SKS ch∏odzonym powietrzem. 

Takie rozwiàzanie pozwala 

na oszcz´dnoÊç kosztów bezpoÊrednich 

i poÊrednich zwiàzanych z dostawà 

i magazynowaniem cz´Êci zamiennych. 

www. sks-welding.cm 

Badania strukturalne samolotu Airbus A350 XWB 

przy u˝yciu oprogramowania LMS firmy Siemens 

Oprogramowanie Samtech 

Caesam stworzone przez LMS – 

jeden z segmentów biznesowych 

firmy Siemens – by∏o podstawowym 

narz´dziem w procesie analizy strukturalnej 

nowego p∏atowca A350-900, 

co zadecydowa∏o o rozszerzeniu 

jego zastosowania na inne projekty 

realizowane przez konsorcjum 

Airbus. Przy zastosowaniu LMS 

Samtech Caesam Airbus stworzy∏ 

wspólne Êrodowisko do przeprowadzania 

analiz napr´˝eniowych. 

Narz´dzie LMS Caesam stanowi∏o 

w procesie projektowania oraz analizy 

strukturalnej modelu A350-900 

fundament, na którym oparto zharmonizowane 

metody stosowane 

przez ponad 2000 zajmujàcych si´ 

napr´˝eniami in˝ynierów pracujàcych 

dla dostawców Airbusa w ponad 

50 krajach na ca∏ym Êwiecie. 

LMS Caesam stanowi wspólnà platform´ 

integrujàcà wszystkie wykorzystywane 

przez konsorcjum Airbus 

procesy, metody, narz´dzia oraz 

biblioteki danych i zast´puje ponad 

400 stosowanych wczeÊniej osobnych 

rozwiàzaƒ. 

Model A350-900 jest pierwszym 

samolotem firmy Airbus zaprojektowanym 

przy u˝yciu wspólnego 

dla ca∏ego konsorcjum Êrodowiska 

ISAMI (Improved Structural Analysis 

through Multidisciplinary Integration 

– Ulepszona analiza strukturalna 

z wykorzystaniem integracji multidyscyplinarnej). 

Ârodowisko ISAMI 

zapewnia spójnoÊç w procesie certyfikacji 

i analizie strukturalnej A350. 

ISAMI oparte jest na platformie LMS 

Caesam, która stanowi cz´Êç, oferujàcego 

rozwiàzania symulacyjne, 

pakietu LMS Samtech. 

Platforma LMS Caesam okaza∏a 

si´ niezwykle pomocna przy rozwiàzywaniu 

problemów z zakresu analizy 

strukturalnej, tj. harmonizacji, 

automatyzacji oraz wdro˝enia rozwiàzaƒ 

do u˝ytku. Pozwala ona na zarzàdzanie 

oraz automatyzacj´ procesów 

projektowych dotyczàcych obliczania 

marginesów bezpieczeƒstwa, 

zapewniajàc tym samym znaczne 

zmniejszenie kosztów i skrócenie 

czasu cyklu projektowego. Platforma 

umo˝liwia integracj´ zharmonizowanych 

procesów i narz´dzi 

wymiarowania oraz lepsze wykorzystanie 

posiadanego przez firm´ 

know-how. 

Dzi´ki skutecznoÊci platformy LMS 

Caesam w Êrodowisku ISAMI, zakres 

wykorzystania tego rozwiàzania 

zosta∏ rozszerzony o szczegó∏owe 

wymiarowanie strukturalne oraz 

certyfikacj´ modeli A350-1000 i 

A320neo. Ponadto, dzia∏ajàc wspólnie 

z LMS, Airbus opracowa∏ nowe 

narz´dzie umo˝liwiajàce oszacowanie 

masy samolotu ju˝ na wst´pnym 

etapie jego projektowania. Airbus 

korzysta tak˝e z opartej na platformie 

LMS Caesam technologii 

PRESTO (Pre-sizing of Structures for 

Trade-Offs) do wst´pnego wymiarowania 

samolotów. Zastosowanie 

PRESTO przy pracach nad modelem 

A350-1000 umo˝liwi∏o znaczne skrócenie 

czasu w porównaniu z poprzednio 

stosowanymi metodami. 



MSAS II do zadaƒ USAR 

Prezentowany na XXI Gie∏dzie 

Wynalazków w Centrum 

Kopernik w Warszawie w lutym br. 

robot jest laureatem Konkursu 

EURATHLON 2013. 

EURATHLON to nowy konkurs 

robotyczny, wspierany przez Komisj´ 

Europejskà w ramach 7. PR. 

Celem konkursu, którego inspiracjà 

sta∏a si´ katastrofa w Fukushimie, 

jest zbudowanie robota 

umo˝liwiajàcego gromadzenie danych 

Êrodowiskowych i identyfikacj´ 

krytycznych zagro˝eƒ. 

W 2013 r. konkurs koncentrowa∏ 

si´ na pojazdach làdowych, 

w bie˝àcym roku obejmuje roboty 

poruszajàce si´ na morzu, 

a w 2015 r. b´dà to roboty poruszajàce 

si´ na làdzie, morzu 

i w powietrzu. 

W ubieg∏ym roku zespó∏ pracowników 

Zak∏adu Modelowania 

i Symulacji Instytutu Maszyn Matematycznych 

(IMM) wzià∏ udzia∏ 

w mi´dzynarodowych zawodach 

robotycznych EURATHLON 2013 

w Berchtesgaden, w Niemczech. 

Zespó∏ IMM bra∏ udzia∏ w dwóch 

spoÊród pićiu konkurencji: 

a) reconnaissance and surveillance 

in urban structures (USAR – 

Urban Search and Rescue (dzia∏ania 

poszukiwawczo-ratunkowe)), 

b) search and rescue in a smokefilled 

underground structure, 

zajmujàc trzecie miejsce w konkurencji 

USAR. 

Robot MSAS II zosta∏ zbudowany 

do badaƒ w Êrodowisku 

USAR na bazie komercyjnej platformy 

dr Robot Jaguar 4x4, osiàgajàcej 

pr´dkoÊç 15 km/h. Robot 

jest wyposa˝ony w kamer´ CCD, 

oÊwietlenie LED, nap´d 4x4 z odometrià, 

IMU (Inertial Measurement 

Unit), laserowy system pomiarowy, 

laserowy system pomiarowy 

3D o zasi´gu 20 m oraz modu∏ 

komunikacyjny WiFi AC. Komputer 

pok∏adowy robota gromadzi 

dane z czujników i przekazuje je 

do stacji dowodzenia. Operator 

robota ma podglàd z kamery 

wideo i trójwymiarowy widok otoczenia 

w postaci chmury punktów 

3D. 

W trakcie realizacji zadania 

„search and rescue in a smokefilled 

underground structure” operator 

robota zidentyfikowa∏ dwa 

obiekty potencjalnie niebezpieczne 

Zespó∏ IMM jako jedyny spoÊród 

startujàcych za∏óg dostarczy∏ 

w trybie on-line trójwymiarowà 

map´ metrycznà 3D Êrodowiska 

USAR. 

Prace nad oprogramowaniem 

robota by∏y realizowane w ramach 

projektu ICARUS (the European 

Community’s Seventh Framework 

Programme (FP7/2007-2013) under 

grant agreement n°285417 “Integrated 

Components for Assisted 

Rescue and Unmanned Search 

operations”). 

Aktualnie ukoƒczono prace badawcze 

nad laserowym systemem 

odpornym na wstrzàsy i trudne 

warunki pracy, planowane sà ko- 

AGRIBOT 

„Agribot” to polski robot rolniczy, 

który mo˝e wyrćzyç cz∏owieka 

w wykonywaniu licznych prac 

w sadach, winnicach i gospodarstwach 

rolnych. Po raz pierwszy 

mo˝liwoÊci „Agribota” zaprezentowano 

w czasie targów Agritechnica 

w Hanowerze w listopadzie ub.r. 

Twórcà urzàdzenia jest wroc∏awska 

firma Agribo utworzona w ramach 

projektu Akcelerator EIT+. 

Projekt Agribot jest realizowany 

przez spó∏k´ Agrirobo wspólnie 

z Politechnikà Wroc∏awskà oraz 

Uniwersytetem Przyrodniczym we 

Wroc∏awiu. Pomys∏ zbudowania 

robota podsun´li holenderscy sadownicy, 

którzy szukali rozwiàzaƒ 

do automatyzacji prac w sadzie. 

Prace nad prototypem robota rozpocz´∏y 

si´ w czerwcu 2012 r. 

Po roku przeprowadzono próby 

w terenie. 

Agribo to jedyne 

przedsi´biorstwo 

w Polsce zaproszone 

do stowarzyszenia 

EuRobotics 

z siedzibà w Brukseli. 

„Agribot” jest wyposa˝ony 

w wiele 

czujników wykrywajàcych 

przeszkody 

oraz system precyzyjnej 

lokalizacji 

Robot mobilny z kamerà CCD oraz laserowym 

systemem pomiarowym 3D przygotowany 

do zadaƒ USAR 

lejne badania uwzgl´dniajàce wi´kszy 

zasi´g lasera oraz mniejszà 

mas´ ca∏ego urzàdzenia. 

z wykorzystaniem sygna∏u GPS 

o dok∏adnoÊci jednego cm. Pojazd 

mo˝e bezobs∏ugowo poruszaç si´ 

mi´dzy rz´dami sadów lub winnic, 

których szerokoÊç jest standardowa. 

Dzi´ki zastosowaniu dwóch 

podnoÊników maszyna jest w stanie 

wykonywaç dwa zabiegi za jednym 

przejazdem, np. oprysk oraz 

koszenie. Robot mo˝e wykonaç 

wiele czynnoÊci o dowolnej porze 

dnia i nocy, co pozwala cz∏owiekowi 

zaoszcz´dziç znacznà iloÊç czasu. 

W sk∏ad wyposa˝enia dodatkowego, 

które b´dzie mo˝na zamontowaç 

na robocie, wchodzi: 

– inteligentny opryskiwacz, 

– precyzyjny rozsiewacz nawozów, 

– system do ciàg∏ego badania 

zasobnoÊci gleby, 

– kosiarki oraz sekatory automatyczne, 

– system dmuchaw gazowych 

wykorzystywany do ochrony kwia- 


13


tów przed wiosennymi przymrozkami. 

„Agribot” mo˝e tak˝e pos∏u˝yç 

do deszczowania, zabiegu, który 

zabezpiecza kwiaty i owoce przed 

wiosennymi przymrozkami. Robot 

potrafi wytwarzaç mg∏´ za pomocà 

specjalnych dysz – dmuchaw gazowych, 

które dodatkowo oszcz´dzajà 

wod´. 

W dziale R&D trwajà prace nad 

wyposa˝eniem robota w system 

do zbierania owoców, np. jab∏ek. 

Wspólnie z Uniwersytetem Przyrodniczym 

prowadzone sà tak˝e 

prace badawczo-naukowe majàce 

na celu zbadanie mo˝liwoÊci stosowania 

niechemicznych metod 

zwalczania chwastów. 

„Agribot” w za∏o˝eniu ma nast´pujàce 

mo˝liwoÊci: 

– wykonywanie dwóch zabiegów 

agrotechnicznych jednoczeÊnie 

– regulacja rozstawu gàsienic 

(980 –1300 mm) 

– praca w ruchu poprzecznym 

– obrót podnoÊników +/– 90° 

– praca w trybie chód psa 

– zawracanie w miejscu (tzw. 

cyrkiel) 

– zamontowanie dodatkowego 

osprz´tu na dachu pojazdu (1,5 t) 

– automatyczne tankowanie 

zbiornika na oprysk. 

Wybrane parametry techniczne 

Silnik Deutz TCD2.9L4 Stage III B, 

Tier IV – 75 KM 

Zbiornik paliwa – 120 l 

Pr´dkoÊç maksymalna 10 km/h 

Wymiary (d∏., szer. ,wys.) 

3600x1030x1750 mm 

Masa – 3,5 t 

Gàsienice – 230 mm 

Rozstaw gàsienic – 980 –1300 mm 

Wydatek pompy osprz´tu – 100 l/m 

˚ród∏o: www.agribo.eu 

Komunikacja systemu SmartWire-DT z protoko∏em Powerlink 

przy u˝yciu nowego modu∏u gateway 

Eaton oferuje konstruktorom 

maszyn i systemów mo˝liwoÊç 

integracji innowacyjnego systemu 

komunikacyjno-∏àczeniowego 

SmartWire-DT z systemem automatyki 

Powerlink. Nowy modu∏ 

gateway EU5C-SWD-POWERLINK 

to kolejny projekt, który powsta∏ 

w ramach programu wspó∏pracy 

Partnership of Experts realizowanego 

przez Eaton z niemieckà 

firmà Hilscher, Gesellschaft für 

Systemautomation. 

System SmartWire-DT dzi´ki komunikacji 

z protoko∏em Ethernet 

Powerlink mo˝e byç wykorzystywany 

do realizacji wysoko wydajnych 

zadaƒ automatyki w czasie 

rzeczywistym. 

Przy zastosowaniu nowego modu∏u 

system SmartWire-DT obs∏uguje 

nie tylko protoko∏y wykorzystywane 

w magistralach przemys∏owych, 

takie jak Profibus-DP, 

CANopen, Modbus-TCP, EthernetIP 

oraz Profinet, ale tak˝e bardzo 

wydajny protokó∏ czasu rzeczywistego 

Ethernet Powerlink, opracowany 

do obs∏ugi zadaƒ automatyki 

przemys∏owej. Wiele elementów 

aparatury rozdzielczej, 

takich jak: styczniki, wy∏àczniki 

ochronne silników, uk∏ady ∏agodnego 

rozruchu DS7, elektroniczne 

wy∏àczniki ochronne PKE, nap´dy 

o zmiennej cz´stotliwoÊci PowerXL 

oraz wy∏àczniki z serii NZM b´dà 

mog∏y byç wykorzystywane z wi´kszà 

przejrzystoÊcià danych. 

Bramka przekazuje dane od ró˝nych 

stacji systemu do kontrolera 

za pomocà protoko∏u Powerlink. 

Podczas operacji cyklicznej jest 

w stanie wymieniç 1000 bajtów 

danych we/wy z maksymalnie 

99 stacjami. Modu∏ gateway 

umo˝liwia równie˝ komunikacj´ 

acyklicznà. Oprócz zintegrowanego 

100 MBit huba Powerlink do komunikacji 

z magistralami przemys- 

∏owymi przez protokó∏ Powerlink, 

dost´pny jest równie˝ dodatkowy 

interfejs USB przeznaczony do 

zadaƒ diagnostycznych. Pozwala 

to u˝ytkownikom na testowanie 

ka˝dej stacji w sieci SmartWire-DT 

niezale˝nie – nawet gdy kontroler 

nie jest pod∏àczony. 

Firma Eaton oferuje tak˝e oprogramowanie 

SWD-Assist wspomagajàce 

planowanie, konfigurowanie 

i odbiór sieci SmartWire-DT. 

Za pomocà narz´dzia konfiguracyjnego 

i paru klikni´ç myszkà 

operator mo˝e wybraç dowolnà 

stacj´ w systemie. Z kolei funkcja 

eksportu pozwala na ∏atwe tworzenie 

pliku XDD, który zawiera 

wszystkie informacje I/O o u˝ytych 

stacjach SmartWire-DT. Dane te sà 

nast´pnie bezpoÊrednio importowane 

do konfiguratora PLC docelowego 

systemu Powerlink. 

èród∏o: www.eaton.eu. 

Wytwarzanie kompozytów multiw∏óknistych Cu-Nb 

Pracownicy Instytutu Metali Nie˝elaznych 

prezentowali na XXI Gie∏dzie 

Wynalazków w Centrum Nauki Kopernik 

w Warszawie, nagradzany na 

wielu krajowych i zagranicznych imprezach 

prezentujàcych innowacyjne 

technologie i produkty, nowy sposób 

wytwarzania kompozytów multiw∏óknistych, 

który umo˝liwia otrzymanie 

drutu o wysokich w∏asnoÊciach, tj. 

wytrzyma∏oÊci na rozciàganie powy˝ej 

700 MPa, umownej granicy 

plastycznoÊci ok. 650 MPa oraz 

konduktywnoÊci elektrycznej powy- 

˝ej 54 MS/m. Mikrokompozyty sà 

wytwarzane metodà wielokrotnego 

ciàgnienia drutów w rurce miedzianej. 

Po 7 operacjach pakietowania 

7 drutów w rurce Cu otrzymano 

drut, w którym znajduje si´ ponad 

800 000 ciàg∏ych w∏ókien Nb. Uzyskane 

w∏asnoÊci u˝ytkowe oraz zastosowanie 

wysokotopliwego sk∏adnika 

(Nb) w kompozycie o uporzàdkowanej 

strukturze umo˝liwiajà jego 

zastosowanie przy wytwarzaniu nowoczesnych 

wyrobów elektroenergetycznych, 

w tym tak˝e materia∏ów 

nadprzewodzàcych. Dobrane warunki 

obróbki cieplnej nie powodujà rozrostu 

ziaren ani nadtapiania osnowy 

miedzianej. 

Przysz∏e zastosowanie kompozytu 

obejmuje elektrownie jàdrowe, przemys∏ 

kosmiczny, lotniczy, zastosowania 

wojskowe. 



DolnoÊlàski Park Innowacji i Nauki 

– pomost pomi´dzy naukà i biznesem 

23 stycznia br. we Wroc∏awiu odby∏a si´ uroczystoÊç 

oficjalnego otwarcia DolnoÊlàskiego Parku Innowacji 

i Nauki. Nowo otwarta instytucja ma pomagaç 

przedsi´biorcom w kontakcie z naukà i poÊredniczyç 

w komercjalizacji prac badawczo-rozwojowych oraz 

wdra˝aniu innowacyjnych rozwiàzaƒ i technologii 

w przedsi´biorstwach. 

Rozmowa z prof. Edwardem Chlebusem, prezesem 

DolnoÊlàskiego Parku Innowacji i Nauki 

Panie Profesorze, 23 stycznia 

br. oficjalnie zainaugurowano 

dzia∏alnoÊç DolnoÊlàskiego Parku 

Innowacji i Nauki, jednak Park 

dzia∏a ju˝ od pewnego czasu? 

Oficjalne otwarcie parku technologicznego 

z inkubatorem 

przedsi´biorczoÊci i technologicznym, 

to zwieƒczenie procesu, 

który trwa od powo∏ania DPIN 

w 2008 r. Do tej pory wszystkie 

nasze dzia∏ania skupione by∏y 

na dà˝eniu do tego w∏aÊnie momentu, 

dlatego uczyliÊmy si´ i budowaliÊmy 

szerokà, mi´dzynarodowà 

sieç kontaktów. W ciàgu 

zaledwie 4 lat realizowaliÊmy 

17 projektów wspó∏finansowanych 

ze Êrodków unijnych, g∏ównie 

mi´dzynarodowych i zwiàzanych 

tematycznie z dzia∏alnoÊcià 

docelowà DPIN – parkami 

technologicznymi, klasteringiem, 

bran˝à wytwórczà i OZE. Dzi´ki 

projektom pracownicy DPIN odwiedzili 

najwi´ksze i najlepiej 

dzia∏ajàce instytucje otoczenia 

biznesu i jednostki badawczo- 

-rozwojowe w Europie, brali udzia∏ 

w tworzeniu standardów mi´dzynarodowych, 

choçby funkcjonowania 

spó∏ek typu spin off, budowaniu 

transgranicznych platform 

technologicznych czy spotkaniach 

kooperacyjnych ∏àczàcych 

nauk´ i biznes. W zasadzie mo˝na 

by wymieniaç korzyÊci niemal bez 

koƒca, podsumuj´ jedynie, ˝e 

pozyskaliÊmy projekty o wartoÊci 

ponad 50 mln z∏otych i nawiàzaliÊmy 

kontakt z ponad setkà 

organizacji, instytucji i przedsi´biorstw 

z wielu krajów europejskich. 

To wszystko daje doskona∏e 

podstawy do prowadzenia 

parku z inkubatorami – pozwoli 

oferowaç us∏ugi na wysokim 

poziomie, a dodatkowo wspieraç 

ich rozwój na arenie mi´dzynarodowej 

czy kojarzyç mi´dzynarodowe 

partnerstwa. 

Kto by∏ inicjatorem powstania 

Parku w regionie dolnoÊlàskim? 

Park powsta∏ dzi´ki przychylnoÊci 

ówczesnych w∏adz województwa 

dolnoÊlàskiego w osobie 

marsza∏ka Marka ¸apiƒskiego 

oraz wsparciu Anglików – Damiana 

Roderica Todda, Ambasadora 

Zjednoczonego Królestwa 

Wielkiej Brytanii i Irlandii Pó∏nocnej 

w Polsce, który dodatkowo 

skontaktowa∏ nas z Government 

Office of West Midlands, 

Coventry University Enterprise 

Ltd., gdzie od wielu lat dzia∏a 

podobna instytucja i która podzieli∏a 

si´ swoim doÊwiadczeniem. 

Ostatnim bodêcem by∏o 

do∏àczenie do grona w∏aÊcicieli 

Wa∏brzyskiej Strefy Ekonomicznej, 

która wnios∏a aportem 

teren, na którym stoi park. 

Chcia∏bym równie˝ podkreÊliç rol´ 

Politechniki Wroc∏awskiej, która 

od poczàtku nas wspiera. 

Jakie cele zamierza realizowaç 

DPIN i jakie oferuje mo˝liwoÊci 

uczestnikom? 

Chcemy przede wszystkim 

budowaç pomosty pomi´dzy 

naukà i biznesem, chcemy, aby 

wiedza i technologia powstajàca 

na uczelniach powstawa∏a 

we wspó∏pracy i na rzecz przedsi´biorstw. 

Stàd mi´dzy innymi 

lokalizacja dzia∏u badawczo- 

-rozwojowego firmy Sitech w parku, 

który ÊciÊle wspó∏pracuje z Politechnikà 

Wroc∏awskà, czy firm 

powo∏anych przez pracowników 

naukowych, które dzia∏ajà w inkubatorze 

przedsi´biorczoÊci – np. 

Intechnic i inkubatorze technologicznym 

– np. Invsoft. W ramach 

swojej dzia∏alnoÊci statutowej 

DPIN wspiera firmy parkowe, 

udzielajàc pomocy w dotarciu do 

Êrodowiska naukowego, udost´pniajàc 

w∏asnà sieç kontaktów 

na rzecz realizacji projektów B+R 

czy wreszcie udost´pniajàc infrastruktur´. 

W przypadku inkubatorów 

pomoc jest znacznie 

szersza. Przez okres dwóch 

pierwszych lat, zwanych „dolinà 

Êmierci”, inkubowane firmy mogà 

liczyç na preferencyjne stawki 

za najem powierzchni, dost´p 


15


do mediów, us∏ugi back office 

i doradztwo biznesowe w ramach 

czynszu oraz wielu innych us∏ug 

wspierajàcych ich rozwój. OczywiÊcie 

jesteÊmy równie˝ otwarci 

na wspó∏prac´ z firmami, instytucjami 

i organizacjami, które 

nie sà ulokowane w DPIN – 

posiadamy centrum konferencyjne, 

powierzchni´ halowà pod 

produkcj´ oraz wystawy. Oferujemy 

równie˝ us∏ugi zwiàzane 

z innowacjami – audyty, wsparcie 

w procesie patentowania, 

wdra˝ania czy komercjalizacji. 

Dodatkowo, dzi´ki du˝emu doÊwiadczeniu 

w realizacji projektów 

unijnych, budujemy centrum 

projektowe, które ju˝ mo˝e 

pomagaç w wyszukiwaniu projektów 

i partnerów, wype∏nianiu 

wniosków czy prowadzeniu 

i rozliczaniu. 

Na Dolnym Âlàsku dzia∏a 

wiele firm krajowych i zagranicznych. 

Jakie firmy wspó∏pracujà 

z DPIN? 

Do tej pory nawiàzaliÊmy kontakt 

z niemal 150 firmami, instytucjami 

i organizacjami z terenu 

Dolnego Âlàska. Sà wÊród nich 

przedsi´biorstwa regionalne zwiàzane 

z bran˝à wytwórczà jak Matusewicz 

Budowa Maszyn, efektywnoÊcià 

energetycznà jak DB 

Energy, która prowadzi tak˝e 

w∏asny, niewielki dzia∏ B+R, czy IT 

jak Invsoft za∏o˝ony przez pracowników 

naukowych Politechniki 

Wroc∏awskiej. OczywiÊcie budujemy 

równie˝ relacje z globalnymi 

firmami obecnymi w regionie, 

jak 3M, Bosch, LG, Toyota, 

Volvo, Volkswagen i wieloma 

innymi. Jest naszym partnerem 

tak˝e wiele organizacji, takich 

jak DolnoÊlàska Izba Gospodarcza, 

Polsko-Niemiecka Izba 

Przemys∏owo-Handlowa, Instytut 

Wzornictwa Przemys∏owego, izby 

bran˝owe, a tak˝e siostrzane instytucje 

otoczenia biznesu. Utrzymujemy 

kontakt tak˝e z wieloma 

instytucjami, jak Polska 

Agencja Rozwoju Przedsi´biorczoÊci, 

Krajowy Punkt Kontaktowy, 

Krajowy System Us∏ug, 

Polska Agencja Przemys∏u, regionalne 

przedstawicielstwo Komisji 

Europejskiej, Agencja Rozwoju 

Aglomeracji Wroc∏awskiej, 

DolnoÊlàska Agencja Rozwoju 

Regionalnego oraz uczelniami. 

WÊród goÊci zaproszonych na 

uroczystoÊç otwarcia znaleêli si´ 

m.in. przedstawiciele Fraunhofer 

Institute. Czy rozwijanie wspó∏pracy 

mi´dzynarodowej polskiej 

nauki i przemys∏u jest jednym 

z celów DPIN? 

Tak, to jeden z naszych priorytetów 

i stàd te˝ nasz udzia∏ 

w wielu mi´dzynarodowych projektach 

oraz kontakt z uczelniami 

i jednostkami B+R z Anglii, 

Czech, Finlandii, Hiszpanii, Niemiec, 

W∏och czy W´gier. Du˝à 

szans´ na rozwój gospodarki 

Dolnego Âlàska, zw∏aszcza opartej 

na wiedzy, widzimy w∏aÊnie 

w takiej kooperacji. W tym celu 

organizujemy mi´dzy innymi 

spotkania kooperacyjne z naszymi 

partnerami zagranicznymi. 

Ostatnie odby∏o si´ w marcu 

w czeskim Brnie, gdzie zakres tematyczny 

obejmowa∏ mikro i nanotechnologi´, 

materia∏y i powierzchnie, 

trybologi´ oraz lotnictwo. 

W spotkaniu tym mog∏y 

braç udzia∏ zarówno jednostki 

B+R, uczelnie, jak i przedsi´biorstwa 

z terenu ca∏ej Polski, 

których dzia∏alnoÊç zwiàzana 

jest z tematem Mach-Making 

Meetings. Podobne zaproszenie 

otrzyma∏y siostrzane organizacje 

z Czech, Austrii, Niemiec i W´gier. 

Spotkaniu towarzyszy∏y tak˝e 

wizyty studyjne w specjalistycznych 

laboratoriach uniwersytetu 

Technicznego w Brnie, 

m.in. Instytucie In˝ynierii Kosmicznej, 

Instytucie Maszyn i Wzornictwa 

Przemys∏owego, Instytucie 

Instrumentów Naukowych. 

Liczymy, ˝e podczas tych spotkaƒ 

zostanie nawiàzana wspó∏praca 

mi´dzynarodowa. 

Dzi´kujemy za rozmow´. 

Prof. dr hab. in˝. Edward Chlebus 

Profesor akademicki i tytularny 

z nadania Prezydenta Rzeczypospolitej 

Polskiej, dziekan 

Wydzia∏u Mechanicznego Politechniki 

Wroc∏awskiej, kierownik 

Centrum Doskona∏oÊci Zaawansowanych 

Systemów Produkcyjnych 

CAMT oraz prezes DolnoÊlàskiego 

Parku Innowacji 

i Nauki. 

Dorobek naukowy profesora 

Chlebusa to 218 pozycji oraz 

86 opracowaƒ dla przemys∏u, 

z których wiele zosta∏o wcielonych 

w ˝ycie. Zosta∏ wyró˝niony 

m.in. nagrodà ministra 

edukacji narodowej, a tak˝e 

odznaczony Srebrnym Krzy˝em 

Zas∏ugi, a zespo∏y badawcze 

z jego udzia∏em oraz pod jego 

kierownictwem zdobywa∏y nagrody 

i wyró˝nienia mi´dzynarodowe 

oraz dwukrotnie Nagrody 

Premiera RP za wdra˝anie 

innowacyjnych technologii. 

Profesor Chlebus dzia∏a równie˝ 

w wielu stowarzyszeniach 

i organizacjach naukowych, 

a od 2005 roku jest koordynatorem 

Polskiej Platformy 

Technologicznej Produkcji oraz 

ekspertem i cz∏onkiem High 

Level Group oraz SG Europejskiej 

Platformy Technologicznej 

MANUFUTURE przy Komisji 

EU. Ukoƒczy∏ równie˝ 

studium podyplomowe Amerykaƒskiej 

Szko∏y Biznesu CSU 

w Connecticut. 


WARUNKI PRENUMERATY 

„Przeglàdu Mechanicznego” w 2014 r. 

Prenumerat´ czasopisma mo˝na zamawiaç za poÊrednictwem nast´pujàcych instytucji: 

Zak∏ad Kolporta˝u 

Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o. 

ul. Ku WiÊle 7 


tel. 22 8403086, 

tel./fax 22 8911374 

www.sigma-not.pl 

RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawa 

oraz oddzia∏y w ca∏ym kraju 

Infolinia: 801 800 803 

www.prenumerata.ruch.com.pl 

KOLPORTER S.A. 

ul. Zagnaƒska 61 

25-528 Kielce 

Infolinia: 801 404 044 

www.kolporter.com.pl 

GARMOND PRESS S.A. 

ul. Nakielska 3 


tel. 22 8367059, 22 8367008 

www.garmond.com.pl 

Redakcja PRZEGLÑD MECHANICZNY 


tel. 22 8538113, 22 8430201 w. 255 

www.przegladmechaniczny.pl 

Cena 1 egz. w 2014 r.: 

•wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

•wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT) 

Cena prenumeraty w 2014 r. (w tym VAT) 

wersja drukowana 

na noÊniku CD (pdf) 

kwartalnie – 72 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏ 

pó∏rocznie – 144 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏ 

rocznie – 288 z∏ rocznie – 146,40 z∏ 

Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przez 

ca∏y rok. Warunkiem przyjćia i realizacji zamówienia jest 

otrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty. 

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osób 

prawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza. 

Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´pnych 

blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pieni´˝ne) 

lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàc 

Êrodki pod adresem: 

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego 

„Przeglàd Mechaniczny” 


konto: BPH S.A. O/Warszawa 

97 1060 0076 0000 3210 0014 6850 

Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy, 

okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy. 


17

O FIRMACH 

ESAB – firma udoskonalajàca opcje bezpieczeƒstwa 

ESAB – czo∏owy Êwiatowy producent 

w pe∏ni zintegrowanych systemów 

cićia – jest pierwszà firmà 

na Êwiecie, która zdoby∏a wszystkie 

certyfikaty dotyczàce trzech kluczowych 

norm zarzàdzania – ISO 

9001, ISO 14001 i OHSAS 18001. 

System Zarzàdzania Ârodowiskiem, 

Bezpieczeƒstwem i Higienà oraz certyfikaty 

obejmujà ca∏à dzia∏alnoÊç, 

personel i jednostki ESAB na ca∏ym 

Êwiecie. Niedawno ESAB efektywnie 

wdro˝y∏ europejskà norm´ 

ISO 17916 dotyczàcà bezpieczeƒstwa 

maszyn do cićia termicznego 

oraz podjà∏ inicjatyw´ ustanowienia 

nowego standardu ISO, zapewniajàcego 

zwi´kszony poziom bezpieczeƒstwa 

pracownika. ESAB jest 

obecnie jedynym wytwórcà systemów 

cićia, który w pe∏ni spe∏nia 

warunki tej normy. Wszystkie systemy 

do cićia produkowane przez 

ESAB Karben w Niemczech b´dà 

spe∏niaç nowe wymogi bezpieczeƒstwa 

normy ISO, które majà zaczàç 

obowiàzywaç w przemyÊle pod 

koniec 2014 r. 

Nowa norma ISO nakazuje, by producenci 

prowadzili w∏asny system 

oceny i kontroli bezpieczeƒstwa 

produkowanych przez siebie maszyn 

do cićia termicznego. Norma ta 

okreÊla potencjalne ryzyka zagra- 

Grupa Azoty powsta∏a po konsolidacji 

polskich firm chemicznych, 

w wyniku której po∏àczy∏y 

si´ cztery najwi´ksze zak∏ady chemiczne: 

Tarnów – jednostka dominujàca, 

K´dzierzyn-Koêle, Police, 

i Pu∏awy. Wraz z mniejszymi spó∏kami 

córkami tworzà dziÊ liczàcà 

si´ w Europie grup´ kapita∏owà. 

Grupa Azoty wytwarza wiele znaczàcych 

produktów chemicznych, 

takich jak tworzywa konstrukcyjne, 

kaprolaktam, alkohole OXO, melamin´ 

itd. Jest te˝ drugim w Europie 

producentem nawozów. 

Produkty wytwarzane przez Grup´ 

Azoty trafiajà niemal na wszystkie 

kontynenty, obejmujàc ponad 50 krajów. 

Grupa dysponuje w∏asnymi 

zapleczami: logistycznym, badawczym, 

projektowym i serwisowym. 

Na koniec czerwca 2013 r. zatrudnienie 

w ca∏ej grupie si´gn´∏o ponad 

13,2 tys. osób. 

˝ajàce operatorom systemów cićia 

i sposoby przeciwdzia∏ania im. 

ESAB aktywnie dzia∏a w zakresie 

wyznaczania standardów bezpieczeƒstwa 

i jest jednà z firm sektora, 

dla których bezpieczeƒstwo jest 

podstawowym celem podczas tworzenia 

projektów systemów cićia. 

Kompletny pakiet Êrodków bezpieczeƒstwa 

ESAB – najbardziej rozbudowany 

z pakietów tego typu – 

zosta∏ stworzony w Êcis∏ej wspó∏pracy 

z u˝ytkownikami systemów 

cićia na ca∏ym Êwiecie. 

Poza zgodnoÊcià z nowà dyrektywà 

ISO oraz wszystkimi majàcymi 

zastosowanie normami przemys- 

∏owymi, ESAB dostarcza innowacyjnych 

rozwiàzaƒ i stale udoskonala 

opcje bezpieczeƒstwa, by zapewniç 

pracownikowi najlepszà ochron´ 

podczas pracy. 

www.esab.com 

Grupa Azoty zosta∏a 

21. cz∏onkiem Central Europe Energy Partners 

Grupa Azoty jest du˝ym konsumentem 

noÊników energii, a w szczególnoÊci 

gazu wykorzystywanego 

jako surowiec, ale tak˝e dla celów 

grzewczych. Cena noÊników energii/ 

surowców i samej energii elektrycznej 

jest istotnym elementem 

kalkulacyjnym, rzutujàcym na konkurencyjnoÊç 

produktów Grupy Azoty. 

Sprawy emisji CO 2 

i NO x 

sà równie˝ 

bardzo wa˝ne i b´dà coraz 

wa˝niejsze w Êwietle zaostrzajàcych 

si´ warunków emisyjnych. 

Central Europe Energy Partners 

AISBL jest mi´dzynarodowym stowarzyszeniem 

non-profit z siedzibà 

w Brukseli. Stowarzyszenie jest 

reprezentantem szeroko rozumianego 

sektora energii z Europy Centralnej. 

Zasadniczym celem CEEP 

jest wspieranie integracji Êrodkowoeuropejskiego 

sektora energii w ramach 

wspólnej polityki energii 

i bezpieczeƒstwa Unii Europejskiej 

w tym sektorze. Zadaniem CEEP 

jest równie˝ po∏àczenie mo˝liwoÊci 

i doÊwiadczeƒ oraz rozwijanie 

wspó∏pracy pomi´dzy podmiotami 

sektora energii a organizacjami 

badawczymi w tym regionie Europy. 

CEEP dzia∏a od czerwca 2010 r. 

Cz∏onkami stowarzyszenia sà firmy 

i placówki naukowe z Litwy, S∏owacji, 

Czech, Rumunii, W´gier i Polski. 

W chwili obecnej CEEP liczy 

21 cz∏onków. Trwajà rozmowy z kolejnymi 

potencjalnymi cz∏onkami zarówno 

z krajów reprezentowanych 

w CEEP, jak i z pozosta∏ych krajów 

Europy Centralnej, jak ¸otwa, Estonia, 

Bu∏garia i Chorwacja. 

www.grupaazoty.com 

Najwi´ksza ∏opata 

od Vestas 

Vestas, duƒski producent turbin 

wiatrowych, opracowa∏ prototyp najwi´kszej 

∏opaty o d∏ugoÊci 80 m. 

B´dzie ona pracowaç w morskiej 

turbinie wiatrowej V164-8.0 MW. Jak 

zapowiadajà eksperci z dzia∏u R&D 

b´dzie to najwi´ksza i najwydajniejsza 

morska turbina na Êwiecie. 

Wirnik turbiny ma mieç powierzchni´ 

21,124 m 2 . 

Sprawdzenie wytrzyma∏oÊci i niezawodnoÊci 

∏opaty potrwa 6 miesićy, 

w tym czasie b´dzie si´ ona 

znajdowa∏a w takich warunkach, 

jakie panujà na Morzu Pó∏nocnym. 

B´dzie to podstawowy element 

ca∏ego przedsi´wzićia, podczas 

którego zostanie zweryfikowana 

równie˝ sprawnoÊç poszczególnych 

elementów. Obecnie ∏opaty 

sà poddawane szczegó∏owym badaniom, 

aby zapewniç ca∏kowità 

niezawodnoÊç podczas pracy. Prototyp 

turbiny V164-8.0 MW ma 

byç zainstalowany ju˝ w pierwszej 

po∏owie 2014 roku w duƒskim 

narodowym centrum testowym 

w Østerild. 

www.vestas.com 


O FIRMACH 

Fuzja SSAB i Ruukki 

Dwie skandynawskie pot´gi na rynku 

stali SSAB i Ruukki, które do tej pory 

ostro ze sobà rywalizowa∏y, og∏osi∏y 

plan po∏àczenia. W wyniki fuzji powstanie 

przedsi´biorstwo, które b´dzie 

jednym z najwi´kszych na Êwiecie 

wytwórców stali wysoko wytrzyma- 

∏ych, a tak˝e standardowych wyrobów 

p∏askich oraz rurowych. Przedstawiciele 

∏àczàcych si´ koncernów przewidujà, 

˝e w wyniku fuzji uda im si´ 

zaoszcz´dziç ok. 150 mln euro rocznie. 

Staç si´ ma tak dzi´ki poprawie 

efektywnoÊci i elastycznoÊci produkcji, 

lepszej organizacji systemu dostaw 

oraz ograniczeniu administracji. 

W sumie zatrudnienie w nowej grupie 

ma spaÊç o ok. 5 proc. Zwolnienia 

dotknà g∏ównie pracowników 

w Szwecji i Finlandii. Przedstawiciele 

SSAB i Ruukki nie chcà jeszcze informowaç, 

jak ich po∏àczenie wp∏ynie 

na obecnoÊç koncernów w Polsce. 

Ewentualne zmiany nie muszà byç 

jednak rewolucyjne, gdy˝ oferta obu 

grup uzupe∏nia si´. 

Ruukki w Polsce obok biur sprzeda˝y 

posiada fabryk´ materia∏ów budowlanych 

w Obornikach pod Poznaniem 

(m.in. p∏yty warstwowe, w tym 

p∏yty energooszcz´dne, konstrukcje 

stalowe), centrum serwisowe i magazyny 

oraz fabryk´ w ˚yrardowie 

ko∏o Warszawy produkujàcà pokrycia 

dachowe (m.in. blachy dachówkowe, 

blachy na ràbek stojàcy, blachy trapezowe, 

systemy rynnowe). SSAB 

dysponuje natomiast centrum magazynowo-serwisowym 

w ˚órawinie 

ko∏o Wroc∏awia. Na sk∏adzie znajdujà 

si´ arkusze blachy z gatunków: 

DOMEX, DOCOL, HARDOX oraz WEL- 

DOX. Poza tym SSAB Poland oferuje 

profile ze stali DOMEX oraz rury ze 

stali DOCOL. 

www.puds.pl 

Drabiny dielektryczne 

Praca elektryka, elektromontera czy 

konserwatora sieci elektrycznych ze 

wzgl´du na prac´ z urzàdzeniami funkcjonujàcymi 

pod napićiem wymaga 

korzystania z narz´dzi gwarantujàcych 

bezpieczeƒstwo przeprowadzanych 

napraw czy przeglàdów. 

Firma KRAUSE zaprojektowa∏a 

lini´ drabin z tworzywa sztucznego 

wzmacnianego w∏óknem szklanym, 

aby zwi´kszyç bezpieczeƒstwo prac 

przy instalacjach elektrycznych. 

Wykonane z tworzywa sztucznego 

wzmocnionego w∏óknem szklanym drabiny 

dielektryczne, nie tylko nie przewodzà 

pràdu, ale tak˝e sà stabilne i majà 

antypoÊlizgowe szczeble. Zaletà drabin 

KRAUSE jest równie˝ ich niewielka 

waga oraz kompaktowe rozmiary. 

Seria drabin dielektrycznych firmy 

KRAUSE sk∏ada si´ z 4 modeli. W jej 

sk∏ad wchodzà drabiny: przystawna 

i rozsuwana z pod∏u˝nicami z tworzywa 

sztucznego (sprawdzone wg normy 

DIN EN 131; w oparciu o rozdzia∏ 

6.5.1 z EN 61478:2002 + A1:2004 

Kategoria 1, sprawdzone do 1.000 V) 

i dwie drabiny dwustronne o konstrukcji 

wykonanej z tworzywa sztucznego 

wzmacnianego w∏óknem szklanym. 

Jedna z drabin dwustronnych 

zosta∏a sprawdzona wg DIN EN 131; 

w oparciu o norm´ EN 61478: 2002 

(Kategoria 1:28.000 V). 

èród∏o i fot.: mat. firmy Krause 

KGHM finansuje badania i rozwój 

w przemyÊle metali nie˝elaznych 

Program Zrównowa˝ony rozwój 

przemys∏u metali nie˝elaznych z wykorzystaniem 

innowacyjnych technologii 

– CuBR powsta∏ dzi´ki zawarciu 

pierwszego w Polsce porozumienia 

dotyczàcego finansowania B+R 

w przemyÊle pomi´dzy rzàdowà agencjà 

– Narodowym Centrum Badaƒ 

i Rozwoju i mi´dzynarodowà korporacjà 

– KGHM Polska Miedê S.A. Na 

badania naukowe, prace rozwojowe 

i dzia∏ania wspierajàce transfer ich 

wyników do przemys∏u ka˝dy z partnerów 

przeznaczy po 100 mln z∏. 

CuBR obejmuje pe∏en zakres przemys∏u 

wydobywczego. Finansowanie 

otrzymajà wy∏onione w konkursach 

innowacyjne badania i prace rozwojowe 

zwiàzane z nowymi technologiami 

wydobycia, procesami metalurgicznymi, 

przetworzonymi, nowymi 

Przekaênik sprz´gajàcy PSR-ETP 

firmy Phoenix Contact zosta∏ specjalnie 

zaprojektowany, aby sprostaç 

wymaganiom przemys∏u przetwórczego. 

A to dlatego, ˝e bezpieczne 

za∏àczenie staje si´ coraz wa˝niejsze. 

Przekaênik posiada certyfikat SIL 3 wg 

normy 61508. 

PSR-ETP ma zintegrowany filtr impulsów 

kontrolnych i obwód regula- 

wyrobami i ich recyklingiem przy 

jednoczesnym obni˝eniu kosztów Êrodowiskowych. 

Celem jest zwi´kszenie 

konkurencyjnoÊci polskiej gospodarki 

w obszarze przemys∏u metali nie- 

˝elaznych: osiàgnićie istotnego post´pu 

technologicznego oraz wypracowanie 

rozwiàzaƒ umacniajàcych pozycj´ 

polskiej bran˝y metali nie˝elaznych 

jako uczestnika globalnego rynku. 

O dofinansowanie mogà si´ ubiegaç 

konsorcja naukowe zarówno jednostek 

naukowych z udzia∏em przedsi´biorców, 

jak i samych jednostek 

naukowych. Projekty mogà byç realizowane 

od 12 do maksymalnie 36 miesićy, 

a minimalna wartoÊç dofinansowania 

to 3 mln z∏. 

Nabór wniosków w pierwszym konkursie 

zakoƒczy∏ si´ 27 marca 2014 r. 

www.kghm.pl 

Sprz´gajàce przekaêniki bezpieczeƒstwa 

dla aplikacji Fire & Gas z certyfikatem SIL 3 

cyjny do dostosowania poboru pràdu, 

co gwarantuje d∏ugà ˝ywotnoÊç 

i kompatybilnoÊç z ró˝nymi systemami 

zwiàzanymi z bezpieczeƒstwem. 

Ponadto funkcja monitorowanie 

linii/obcià˝enia umo˝liwia konfiguracj´ 

w zale˝noÊci od obcià˝enia i jednolità 

diagnostyk´ – od systemu sterowania 

do urzàdzenia wykonawczego. 

Przekaênik PSR-ETP sygnalizuje 

przerwanie przewodu lub nieprawid∏owe 

obcià˝enie, lub jego 

brak. Dzi´ki temu koszty instalacji 

lub dodatkowe wejÊcia do odczytu 

stanu urzàdzeƒ wykonawczych mogà 

zostaç zredukowane. Przekaênik ma 

wàskà obudow´ – 17, 5 cm, co u∏atwia 

jego monta˝. 

èród∏o i fot.: 

mat. firmy PhoenixContact 


19


Detekcja i pomiar d∏ugoÊci p´knićia zmćzeniowego 

z zastosowaniem systemu FatigueVIEW *) 

The detection and measurement of fatigue crack length 

with the use of the FatigueVIEW system 

DARIUSZ BORO¡SKI 

TOMASZ GIESKO 

TOMASZ MARCINIAK 

ZBIGNIEW LUTOWSKI 

S¸AWOMIR BUJNOWSKI 

Streszczenie: W pracy przedstawiono mo˝liwoÊç zautomatyzowanej detekcji i pomiaru d∏ugoÊci p´knićia zmćzeniowego 

w trakcie realizacji cyklicznie zmiennego obcià˝enia. W zaproponowanym rozwiàzaniu analiza p´knićia odbywa 

si´ poprzez pomiar rozk∏adów przemieszczeƒ w obszarach przewidywanych p´kni´ç z zastosowaniem szybkiej metody 

cyfrowej korelacji obrazu. Opracowana metoda analizy p´kni´ç zosta∏a zaimplementowana w oryginalnym systemie 

badawczym opracowanym we wspó∏pracy Instytutu Technologii Eksploatacji – Paƒstwowego Instytutu Badawczego oraz 

Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Analiza wyników badaƒ wskazuje na znaczny potencja∏ 

aplikacyjny opracowanego systemu w zastosowaniach praktycznych, w szczególnoÊci w analizie wielkoÊci charakteryzujàcych 

zmćzeniowe w∏asnoÊci materia∏ów i konstrukcji w fazie inicjacji i propagacji p´kni´ç zmćzeniowych. 

S∏owa kluczowe: p´knićie zmćzeniowe, pomiar d∏ugoÊci p´knićia, cyfrowa korelacja obrazu, zmćzenie, analiza 

przemieszczeƒ 

Abstract: New possibilities of an automated detection and measurement of fatigue crack length under cyclic loading 

conditions have been presented in the paper. In the proposed solution the fatigue crack analysis is realised by the 

displacement distribution measurement in fatigue cracking zones with the use of the digital image correlation method. 

The elaborated method was implemented in the original measurement system developed in the cooperation of the Institute 

for Sustainable Technologies – National Research Institute in Radom and the University of Technology and Life Sciences 

in Bydgoszcz. Analysis of the results indicates on essential application potential of the developed FatigueVIEW system in 

practical applications, particularly in the investigations realised in research laboratory conditions. For example, proposed 

solution may be used for determination of fatigue properties of materials and structures in the fatigue crack growth phase. 

Keywords: fatigue crack, crack length measurement, digital image correlation, fatigue, displacement analysis 

*) 

Praca naukowa wykonana w ramach realizacji Programu 

Strategicznego pn. „Innowacyjne systemy wspomagania 

technicznego zrównowa˝onego rozwoju gospodarki” 

w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka. 

Dr hab. in˝. Dariusz Boroƒski – Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy 

w Bydgoszczy, Wydzia∏ In˝ynierii 

Mechanicznej, Al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz, 

e-mail: dariusz.boronski@utp.edu.pl; dr in˝. Tomasz 

Giesko – Instytut Technologii Eksploatacji – Paƒstwowy 

Instytut Badawczy w Radomiu, ul. K. Pu∏askiego 6/10, 

26-600 Radom, e-mail: tomasz.giesko@itee.radom.pl; 

dr in˝. Tomasz Marciniak – Uniwersytet Technologiczno- 

-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydzia∏ Telekomunikacji, 

Informatyki i Elektrotechniki, Al. prof. S. Kaliskiego 7, 

85-789 Bydgoszcz, e-mail: tomasz.marciniak@utp.edu.pl; 

dr in˝. Zbigniew Lutowski – Uniwersytet Technologiczno- 

-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydzia∏ Telekomunikacji, Informatyki 

i Elektrotechniki, Al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz, 

e-mail: zbigniew.lutowski@utp.edu.pl; dr in˝. S∏awomir 

Bujnowski – Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy 

w Bydgoszczy, Wydzia∏ Telekomunikacji, Informatyki 

i Elektrotechniki, Al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz, 

e-mail:slawomir.bujnowski@utp.edu.pl. 

Pe∏na analiza w∏asnoÊci zmćzeniowych materia- 

∏ów i konstrukcji wymaga prowadzenia laboratoryjnych 

testów w warunkach cyklicznie zmiennych 

obcià˝eƒ w okresie inicjacji oraz rozwoju p´kni´ç 

zmćzeniowych. W zale˝noÊci od rodzaju badanego 

obiektu oraz warunków obcià˝enia, udzia∏ obydwu 

faz zmćzenia w jego ca∏kowitej trwa∏oÊci mo˝e 

byç bardzo ró˝ny. Tym samym, znaczenie w∏asnoÊci 

materia∏u wyznaczonych na podstawie badaƒ 

w fazach inicjacji i rozwoju p´knićia zmćzeniowego 

mo˝e byç nieco inne, w zale˝noÊci od przyj´tej 

strategii konstruowania. O ile w przypadku metod 

obliczeniowych zak∏adajàcych, ˝e w obiekcie nie 

mo˝e powstaç p´knićie w ustalonym okresie eksploatacji 

(strategie Infinite-Life, Safe-Life) nie jest 

konieczna wiedza o pr´dkoÊci i kierunkach propagacji 

p´knićia, to w metodach dopuszczajàcych mo˝liwoÊç 

wystàpienia p´kni´ç w czasie u˝ytkowania 

obiektu (strategie Fail-Safe, Damage-Tolerant), wiedza 

o przebiegu p´kania jest niezb´dna. 

Prowadzenie badaƒ w warunkach propagujàcego 

p´knićia zmćzeniowego, oprócz stosowania 

zaawansowanych systemów obcià˝ania, wymaga u˝ycia 

precyzyjnych metod pomiarowych pozwalajà- 


21

Wspomniana norma dopuszcza tak˝e stosowanie 

innych metod, wymieniajàc przy tym jako przyk∏adowe 

metody ultradêwi´kowà i elektrooporowà. 

W przypadku automatycznych pomiarów d∏ugoÊci 

p´knićia stosowane sà g∏ównie przyrzàdy pomiarowe 

wykorzystujàce jednà z czterech technik pomiaru: 

metod´ pràdów wirowych (eddy current), 

a) b) 

Rys. 1. Przebieg zmian d∏ugoÊci p´knićia a w funkcji liczby cykli obcià˝enia N (a) oraz wykres pr´dkoÊci p´kania da/dN 

w funkcji zakresu wspó∏czynnika intensywnoÊci napr´˝eƒ ∆K (b) 

cych na detekcj´ oraz pomiar d∏ugoÊci p´knićia [1]. 

Podczas badaƒ zmćzeniowych z tego zakresu, uzyskiwane 

sà dwie podstawowe wielkoÊci: przebieg 

zmian d∏ugoÊci p´knićia a w funkcji liczby cykli obcià˝enia 

N (rys. 1a) oraz wykres pr´dkoÊci p´kania 

da/dN w funkcji zakresu wspó∏czynnika intensywnoÊci 

napr´˝eƒ ∆K (rys. 1b). Badania d∏ugoÊci p´knićia 

i pr´dkoÊci p´kania realizowane sà zgodnie 

z procedurami zawartymi w licznych normach, 

w tym m.in.: PN-H-04333:1984P (Metale – Metoda 

badania pr´dkoÊci wzrostu p´knićia zmćzeniowego 

przy sta∏ej amplitudzie obcià˝enia), ISO 12108:2012 

(Metallic materials – Fatigue testing – Fatigue crack 

growth method), ASTM E647 - 13e1 (Standard Test 

Method for Measurement of Fatigue Crack Growth 

Rates). 

W badaniach w∏asnoÊci materia∏owych stosowane 

sà g∏ównie dwa znormalizowane typy próbek: CCT 

(center cracked tension) i CT (compact tension). WartoÊç 

da/dN wyznaczana jest przez ró˝niczkowanie 

przebiegu zmian d∏ugoÊci p´knićia, zaÊ K obliczane 

jest na podstawie zale˝noÊci dobieranych do odpowiedniego 

typu geometrii próbki materia∏owej i uwzgl´dniajàcych 

wartoÊç napr´˝enia nominalnego S 

oraz bie˝àcà d∏ugoÊç p´knićia a. 

Badania mogà byç prowadzone w ró˝nych warunkach 

obcià˝enia. G∏ównie stosuje si´ przebiegi 

o sta∏ej wartoÊci wspó∏czynnika asymetrii cyklu R 

(R = Smin/Smax) oraz przebiegi o sta∏ej wartoÊci 

zakresu wspó∏czynnika intensywnoÊci napr´˝eƒ ∆K. 

W drugim przypadku konieczne jest korygowanie 

obcià˝enia w trakcie próby zmćzeniowej ze wzgl´du 

na zmian´ aktualnej d∏ugoÊci p´knićia, która wp∏ywa 

na wartoÊç wspó∏czynnika K. 

Kluczowe znaczenie w omawianych badaniach znajduje 

problem pomiaru d∏ugoÊci p´knićia a w trakcie 

próby zmćzeniowej. Przyk∏adowo, Polska Norma 

PN-H-04333:1984P wskazuje do pomiaru d∏ugoÊci 

p´knićia zmćzeniowego g∏ównie „manualne” metody 

pomiarowe: 

– wizualny pomiar za pomocà ruchomego mikroskopu 

o ma∏ym powi´kszeniu (20 do 50X) lub przy 

u˝yciu lupy pomiarowej, 

– wizualny pomiar na powierzchni prze∏omu, jeÊli 

daje si´ uwidoczniç kolejne po∏o˝enia frontu p´knićia, 

– przez pomiar rozwarcia p´knićia i wykorzystanie 

zjawiska zmiany podatnoÊci próbki wraz ze zmianà 

d∏ugoÊci p´knićia. 

poÊredni pomiar d∏ugoÊci p´knićia przez zrywanie 

drucików lub folii przewodzàcej naklejonych 

wzd∏u˝ przewidywanego toru p´knićia zmćzeniowego 

(crack gages), pomiar spadku potencja∏u 

w wyniku zmniejszania si´ przekroju próbki spowodowanego 

wzrostem p´knićia (potential drop), 

a tak˝e zautomatyzowane metody optyczne. 

W przypadku badaƒ d∏ugoÊci p´kni´ç na rzeczywistych 

strukturach, wykorzystywane sà tak˝e inne 

techniki pomiarowe oparte na bardzo ró˝nych zjawiskach 

fizycznych. Wiele z nich opisano w pracach 

[2 – 6]. Ogólnie mo˝na wyró˝niç metody bezpoÊrednie 

(g∏ównie metody promieniowania elektromagnetycznego) 

oraz metody poÊrednie (w tym defektoskopowe), 

takie jak metoda ró˝nicy potencja∏u, zmiany 

podatnoÊci, opornoÊciowa, Êwiat∏owodowa, piezoelektryczna, 

akustyczne (g∏ównie ultradêwi´kowa 

i wibroakustyczna), magnetyczne, penetracyjne, radiologiczne 

i inne. 

W badaniach d∏ugoÊci p´knićia mogà byç tak˝e 

stosowane zautomatyzowane uk∏ady pomiarowe 

oparte na technikach maszynowego widzenia. Dotyczy 

to zarówno badaƒ w∏asnoÊci materia∏owych, jak 

i badaƒ z∏o˝onych obiektów, w przypadku których 

cz´sto zawodzà techniki stosowane w badaniach 

próbek materia∏owych. 

W dalszej cz´Êci pracy przedstawiono mo˝liwoÊci 

detekcji i pomiaru d∏ugoÊci p´knićia zmćzeniowego 

z zastosowaniem oryginalnego systemu badawczego 

FatigueVIEW opracowanego we wspó∏pracy Instytutu 

Technologii Eksploatacji – Paƒstwowego Instytutu 

Badawczego w Radomiu i Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego 

w Bydgoszczy. 

Pomiar przemieszczeƒ 

z zastosowaniem cyfrowej korelacji obrazu 

Post´p w zakresie technik optoelektronicznych 

powoduje, ˝e coraz cz´Êciej stosowane sà one tak˝e 

w budowie systemów pomiarowych wykorzystywanych 

w analizie przebiegu zmćzeniowego p´kania 

materia∏ów i konstrukcji. Mogà byç w tym celu 

stosowane dwa sposoby post´powania: bezpo- 


Êrednia, w której obserwacji podlega samo p´knićie 

lub poÊrednia, w której analizie podlegajà efekty 

towarzyszàce inicjacji i rozwojowi p´knićia. W przypadku 

tej drugiej, szczególnie interesujàca jest analiza 

pól mechanicznych wyst´pujàcych na czole 

p´knićia oraz analiza zmian podatnoÊci obiektu 

z p´knićiem. W prezentowanym w pracy rozwiàzaniu 

zaproponowano metod´ detekcji i pomiaru d∏ugoÊci 

p´knićia opartà na analizie pól przemieszczeƒ 

w badanym obiekcie z zastosowaniem metody cyfrowej 

korelacji obrazu wspartej technologià GPU. 

Podstawowym za∏o˝eniem dla opracowanej metody 

pomiaru przemieszczeƒ w warunkach obcià˝eƒ 

zmiennych w czasie by∏o uzyskanie wysokiej czu∏oÊci 

pomiarowej przy jednoczesnej minimalizacji czasu 

pomiaru. W tym celu opracowano oryginalne procedury 

obliczeniowe oparte na zastosowaniu wieloprocesorowych 

kart graficznych (GPU). 

Analiza przemieszczeƒ oparta na ocenie wartoÊci 

wspó∏czynnika korelacji krzy˝owej C jest jednym 

z podstawowych rozwiàzaƒ stosowanych w metodach 

cyfrowej korelacji obrazu. WartoÊç wspó∏czynnika C 

wyznaczana jest dla wybranego otoczenia punktu 

P[x,y] zgodnie z zale˝noÊcià: 

dla wersji nienormalizowanej i 

dla wersji normalizowanej, gdzie i to odpowiednio: 

gdzie: 

a, b – poczàtkowa i koƒcowa 

wartoÊç indeksu wspó∏rz´dnej 

x korelowanych obrazów, 

c, d – poczàtkowa i koƒcowa 

wartoÊç indeksu wspó∏rz´dnej 

y korelowanych obrazów, 

I n 

(x i 

,y j 

) – intensywnoÊç obrazu 

w punkcie obrazu o wspó∏rz´dnych 

x i 

, y j 

, zarejestrowanego 

w fazie n obcià˝enia, 

I m 

(x i 

,y j 

) – intensywnoÊç obrazu 

w punkcie obrazu o wspó∏rz´dnych 

x i 

, y j 

, zarejestrowanego 

w fazie m obcià˝enia. 

WartoÊç wspó∏czynnika C mo˝e 

zmieniaç si´ w zakresie od 0 do 1. 

(1) 

(2) 

(3) 

(4) 

W przypadku gdy C = 1 – obrazy otoczenia punktu P 

zarejestrowane w fazach n i m sà ca∏kowicie zgodne, 

w przypadku gdy C = 0 – obrazy sà ca∏kowicie rozbie˝ne. 

W celu okreÊlenia przemieszczenia wybranego 

punktu P na podstawie obrazów zarejestrowanych 

w dwóch fazach obcià˝enia n i m, z obrazu n wydzielany 

jest podobszar O n 

obejmujàcy punkt P 

i metodà iteracyjnà przemieszcza si´ go wzgl´dem 

analogicznego obszaru na obrazie n. Dla ka˝dego 

po∏o˝enia podobszaru O n 

obliczana jest wartoÊç 

wspó∏czynnika korelacji krzy˝owej C. 

Ze wzgl´du na zbyt niskà wydajnoÊç standardowych 

funkcji obliczajàcych wartoÊç wspó∏czynnika 

C, np. dost´pnych w bibliotece OpenCV, opracowano 

oryginalny algorytm korelacyjnego wyszukiwania 

podobnych obszarów obrazu. Implementacji 

algorytmu wyznaczajàcego funkcj´ korelacji 

w wersji bezpoÊrednio opisanej zale˝noÊcià (2) 

dokonano z u˝yciem biblioteki CUDA w wersji 3.2 

udost´pnianej przez firm´ NVidia. 

W celu zweryfikowania efektywnoÊci opracowanego 

algorytmu przeprowadzono badania porównujàce 

jego osiàgi z mo˝liwie maksymalnie zoptymalizowanym 

odpowiednikiem zaczerpni´tym z biblioteki 

OpenCV. Opracowanà implementacj´ obliczajàcà 

funkcje korelacji bez normalizacji realizowanà na GPU 

porównano zatem z wielowàtkowà implementacjà 

OpenCV uruchamianà na CPU oraz GPU. Wyniki 

testów porównawczych przeprowadzonych dla sta- 

∏ego stosunku rozmiarów obszaru wzorcowego T do 

przeszukiwanego I wynoszàcego 1:3 pokazano na 

rys. 2, gdzie „CPU” to najprostsza implementacja 

algorytmu wykonywana na CPU (jednowàtkowa), 

„GPU” i „GPU II” – testowane implementacje algorytmu 

na GPU, „CPU_CV” – algorytm wykorzystujàcy 

wielowàtkowo bibliotek´ OpenCV, „GPU_CV” 

– wykorzystanie biblioteki OpenCV w wersji GPU. 

Opracowane rozwiàzanie jest szybsze od pozosta- 

∏ych dla rozmiarów wzorca T nieprzekraczajàcych 

65x65 punktów. Ograniczajàc rozmiar wzorca do 

30x30 punktów, osiàgni´to prawie dziesićiokrotne 

przyspieszenie obliczeƒ. W celu dalszej poprawy 

efektywnoÊci opracowanego algorytmu zoptymalizowano 

obcià˝enie wieloprocesorowej karty graficznej 

GPU (GPU II na rys. 2). Ostatni etap opty- 

Rys. 2. Wyniki testów porównawczych 

algorytmów cyfrowej korelacji obrazu 


23

malizacji dzia∏ania algorytmu obejmowa∏ wykorzystanie 

pamići tekstur do przechowywania danych 

obrazu wzorcowego i przeszukiwanego, co pozwoli∏o 

na dalszà redukcj´ czasu analizy o oko∏o 25% bez 

wzgl´du na rozmiar obszaru wzorcowego T. 

System FatigueVIEW 

Zastosowanie metody cyfrowej korelacji obrazu 

w analizie przemieszczeƒ w strefach zmćzeniowego 

p´kania wymaga uzyskania obok du˝ej szybkoÊci 

dzia∏ania, tak˝e wysokiej rozdzielczoÊci uk∏adu obserwacji. 

Wynika to z niewielkich zakresów przemieszczeƒ, 

w szczególnoÊci w fazie inicjacji p´knićia 

i jego poczàtkowego okresu wzrostu. 

W tym celu opracowano zintegrowany system 

badawczy obejmujàcy dwa optoelektroniczne tory 

wizyjne wyposa˝one w uk∏ady pozycjonowania i kalibracji 

kamer umieszczone w rekonfigurowalnej 

strukturze noÊnej mocowanej do maszyny do badaƒ 

zmćzeniowych. 

W celu zapewnienia wymaganych rozdzielczoÊci 

pomiarowych w systemie FatigueVIEW zastosowano 

kamery CCD z sensorami o wielkoÊci 2448x2050 

pikseli. Za∏o˝ony rozmiar pola obserwacji uzyskiwany 

jest przez zastosowanie obiektywów Zoom6000 firmy 

Navitar [7], sk∏adajàcych si´ z wymiennych modu- 

∏ów. G∏ówny modu∏ obiektywu jest wyposa˝ony 

w miniaturowe silniki DC do regulacji powi´kszenia 

i ostroÊci, co umo˝liwia automatyzacj´ procesu ska- 

Rys. 3. Widok ogólny systemu FatigueVIEW zamontowanego na maszynie do badaƒ zmćzeniowych 

Rys. 4. Okno wyboru pola pomiarowego i parametrów analizy 


lowania obrazu i kalibracji. Szerszà informacj´ o optycznych 

parametrach systemu wynikajàcych z zastosowanego 

w nim epipolarnego uk∏adu kamer podano 

w pracy [8]. 

Konstrukcja struktury noÊnej oparta jest na profilach 

aluminiowych zapewniajàcych du˝à sztywnoÊç 

uk∏adu przy stosunkowo ma∏ej masie. G∏ównym 

elementem noÊnym jest rama mocowana do s∏upa 

maszyny do badaƒ zmćzeniowych. Modu∏y wizyjne 

sà zamocowane na zespo∏ach pozycjonujàcych 

o 4 stopniach swobody, co umo˝liwia swobodne 

ustalanie po∏o˝enia kamery wzgl´dem próbki. Stopnie 

swobody modu∏u wizyjnego obejmujà: przesuw 

liniowy wzd∏u˝ osi optycznej, obrót w p∏aszczyênie 

pionowej, obrót w p∏aszczyênie poziomej oraz obrót 

wzgl´dem osi optycznej. 

W module oÊwietlania strefy pomiarowej zastosowano 

oÊwietlacze pierÊcieniowe wytwarzajàce nat´˝enie 

oÊwietlenia ok. 18 000 lux w odleg∏oÊci ok. 

300 mm od próbki. OÊwietlacze sà wyzwalane sprz´towo 

przez podanie sygna∏u na 

odpowiednie wejÊcia trigger a) 

w kamerach, w zakresie cz´stotliwoÊci 

1÷99 Hz, z rozdzielczoÊcià 

1 Hz. W przypadku monitorowania 

szybkich procesów, 

gdy wymagane sà silne 

êród∏a Êwiat∏a, skutecznym rozwiàzaniem 

jest oÊwietlacz halogenowy 

wytwarzajàcy nat´˝enie 

ok. 500 000 lux w odleg∏oÊci 

ok. 300 mm od próbki. 

Pe∏nà konfiguracj´ systemu 

FatigueVIEW pokazano na rys. 3, 

a jego wybrane parametry techniczne 

w tabeli. 

Opracowane rozwiàzanie 

umo˝liwia dwu- lub trójwymiarowà 

analiz´ zmian wymiarów 

obiektów poddawanych sta∏ym 

lub zmiennym w czasie obcià- 

˝eniom. W przypadku analizy 

trójwymiarowej wykorzystywany 

jest stereoskopowy uk∏ad b) 

obserwacji oparty na dwóch 

identycznych optoelektronicznych 

torach wizyjnych. Analiza 

dwuwymiarowa mo˝e byç 

prowadzona na podstawie obrazów 

rejestrowanych dla jednego 

lub obydwu torów wizyjnych. 

Przyk∏ad analizy inicjacji i rozwoju 

p´knićia z zastosowaniem 

dwuwymiarowej analizy przemieszczeƒ 

omówiony zostanie 

w nast´pnym rozdziale pracy. 

Przyk∏adowe wyniki analizy p´kania 

Opracowana metoda detekcji i pomiaru d∏ugoÊci 

p´knićia polega na analizie gradientu przemieszczenia 

wyznaczanego wzd∏u˝ linii równoleg∏ych do 

kierunku obcià˝enia we wskazanym polu obserwacji 

obiektu. W metodzie przyj´to za∏o˝enie, ˝e 

Wybrane parametry systemu FatigueVIEW 

Parametr 

Odleg∏oÊç widzenia WD 

Pole obserwacji FOV (wysokoÊç) 

Value 

80 ÷ 360 mm 

1 ÷ 50 mm 

Maksymalna rozdzielczoÊç optyczna 3 µm 

Zakres regulacji kàta pomi´dzy kamerami α 16 ÷ 110º 

Zakres pozycjonowania dla osi Y 

Zakres pozycjonowania dla osi Z 

150 mm 

300 mm 

Zakres regulacji kàta α x 

±45º 

Zakres regulacji kàta α y 

±30º 

Rys. 5. Obraz próbki z p´knićiem 

z naniesionymi liniami analizy gradientu 

przemieszczenia (pó∏cykl rozciàgania): 

a) z wektorami przemieszczeƒ 

w wybranych polach pomiarowych, 

b) bez mapy przemieszczeƒ, 

c) schemat obcià˝enia próbki 


25

a) 

b) 

Rys. 6. Przebieg zmian przemieszczenia wzd∏u˝ linii oznaczonych na rys. 5 w pó∏cyklach 

rozciàgania i Êciskania 

p´knićie przechodzàce przez 

linie pomiarowe powodowaç 

b´dzie nieciàg∏oÊç rozk∏adu przemieszczenia, 

objawiajàcà si´ 

skokowym wzrostem wartoÊci 

jego gradientu. Na rys. 4 pokazano 

okno konfiguracji pomiaru 

przemieszczenia, w którym dokonywany 

jest wybór rozdzielczoÊci 

pomiarowej d∏ugoÊci 

p´knićia przez ustawienie parametrów 

wirtualnej siatki pomiarowej, 

która odzwierciedla 

obszary powierzchni obiektu, dla 

których wyznaczane sà wartoÊci 

przemieszczenia. Analiza przemieszczeƒ 

odbywa si´ w polach 

oznaczonych na rysunku kwadratowymi 

ramkami. W zale˝noÊci 

od przyj´tej odleg∏oÊci 

pomi´dzy sàsiednimi polami, 

mo˝na uzyskaç ró˝nà rozdzielczoÊç 

pomiaru d∏ugoÊci p´knićia. 

Minimalna odleg∏oÊç pomi´dzy 

ramkami to 1 piksel, co 

w zale˝noÊci od ustawionego 

rozmiaru pola widzenia (od 1 mm 

do 50 mm) daje rozdzielczoÊç 

pomiarowà d∏ugoÊci p´knićia od 

0,5 do 24 µm. 

W trakcie obcià˝ania obiektu 

wyznaczane sà zmiany przemieszczenia 

w kierunkach X i Y 

we wskazanych polach pomiarowych. 

Na rys. 5 pokazano przyk∏adowy 

obraz obiektu z p´knićiem 

z naniesionymi wektorami 

wypadkowego przemieszczenia 

Rys. 7. Obrazy próbki z wektorami przemieszczeƒ dla wybranych pomiarów odpowiadajàcych narastajàcej liczbie cykli obcià˝enia 


Rys. 8. Przebiegi zmian przemieszczenia wzd∏u˝ linii oznaczonej na rysunku próbki w wybranych pomiarach (2 – 10) odpowiadajàcych 

narastajàcej liczbie cykli obcià˝enia 

we wskazanych obszarach pomiarowych obiektu. 

Dodatkowo, na rys. 5 wskazano linie analizy przemieszczenia, 

dla których na rys. 6 porównano 

przebiegi ich zmian w obszarach z p´knićiem i bez 

p´knićia. Dla lepszego zobrazowania zmian przemieszczenia, 

na rys. 5 i 7 wektory przemieszczeƒ 

przedstawiono w barwach, zgodnie z legendà pokazanà 

na obu rysunkach. Próbka w analizowanym 

przypadku obcià˝ona by∏a zgodnie ze schematem 

pokazanym na rys. 5, a analizie poddano odkszta∏cenia 

δ y 

(w kierunku obcià˝enia). 

Analiza gradientu przemieszczeƒ δ y 

wzd∏u˝ linii 

oznaczonych na rys. 6, mieszczàcych si´ w strefie 

karbu geometrycznego (dzia∏anie otworu) oraz karbu 

strukturalnego (spoina laserowa), wskazuje, ˝e w fragmentach 

z p´knićiem wyst´pujà ich nieciàg∏oÊci. 

Mo˝na to zaobserwowaç, porównujàc przebieg 

przemieszczeƒ wzd∏u˝ linii oznaczonych numerami 

1 do 15 oraz liniami 16 do 22. W badaniach podobny 

efekt i takie same wyniki analizy przemieszczenia 

zaobserwowano zarówno dla pó∏cyklu rozciàgania 

(rys. 6a), jak i pó∏cyklu Êciskania (rys. 6b). Analiza 

kolejnych obrazów obiektu w trakcie cyklicznie 

zmiennego obcià˝enia umo˝liwia tym samym wyznaczanie 

przebiegu p´kania w kolejnych cyklach 

obcià˝enia. Podobnie, analiza przebiegu zmian przemieszczenia 

w trakcie zmiennego w czasie obcià˝enia 

umo˝liwia detekcj´ p´knićia, co pokazano na 

rys. 7 dla strefy otworu. Porównujàc przebiegi 

przemieszczenia w pobli˝u kraw´dzi otworu w kolejnych 

cyklach obcià˝enia (rys. 8), mo˝na stwierdziç, 

˝e p´knićie pojawi∏o si´ pomi´dzy pomiarami 

oznaczonymi jako 7 i 8. Zak∏adajàc, ˝e analiza 

odbywa si´ w ka˝dym cyklu obcià˝enia, co zapewnia 

opracowana metoda szybkiej cyfrowej korelacji 

obrazu, mo˝liwe jest wyznaczenie momentu 

inicjacji p´knićia z dok∏adnoÊcià do jednego cyklu 

obcià˝enia. 

Podsumowanie 


Przedstawiona w pracy metoda pomiarowa zaimplementowana 

w oryginalnym systemie badawczym 

FatigueVIEW pozwala na prowadzenie zautomatyzowanych 

pomiarów w zakresie detekcji i pomiaru 

d∏ugoÊci p´knićia zmćzeniowego. Mo˝liwoÊç realizacji 

szybkiej analizy pól przemieszczeƒ w strefach 

zmćzeniowego p´kania umo˝liwia zastosowanie 

prezentowanego systemu badawczego do zautomatyzowanych 

pomiarów d∏ugoÊci p´kni´ç zmćzeniowych 

prowadzonych w warunkach obcià˝eƒ cyklicznie 

zmiennych. 

Budowa systemu oraz charakter metody pomiarowej 

opartej na cyfrowej korelacji obrazu, predestynujà 

go g∏ównie do zastosowaƒ laboratoryjnych, 

w badaniach w∏asnoÊci zmćzeniowych materia∏ów 

oraz elementów konstrukcyjnych. 

Dalsze mo˝liwoÊci rozwoju zaproponowanego 

sposobu detekcji i pomiaru p´kni´ç zwiàzane sà 

z rozszerzeniem zakresu analizy na obrazy stereoskopowe 

rejestrowane przez system FatigueVIEW. 

LITERATURA 

1. Marciniak T., Lutowski Z., Bujnowski S., Boroƒski D., Giesko 

T.: Application of Digital Image Correlation in Fatigue 

Crack Analysis. Materials Science Forum, Vol. 726, 2012, 

pp. 218 – 221. 

2. Marsh K. J., Smith R. A., Ritchie R. O.: Fatigue crack 

measurement: techniques and applications. EMAS 1991. 

3. The measurement of crack length and shape during fracture 

and fatigue. Edited by Beevers, C., J., EMAS, Cradley Heath, 

Warley, 1980. 

4. Szala J.: Przeglàd mo˝liwoÊci diagnozowania obiektów technicznych 

ze wzgl´du na zmćzeniowe p´kanie, Przeglàd 

Mechaniczny, 4, 2003, ss. 7 – 15. 

5. Radkowski S.: Wykorzystanie SWA w diagnozowaniu zmćzeniowych 

uszkodzeƒ kó∏ z´batych. Materia∏y II Seminarium 

Wibroakustyczna Diagnostyka Procesów Zmćzeniowych. 

Wydawnictwo Instytutu Budowy Maszyn, Politechnika 

Warszawska, Warszawa 2003, ss. 35 – 52. 

6. Tylikowski A., Pietrzakowski M.: Monitoring uszkodzeƒ cienkoÊciennych 

konstrukcji kompozytowych. Materia∏y II Seminarium 

Wibroakustyczna Diagnostyka Procesów Zmćzeniowych. 

Wydawnictwo Instytutu Budowy Maszyn, Politechnika 

Warszawska, Warszawa 2003, ss. 27 – 34. 

7. http://www.navitar.com 

8. Giesko T.: Dual-camera vision system for fatigue monitoring. 

Materials Science Forum, Vol. 726, 2012, pp. 226 – 232. 

27

Wyznaczenie charakterystyki zmćzeniowej 

materia∏u profili aluminiowych 

z wykorzystaniem minipróbek 

Evaluation of the fatigue life and fatigue strength 

of aluminum profiles with the use of mini specimen 

TOMASZ TOMASZEWSKI 

JANUSZ SEMPRUCH 

Streszczenie: Szerokie zastosowanie profili kszta∏towych niesie ze sobà koniecznoÊç okreÊlenia w∏asnoÊci zmćzeniowych 

materia∏u, z którego sà produkowane. W wyniku procesu produkcyjnego takich profili, materia∏ wejÊciowy poddawany jest 

znacznym odkszta∏ceniom plastycznym i wp∏ywowi ciep∏a. Skutkuje to koniecznoÊcià prowadzenia badaƒ na gotowych 

elementach, z których niemo˝liwe jest pobranie próbki normatywnej. W pracy opisano metodyk´ badaƒ zmćzeniowych 

(geometria próbki, obcià˝enia, stanowiska badawcze, analiza wyników) z wykorzystaniem minipróbek mo˝liwych do 

pobrania z profili kszta∏towych. 

S∏owa kluczowe: stop aluminium, zmćzenie wysokocyklowe, efekt skali, podejÊcie monofraktalne 

Abstract: A vast application of shape profiles brings the need to determine the fatigue properties of the material they are 

produced from. As a result of the production processes of such profiles, the initial material was exposed to considerable 

plastic deformations and the effect of heat. It results in the need of performing tests with finished components from 

which it is impossible to sample a normative specimen. The paper describes the fatigue testing methodology (specimen 

geometry, loads, testing stand, analysis of the results) in the use of mini specimens which can be taken from shape 

profiles. 

Keywords: aluminum alloy, high-cycle fatigue, size effect, monofractal approach 

Profile kszta∏towe znajdujà coraz cz´Êciej zastosowanie 

w wielu sektorach przemys∏u. Wynika to 

z zalet technologii ich wykonania, która umo˝liwia 

tworzenie kszta∏tów w szerokim zakresie. W eksploatacji 

profile poddawane sà obcià˝eniom zmiennym 

w czasie wynikajàcym ze sposobu ich u˝ytkowania. 

Obcià˝enia powodujà wyst´powanie zmian typowo 

zmćzeniowych, czyli rozwoju p´kni´ç a˝ do finalnego 

zniszczenia elementu konstrukcyjnego. Konsekwencjà 

takiego stanu rzeczy jest koniecznoÊç uwzgl´dnienia 

w obliczeniach konstrukcyjnych charakterystyk materia∏owych 

i modeli obliczeniowych w∏aÊciwych dla 

procesu zmćzenia. 

Profile produkowane sà z materia∏u w postaci wa∏ka 

podgrzanego do temperatury 450 – 500°C. Nast´pnie 

materia∏ wyciskany jest przez otwór matrycy, który 

okreÊla ostateczny kszta∏t przekroju poprzecznego 

wytworu. Profil ch∏odzony jest w powietrzu lub wodzie 

i bywa poddawany naciàganiu w celu wyprostowania 

i pozbawienia wewn´trznych napr´˝eƒ. Materia∏ 

jest starzony na zimno lub w podwy˝szonej temperaturze 

[1]. Z uwagi na du˝e odkszta∏cenia plastyczne 

i wp∏yw ciep∏a towarzyszàcy procesowi, materia∏ 

wyjÊciowy (w postaci profilu) cechuje si´ innymi 

w∏aÊciwoÊciami wytrzyma∏oÊciowymi i cyklicznymi 

ni˝ materia∏ wejÊciowy (w postaci wa∏ka pó∏fabrykatu). 

Z tego wywodu wynika jednoznacznie, ˝e badania 

zmierzajàce do ustalenia w∏asnoÊci materia- 

∏owych (konieczne dla modeli obliczeniowych) prowadzone 

powinny byç na próbkach pobranych z gotowych 

elementów. 

Próba praktycznej implementacji tego zalecenia 

wskazuje na problem wynikajàcy z braku fizycznych 

mo˝liwoÊci pobierania próbek normatywnych 

z profilu [2]. Problem ilustruje zestawienie przyk∏adowego 

profilu i próbki normatywnej pokazanej na 

rys. 1. 

Mgr in˝. Tomasz Tomaszewski – Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, 

Wydzia∏ In˝ynierii Mechanicznej, 

ul. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, e-mail: 

tomaszewski@utp.pl; prof. dr hab. in˝. Janusz Sempruch 

– Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Wydzia∏ In˝ynierii 

Mechanicznej, ul. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, 

e-mail: semjan@utp.pl 

Rys. 1. Zestawienie przyk∏adowego profilu na tle próbki normatywnej 

[3] 


Celem niniejszej pracy jest przedstawienie metodyki 

badaƒ opartej na próbkach o zmniejszonych 

wymiarach (tzw. minipróbkach). Na prezentowanà 

metodyk´ badaƒ sk∏ada si´ sposób kszta∏towania 

próbki, okreÊlenie stosowanych obcià˝eƒ, omówienie 

sposobu opracowania wyników i ich finalnego 

przetworzenia na dane zgodne z wynikami dla próbek 

normatywnych. 

Minipróbki, w tym tak˝e o prezentowanej geometrii, 

generalnie wykazujà niskà wytrzyma∏oÊç na wyboczenie. 

Wymusza to koniecznoÊç stosowania cykli 

obcià˝eƒ odzerowo t´tniàcych lub jednostronnych 

rozciàgajàcych. Wykres zastosowanego w badaniach, 

weryfikujàcych prezentowanà metodyk´, cyklu obcià˝enia 

przedstawiono schematycznie na rys. 3. Cykl 

ten charakteryzuje wspó∏czynnik asymetrii cykli 

R = 0,1. 

Stosowane próbki 

W badaniach wykorzystywane sà próbki, których 

pozyskanie jest mo˝liwe przez pobranie z wi´kszoÊci 

profili kszta∏towych. Ich geometri´ w porównaniu 

z próbkà normatywnà (traktowanà jako referencyjna) 

przedstawiono na rys. 2. Obie próbki cechujà 

a) 

Rys. 3. Wykres cyklu jednostronnego 

b) 

Rys. 2. Geometria próbki do badaƒ zmćzeniowych: a) normatywna 

[3]; b) minipróbka 

si´ podobieƒstwem geometrii. Dla obu próbek wyznaczono 

identyczny wspó∏czynnik kszta∏tu α k 

równy 

1,05. Pole przekroju minipróbki jest 8-krotnie mniejsze 

od próbki normatywnej. W celu wyeliminowania 

wp∏ywu innych czynników na wyniki badaƒ nale˝y 

zachowaç sta∏oÊç parametrów obróbki próbek. 

W prezentowanych w pracy badaniach weryfikacyjnych 

minipróbki obrabiano w pakietach w procesie 

obróbki skrawaniem (frezowania). Nie stosowano 

dodatkowo procesów modyfikujàcych chropowatoÊç 

obrabianych powierzchni. 

Stosowane obcià˝enia 

Ponadto nadmieniç nale˝y, ˝e badania zmćzenia 

wysokocyklowego niskowytrzyma∏ych metali 

cechujà si´ niewielkim zakresem zmian wartoÊci 

stosowanych obcià˝eƒ. Zakres ten jest ograniczony 

z jednej strony przez granic´ zmćzenia, z drugiej 

strony (formalnie rzecz ujmujàc) – przez granic´ 

plastycznoÊci. Jak wynika z badaƒ w∏asnych autorów, 

stopy aluminium wykazujà cykliczne umocnienie 

powy˝ej granicy plastycznoÊci. Zaobserwowano 

to w badaniach próbek wst´pnie odkszta∏conych 

cyklicznie, gdzie odnotowano wzrost granicy plastycznoÊci 

o 15% [2]. Dopuszczalne jest zatem, ˝e jako 

górny zakres wartoÊci obcià˝eƒ mieszczàcych si´ 

nadal w obszarze zmćzenia wysokocyklowego 

mo˝na przyjàç napr´˝enia o wartoÊci kilkunastu 

procent powy˝ej granicy plastycznoÊci, uzyskujàc 

w ten sposób praktyczne i celowe rozszerzenie 

zakresu badaƒ. Dolny zakres obszaru badawczego, 

dla stopów aluminium, jest ustalany jako odpowiadajàcy 

wynikowym trwa∏oÊciom w przedziale 

1x10 6 – 5x10 6 cykli [4]. 

Stanowiska badawcze 

Badania zmćzeniowe minipróbki (dla proponowanej 

geometrii) mogà byç realizowane na standardowej 

maszynie wytrzyma∏oÊciowej z zastosowaniem 

si∏omierza o niskim zakresie pomiaru si∏y 

(niewielkie pole przekroju próbek). Przy za∏o˝eniu 

obni˝enia kosztów badaƒ zmćzeniowych mo˝liwe 

jest stosowanie niestandardowych stanowisk badawczych, 

wyposa˝onych np. w uk∏ad wymuszenia 

kinematycznego. Przyk∏adowy schemat koncepcji 

stanowiska i wykonane na jego podstawie stanowisko 

przedstawiono na rys. 4. 

Istota dzia∏ania stanowiska z rys. 4 sprowadza si´ 

do zastosowania uk∏adu wymuszajàcego obcià˝enie 

z∏o˝onego z mimoÊrodu i uk∏adu podatnego (uk∏ad 

równoleg∏y dwóch spr´˝yn naciskowych), co umo˝- 


29

a) 

Wyniki badaƒ eksperymentalnych opisuje si´, stosujàc 

regresj´ liniowà (logσ a 

= alogN + b), przyjmujàc 

przedzia∏ ufnoÊci na poziomie 0,95. W celu okreÊlenia 

powtarzalnoÊci wyników oblicza si´ wartoÊç 

wspó∏czynnika determinacji (R 2 ). 

Weryfikujàc proponowanà metodyk´ badaƒ, wyznaczono 

charakterystyk´ zmćzeniowà σ a 

-N w zakresie 

wysokocyklowym. OkreÊlenie wp∏ywu wielkoÊci 

(efektu skali) na wytrzyma∏oÊç i trwa∏oÊç zmćzeniowà 

mo˝liwe by∏o przez przeprowadzenie badaƒ dla próbki 

normatywnej. Wyniki dla dwóch geometrii próbek 

(zgodnie z rys. 2) przedstawiono na rys. 5. 

Jak pokazuje rys. 5, charakterystyki dla minipróbki 

i próbki normatywnej ró˝nià si´. Miarà ró˝nic jest 

wspó∏czynnik skali. Bazujàc na wyniku uzyskanym 

b) 

Rys. 5. Krzywe σ a 

-N dla stopu aluminium EN AW-6063 

w uk∏adzie bilogarytmicznym 

dla minipróbki, mo˝na oszacowaç z satysfakcjonujàcà 

dok∏adnoÊcià charakterystyk´ normatywnà, wykorzystujàc 

jednà z teorii skali. Na podstawie prac 

w∏asnych autorów [1] jako godne zaufania wskazaç 

mo˝na podejÊcie monofraktalne. 

Monofraktalny efekt skali 

Rys. 4. Stanowisko badawcze: a) schemat kinematyczny, b) widok 

rzeczywisty 

liwia prze∏o˝enie skoku mimoÊrodu na rzeczywiste 

odkszta∏cenie badanych próbek. Obcià˝enie realizowane 

jest w formie cyklu odzerowo t´tniàcego lub 

jednostronnego, sinusoidalnego z niezale˝nie regulowanà 

si∏a minimalnà i maksymalnà. Zmiana cz´stotliwoÊci 

odbywa si´ przez regulacj´ pr´dkoÊci obrotowej 

silnika. Zakres obcià˝enia (maks. 2 kN) umo˝liwi 

badania próbek w zakresie ma∏ych wymiarów 

dla wi´kszoÊci materia∏ów konstrukcyjnych [5]. Koszt 

pozyskania takiej aparatury badawczej jest niewspó∏miernie 

ni˝szy od standardowej maszyny wytrzyma∏oÊciowej. 

Przyk∏adowe wyniki i ich weryfikacja 

Modele obliczeniowe uwzgl´dniajàce efekt skali 

wykorzystuje si´ do oszacowania trwa∏oÊci zmćzeniowej 

próbki o innym przekroju ni˝ badany. 

Analiza wyników sprowadza si´ do wyznaczenia 

trwa∏oÊci próbki normatywnej przez zastosowanie 

modelu podejÊcia monofraktalnego. Wp∏yw efektu 

skali jest sta∏y dla ró˝nych poziomów napr´˝enia 

(równoleg∏e charakterystyki σ a 

-N), dlatego zaimplementowano 

model, który przesuwa równolegle 

charakterystyk´ bazowà o wartoÊç, którà determinuje 

wymiar fraktalny (d). Dla interesujàcej nas 

grupy materia∏ów konstrukcyjnych (stopy aluminium) 

przyjmuje wartoÊç 0,066 [5]. Równanie dla stosowanego 

podejÊcia fraktalnego wyra˝one jest 

zale˝noÊcià [1]: 

(1) 


gdzie: 

A A 

, A B 

– pola przekroju dla próbek geometrycznie 

podobnych A i B przy za∏o˝eniu A B 

> A A 

, 

C A 

– parametr sta∏y krzywej σ a 

-N, wyznaczony 

w eksperymencie na minipróbkach (dla danych 

z rys. 5, C A 

= 2,0013x10 30 ), 

C B 

– parametr sta∏y krzywej σ a 

-N dla próbki normatywnej, 

β – pochylenie prostej z równania Basquina 

w postaci C A 

= N(σ a 

) β , 

d – wymiar fraktalny (wartoÊç materia∏owa). 

Zaimplementowano przedstawiony model do prezentowanych 

wyników badaƒ w∏asnych. Dla wyznaczonej 

eksperymentalnie krzywej σ a 

-N na podstawie 

badania minipróbki (znane A A 

, C A 

z równania 

Basquina) okreÊlono z zale˝noÊci (1) sta∏à C B 

dla 

szukanego pola przekroju próbki normatywnej (A B 

). 

Krzywà odpowiadajàcà próbce normatywnej wyznaczono 

z linii regresji dla minipróbki, obliczajàc 

trwa∏oÊç dla dwóch poziomów napr´˝eƒ. Uzyskanà 

prostà zestawiono z wynikami badaƒ eksperymentalnych 

(prosta regresji, przedzia∏ ufnoÊci) na rys. 6. 

Jako miar´ dopasowania modelu regresji liniowej 

do wartoÊci eksperymentalnych próbki normatywnej 

wykorzystano wspó∏czynnik zmiennoÊci resztowej 

(V e 

= S e 

/y 100%, gdzie y – wartoÊç Êrednia trwa- 

∏oÊci zmćzeniowych), wyznaczony na podstawie 

Êredniego b∏´du szacunku (S e 

). Wspó∏czynnik wyznaczono 

dla trwa∏oÊci zmćzeniowych i jest na poziomie 

53,9%. 

Podsumowanie 

W pracy przedstawiono metodyk´ badaƒ i jej 

weryfikacj´, opierajàc si´ na próbkach niestandardowych 

(minipróbki), których zastosowanie w okreÊleniu 

w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowych materia∏u 

konstrukcyjnego jest celowe w przypadku obiektów 

o ograniczonych wymiarach maksymalnych, np. 

profile aluminiowe. Przytoczone wyniki badaƒ zmćzenia 

wysokocyklowego potwierdzajà mo˝liwoÊç 

prowadzenia badaƒ na minipróbkach z uwagi na 

niewielki rozrzut wyników (wspó∏czynnik determinacji 

równy 0,9). Trwa∏oÊci zmćzeniowe dla minipróbki 

i próbki normatywnej sà ró˝ne, co t∏umaczy 

si´ wp∏ywem efektu skali. W pracy analizowano 

jeden z analitycznych modeli efektu skali oparty na 

podejÊciu monofraktalnym, który opisuje liniowà 

wra˝liwoÊç materia∏u na zmian´ wielkoÊci przekroju, 

traktowanà jako wielkoÊç materia∏owa (wymiar 

fraktalny). 

Przedstawione na rys. 5 równania regresji liniowej 

wyznaczone zosta∏y dla EN AW-6063 T6 z wykorzystaniem 

próbek wiose∏kowych. W obliczeniach analitycznych 

z wykorzystaniem modelu fraktalnego 

zastosowano nast´pujàce dane: C A 

= 2,0013x10 30 , 

β = 12,76, d = 0,066. Obliczenia dla szerszej grupy 

materia∏ów znaleêç mo˝na w innej pracy autorów [7]. 

Implementacja modelu pozwoli∏a na oszacowanie 

trwa∏oÊci w zakresie zmćzenia wysokocyklowego dla 

próbki normatywnej. Dla prezentowanych wyników 

uzyskano niskà wartoÊç b∏´du szacunku (53,9%), co 

Êwiadczy o adekwatnoÊci w odniesieniu do analizowanego 

stopu aluminium. 

LITERATURA 

Rys. 6. Wykresy zmćzeniowe: dla próbki normatywnej (eksperyment) 

i estymowany na podstawie podejÊcia monofraktalnego 


1. SAPA Podrćznik konstruktora. Wydawnictwo Dzia∏ marketingu 

Sapa oraz J&L Annonsbyra AB, 1997. 

2. Tomaszewski T., Sempruch J.: Application of monofractal 

approach to describe size effect in fatigue life prediction for 

aluminum alloys. Mat. 30th Danubia-Adria Symposium, 

Belgrad, Serbia, 2013, pp. 173 –174. 

3. PN-74/H-04327 Badanie metali na zmćzenie. Próba osiowego 

rozciàgania – Êciskania przy sta∏ym cyklu obcià˝eƒ 

zewn´trznych. 

4. Sonsino C. M.: Course of SN-curves especially in the highcycle 

fatigue regime with regard to component design 

and safety. International Journal of Fatigue, 29, 2007, pp. 

2246 – 2258. 

5. Tomaszewski T., Sempruch J.: Stanowisko do badaƒ zmćzeniowych 

minipróbki w warunkach zmiennego rozciàgania. 

Materia∏y XXIV Sympozjum Zmćzenie i Mechanika 

P´kania. Wydawnictwa Uczelniane UTP , Bydgoszczy 2012, 

ss. 147 – 148. 

6. Carpinteri A., Spagnoli A., Vantadori S.: Size effect in S-N 

curves: A fractal approach to finite-life fatigue strength. International 

Journal of Fatigue, 31, 2009, pp. 927 – 933 

7. Tomaszewski T., Sempruch J.: Determination of the fatigue 

properties of aluminum alloy using mini specimen. Materials 

Science Forum, 726, 2012, pp. 63 – 68. 

31

Z∏o˝one mikrowyciskanie – miniaturyzacja i ∏àczenie 

zabiegów w procesach obróbki plastycznej 

Combined micro-extrusion – miniaturization and operations 

coupling in metal forming 

WOJCIECH PRESZ 

ROBERT CACKO 

Streszczenie: Post´pujàca miniaturyzacja urzàdzeƒ elektromechanicznych powoduje szybki wzrost zapotrzebowania 

na cz´Êci metalowe o wymiarach nieprzekraczajàcych 1 mm. Cz´Êci takie mogà byç wykonywane technologià obróbki 

plastycznej. Skrótowo przedstawiono konsekwencje i drogi miniaturyzacji procesów obróbki plastycznej, których wynikiem 

by∏o powstanie mikroobróbki plastycznej jako nowej ga∏´zi technologii. Zaproponowano klasyfikacj´ ∏àczenia zabiegów 

mikroobróbki plastycznej: w operacje z∏o˝one poprzecznie (sekwencje poprzeczne) oraz wzd∏u˝nie (sekwencje wzd∏u˝ne), 

odnoszàc kierunek przenoszenia elementu pomi´dzy zabiegami do kierunku ruchu roboczego maszyny. Zaprezentowano 

nowy jednooperacyjny proces z∏o˝ony z mikrowykrawania z taÊmy, mi´dzyoperacyjnego smarowania i nast´pujàcego 

po nim mikrowyciskania wspó∏bie˝nego pr´ta. Proces ten dobrze nadaje si´ do mechanizacji ze wzgl´du na ominiecie 

trudnoÊci zwiàzanych z pozycjonowaniem wst´pniaków w matrycy do wyciskania. Przeprowadzono wst´pne symulacje MES 

tego procesu, porównujàc je z wynikami doÊwiadczalnymi. Uzyskano zgodnoÊç wyników na poziomie 10% – 15%. Ró˝nice 

wynikajà z braku kontroli nad formowaniem si´ wyp∏ywki w trakcie obu realizowanych zabiegów. Wyeliminowanie tego 

zjawiska wymaga dalszych prac nad skorelowaniem ze sobà wymiarów narz´dzi. 

S∏owa kluczowe: miniaturyzacja procesów, mikroobróbka plastyczna, mikrowyciskanie, modelowanie MES 

Abstract: Evolving miniaturization of the electro-mechanical devices causes rapid demand for metal parts of dimensions 

lower than 1 mm. Such parts might be manufactured by metal forming. Consequences of miniaturization on this 

technology as well as tendencies of process development is briefly presented. Classification of micro-forming operations 

coupling: transverse compounded sequences (TCS) and longitudinally compounded sequences (LCS) is proposed. It is 

based on relations between direction of element movement among operations and direction of press working movement. 

New one-operation process, consisting of tape micro-blanking, lubrication between operations and following forward 

rod micro-extrusion is introduced. This process is well suited for mechanization in view of omitting difficulties related 

with workpiece positioning in a die. Primary FEM simulations are performed and compared to results obtained during experimental 

procedure. Accordance with the experimental results varies between 10% – 15%. Differences are caused by 

undesired, asymmetric flash formation during both operations. It might be eliminated by proper correlation between tools 

dimensions. 

Keywords: miniaturization, microforming, micro-extrusion, FEM modeling 

Dr in˝. Wojciech Presz – Instytut Technik Wytwarzania 

WIP PW ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa, e-mail: 

w.presz@wip.pw.edu.pl; dr in˝. Robert Cacko – Instytut 

Technik Wytwarzania WIP PW ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa, 

e-mail: r.cacko@wip.pw.edu.pl. 

Od kilkunastu ju˝ lat utrzymuje si´ wzrost zapotrzebowania 

na metalowe mikrowyroby. Zwiàzane 

jest to ze stale post´pujàcà miniaturyzacjà urzàdzeƒ 

wykorzystywanych w wielu dziedzinach ˝ycia, na 

przyk∏ad w komunikacji, obronnoÊci czy medycynie. 

Elementy takie mogà byç z powodzeniem wytwarzane 

znanà od wieków technologià obróbki plastycznej. 

Najprostszym rozwiàzaniem wydaje si´ zmniejszanie 

wymiarów narz´dzi, a wić proste skalowanie 

znanych procesów technologicznych. Czy mo˝na 

jednak tak post´powaç? Odpowiedê na to pytanie 

powinna daç teoria podobieƒstwa. Zgodnie z nià 

prawa odkryte i ustalone zasady na podstawie analizy 

danego obiektu mogà byç rozszerzane ze ÊciÊle 

okreÊlonymi konsekwencjami jedynie na obiekty 

„podobne”, to znaczy spe∏niajàce tzw. liczby podobieƒstwa. 

Jednak to, jakie cechy podobieƒstwa 

ma mieç nowy obiekt/proces, a jakie mogà byç 

pomini´te, ustalane jest zwykle na podstawie historycznego 

doÊwiadczenia. Oznaczaç to mo˝e, ˝e zbyt 

daleka zmiana któregoÊ z parametrów, wyprowadzajàca 

go poza dotychczas stosowany obszar, 

spowoduje koniecznoÊç wzićia pod uwag´ dalszych 

cech podobieƒstwa. 

Efekty skali i ich konsekwencje 

w odniesieniu do procesów 

obróbki plastycznej 

Stosunkowo niedawno, np. [1], zauwa˝ono, ˝e 

„drastyczne” zmniejszenie wymiarów kszta∏towanych 

plastycznie elementów powoduje niezgodnoÊç 

przewidywania na podstawie uznanych regu∏ 

(obliczanie si∏ kszta∏towania, si∏ tarcia itp.) z rzeczywistoÊcià. 

WartoÊcià granicznà przy skalowaniu 

(zmniejszaniu) projektowanych przedmiotów okaza∏ 

si´ 1 mm w odniesieniu do co najmniej dwóch 


Rys. 1. Przyk∏ady mikropras: a) mikroprasa z nap´dem silnikiem 

krokowym [5], b) mikroprasa z nap´dem piezoelektrycznym [6] 

wymiarów maksymalnych. Na podstawie tej granicy 

sformu∏owano definicj´ nowej ga∏´zi obróbki plastycznej, 

nazywajàc jà mikroobróbkà plastycznà 

(microforming). Rozmijanie si´ wyników badaƒ mikroobiektów 

z przewidywaniami nazwano efektem skali 

(scale effect) i rozpocz´to (trwajàce tak˝e obecnie) 

intensywne prace w celu wyjaÊnienia ró˝nych aspektów 

tego zjawiska. 

Z dotychczasowych analiz, najogólniej mówiàc, 

wynika, ˝e efekt pojawia si´, gdy wymiary maksymalne 

wyrobu zbli˝ajà si´ do wielkoÊci ziarna materia∏u, 

z którego jest on kszta∏towany. W takim wypadku, 

dwa efekty, powszechnie uznane za g∏ówne 

„efekty skali”, to znaczy efekt obj´toÊciowy [2] oraz 

efekt powierzchniowy [3], mo˝na uzale˝niç od: 

w pierwszym wypadku, wzgl´dnej obj´toÊci ziarna 

materia∏u w stosunku do obj´toÊci wyrobu oraz 

w drugim wypadku, od wzgl´dnej powierzchni ziarna 

materia∏u w warstwie wierzchniej w stosunku do 

powierzchni wyrobu. Efekt pierwszy implikuje, najogólniej 

mówiàc, „warunki p∏ynićia materia∏u”, na 

przyk∏ad opór plastyczny, a efekt drugi zjawiska 

powierzchniowe, na przyk∏ad tarcie. 

Narzucajàcym si´ sposobem wyjÊcia z „efektu 

skali” mog∏oby byç proste zastosowanie teorii 

podobieƒstwa i w wypadku mikrowyrobów po 

prostu zmniejszenie ziarna materia∏u, tak jak zrobili 

to Presz i Rosochowski [4]. Stwierdzili oni 

tak˝e, ˝e w niektórych wypadkach mikroobróbki 

mo˝e nie byç to konieczne, gdy˝ wielkoÊç ziarna 

nie wp∏ywa na niektóre z cech eksploatacyjnych 

mikrowyrobów. 

Fakt istnienia mikroobróbki plastycznej jako 

nowego dzia∏u starej technologii oznacza zaakceptowanie 

zmian w metodach projektowania narz´dzi 

i przyrzàdów. Trzeba jednak wziàç pod uwag´, ˝e 

nieod∏àcznym sk∏adnikiem procesu technologicznego 

jest maszyna – mo˝na wić postulowaç tak˝e 

i jej skalowanie. Pojedyncze mikroprasy by∏y prezentowane 

przez ró˝ne oÊrodki badawcze na ca∏ym 

Êwiecie, np. [5], (rys 1a). Sà one przeznaczone do 

specyficznych procesów i zbudowane z zastosowaniem 

ró˝nego rodzaju nap´dów. Koncepcja mikroprasy 

z nap´dem piezoelektrycznym w wersji laboratoryjnej 

zosta∏a zrealizowana tak˝e w Polsce 

i pokazana jest na rys. 1b [6]. Jako nap´du u˝yto 

stosu wielowarstwowych ceramicznych elementów 

piezoelektrycznych (SCMA). Narzucajàcym si´ 

dalszym krokiem skalowania jest miniaturyzacja 

procesu technologicznego jako ca∏oÊci, a wić linii 

technologicznej. Przyk∏adem koncepcyjnym jest 

pokazana na rys. 2a linia technologiczna oparta na 

mikromaszynach wykorzystujàcych nap´dy piezoelektryczne 

[6]. 

Idea stosowania zespo∏u niewielkich maszyn, 

w którym ka˝da s∏u˝y realizacji „swojego” zabiegu 

technologicznego w stosunku do makrowyrobów, 

jest znana i w latach 60. ubieg∏ego wieku mia∏a 

przemys∏owe realizacje. Na przyk∏ad, firma W.A. 

Whitney z Rockford stosowa∏a zespo∏y minipras 

o nap´dzie pneumatycznym, realizujàcych wykrawanie 

wielu otworów w przygotówkach z blachy, 

tak jak pokazano to na rys. 2b. 

Propozycja klasyfikacji wielozabiegowych 

operacji mikroobróbki plastycznej 

Procesy technologiczne mikroobróbki plastycznej 

nastrćzajà powa˝nych trudnoÊci tak˝e w zwiàzku 

z koniecznoÊcià manipulowania bardzo ma∏ymi 

przedmiotami. K∏opoty odnoszà si´ zarówno do podawania 

wst´pniaka, jak te˝ – w wypadku procesów 

sk∏adajàcych si´ z kilku operacji – do przenoszenia 

przedmiotu pomi´dzy nimi. Spowodowane jest to 

dajàcymi o sobie znaç w tej skali zjawiskami fizycznymi 

i chemicznymi zwiàzanymi z budowà warstwy 

wierzchniej. Jej udzia∏ roÊnie bowiem wraz ze 

zmniejszaniem przedmiotu. Z tego wzgl´du intensywnie 

poszukiwane sà: z jednej strony metody precyzyjnego 

chwytania i transportu – np. z wykorzystaniem 

si∏ adhezji [7] lub podciÊnienia (chwytak 

mechaniczno-ciÊnieniowy [8]), a z drugiej, mo˝liwego 

omijania trudnoÊci przez projektowanie specjalnych 

procesów technologicznych. W drugim z wymienionych 

kierunków dominuje metoda od dawna 

stosowana w kszta∏towaniu z blachy niewielkich 

elementów – najcz´Êciej elementów podzespo∏ów 

elektronicznych. Polega ona na zastosowaniu t∏oczników 

post´powych (wielotaktowych). W takim wypadku 

wyrób wytwarzany jest z taÊmy i bez oddzielania 

od niej przechodzi kolejne zabiegi technologiczne 

– kolejne pary narz´dzi umieszczone 

Rys. 2. Idea zespo∏u minipras: a) studium 

mikrolinii technologicznej [6], 

b) realizacja z lat 60. ubieg∏ego wieku 

procesu wykrawania wielu otworów 

w jednym elemencie za pomocà minimaszyn 

o nap´dzie pneumatycznym 

– materia∏y firmowe Firmy W.A. 

Whitney z Rockford 


33

sà w jednej p∏ycie. Oddzielenie wyrobu nast´puje 

dopiero w ostatnim zabiegu. Przyk∏ad takiego procesu 

pokazany jest na rys. 3 [9]. TaÊma spe∏nia tu rol´ 

precyzyjnego transportera. 

Koncepcja ta zainspirowa∏a technologów do wykorzystania 

taÊmy nie tylko w procesach kszta∏towania 

blach, ale tak˝e w procesach obróbki obj´- 

Na rys. 5 pokazano proces mikroobróbki plastycznej 

realizowany z taÊmy i sk∏adajàcy si´ z dwóch 

zabiegów: wyciskania wspó∏bie˝nego oraz wykrawania, 

które po∏àczone zosta∏y w jednà operacj´. 

Po∏àczenie nastàpi∏o w kierunku poprzecznym do 

kierunku ruchu suwaka maszyny, a wić mo˝na 

tu wprowadziç okreÊlenie sekwencji poprzecznej 

– TCS (ang. Transverse Compounded Sequence). 

Rys. 3. Przyk∏ad górnej cz´Êci t∏ocznika post´powego wykorzystywanego 

do produkcji podstawki diody – taÊma z widocznymi 

skutkami kolejnych zabiegów wykrawania – proces 

realizowany w zak∏adach „Kazel” w Koszalinie (2000) 

Proces CMEX (Complex Micro-Extrusion) opiera 

si´ na wczeÊniej zaproponowanej [13] koncepcji 

zastosowania procesu wykrawania do wytwarzania 

wst´pniaków do procesów mikrokszta∏towania 

bry∏, a w szczególnoÊci procesów mikrowycistoÊciowej. 

Stosowanie taÊmy jako materia∏u wejÊciowego 

procesu obróbki obj´toÊciowej sta∏o si´ 

na tyle powszechne, ˝e wesz∏o do klasyfikacji procesów 

pod angielskà nazwà „Sheet-Bulk Metal 

Forming” – SBMF. Wst´pniaki do procesów mikroobróbki 

plastycznej obj´toÊciowej mogà byç, po 

prostu, wytwarzane z taÊmy, tak jak w pokazanych 

na rys. 4 przyk∏adach mikrowykrawania [10] oraz 

mikrowyciskania [11]. Mo˝na te˝ ∏àczyç zabiegi 

wytwarzania wst´pniaka z dalszymi zabiegami, unikajàc 

opisanych wczeÊniej problemów transportowych. 

Rys. 5. Przyk∏ad procesu typu SBMF ∏àczàcego w jednej 

operacji dwa zabiegi: wyciskania wspó∏bie˝nego oraz wykrawania 

[12] 

W mikroobróbce plastycznej, ze wzgl´du na niewielkie 

przemieszczenia (niewielkie wymiary obrabianych 

przedmiotów) jest tak˝e mo˝liwe do realizacji 

po∏àczenie zabiegów wzd∏u˝ kierunku ruchu roboczego 

maszyny. W takim wypadku nale˝y wprowadziç 

okreÊlenie sekwencji wzd∏u˝nej – LCS (ang. 

Longitudinally Compounded Sequence) (rys. 6). 

Rys. 6. Proponowany podzia∏ metod ∏àczenia zabiegów w z∏o- 

˝one operacje mikroobróbki plastycznej 

W takiej w∏aÊnie sekwencji (sekwencji wzd∏u˝nej) 

∏àczy zabiegi nowo opracowany i dalej przedstawiony 

proces nale˝àcy do grupy SBMF. Zosta∏ on 

zrealizowany na skal´ laboratoryjnà. 

Z∏o˝one mikrowyciskanie – CMEX 

Rys. 4. Procesy SBMF wytwarzania mikrowst´pniaków: 

a) mikrowykrawanie – konstrukcja t∏ocznika, b) wykrojone 

mikrowst´pniaki [10], c) mikrowyciskanie – konstrukcja narz´dzi, 

d) pó∏wyrób wst´pniaka [11] 


kania. Realizowany proces pokazany na rys. 7a sk∏ada 

si´ z operacji mikrowykrawania z taÊmy, operacji 

nak∏adania smaru oraz operacji mikrowyciskania 

wspó∏bie˝nego pr´ta. 

Konstrukcja mikroprzyrzàdu 

i co za tym idzie bardzo aktywnà fizycznie i chemicznie, 

a wić sk∏onnà do sczepieƒ i tworzenia 

narostów. 

Ca∏y proces przebiega w trakcie jednego ruchu 

roboczego stempla, co oznacza, ˝e sk∏ada si´ z jednej 

operacji z∏o˝onej z dwóch zabiegów mikroobróbki, 

pomi´dzy którymi nast´puje zabieg dodatkowy: 

smarowanie powierzchni wst´pniaka. 

Realizacja procesu 

Mikroprzyrzàd zamontowany zosta∏ w standardowym 

dwukolumnowym przyrzàdzie. Zosta∏ on 

umieszczony na stole maszyny wytrzyma∏oÊciowej, 

która realizowa∏a ruch roboczy oraz rejestrowa∏a 

przebieg si∏y dzia∏ajàcej na stempel. Do wytwarzania 

u˝ywano taÊmy miedzianej M1A o gruboÊci 1 mm 

i szerokoÊci 5 mm, w postaci wy˝arzonej o strukturze 

pokazanej na rys. 8. 

Rys. 8. Struktura taÊmy, pierwszy zabieg: otwór i wykrojony 

wst´pniak 

Rys. 7. Proces CMEX: a) koncepcja procesu w sekwencji 

wzd∏u˝nej – strza∏ka pokazuje kierunek ruchu maszyny, b) konstrukcja 

przyrzàdu – opis w tekÊcie, c) mikroprzyrzàd z wyj´tà 

matrycà i wysuni´tà do góry wk∏adkà smarujàcà z aluminiowym 

wst´pniakiem o Êrednicy 1 mm 

a) 

Konstrukcja mikroprzyrzàdu do realizacji procesu 

pokazana jest na rys. 7. TaÊma 1 wprowadzana jest 

w przestrzeƒ roboczà mikroprzyrzàdu (sk∏adajàcego 

si´ z cz´Êci górnej 2 i dolnej 3) i dociÊni´ta 

dociskaczem 4. Stempel 5 przez prowadnic´ 6 realizuje 

proces mikrowykrawania za pomocà matrycy 

7. Stempel przepycha nast´pnie wykrojony 

wst´pniak przez wyrzutnik wyrobu 8 oraz wk∏adk´ 

smarujàcà 9 i wprowadza go do matrycy dwupierÊcieniowej 

sk∏adajàcej si´ z wk∏adki matrycowej 

10 i pierÊcienia 11. Tam przebiega proces 

wyciskania wspó∏bie˝nego. Nast´pnie wypychacz 12 

wprowadza wyrób do wyrzutnika, którym jest 

usuwany w bok poza przyrzàd, po czym wyrzutnik 

wraca na swoje miejsce. 

Istotnym szczegó∏em konstrukcyjnym jest wyst´powanie 

wk∏adki smarujàcej – zastosowano elastycznà 

walcowà wk∏adk´ nasàczonà smarem p∏ynnym 

pokazanà na rys. 7c. Powierzchnia przecićia 

powstajàca w procesie mikrowykrawania jest bowiem 

powierzchnià Êwie˝o powsta∏à z wn´trza materia∏u 

b) 

Rys. 9. Konstrukcja stosowanych w procesie narz´dzi: a) matryca 

do mikrowykrawania, b) matryca dwupierÊcieniowa do 

mikrowyciskania wspó∏bie˝nego pr´ta 


35

Jako Êrodka smarnego u˝ywano oleju maszynowego, 

którym smarowano taÊm´ oraz wprowadzano 

go do wk∏adki smarujàcej. Operacja wykrawania 

realizowana by∏a za pomocà jednolitej matrycy walcowej, 

a operacja wyciskania za pomocà matrycy 

dwupierÊcieniowej z pierÊcieniem spr´˝ajàcym. Wymiary 

obu matryc pokazane sà na rys. 9. W procesie 

wykorzystywano stempel walcowy (rys. 10) o Êrednicy 

1 mm i czole szlifowanym. 

Na rys. 11 pokazano przyk∏adowe przebiegi si∏ 

procesów i przebiegi puste – bez wsadu, a na rys. 12 

odpowiadajàce im wypraski. 

Rys. 11. Zarejestrowane si∏y procesów nr 1 i nr 2 oraz przebiegi 

puste – bez wsadu; linia przerywana (SPR) wyznacza powrót 

spr´˝ysty uk∏adu obcià˝ania 

Rys. 10. Stempel i matryca do mikrowykrawania stosowana 

w procesie CEX 

Proces prowadzono za pomocà precyzyjnej maszyny 

wytrzyma∏oÊciowej Hounsfield H10S, która 

rejestrowa∏a przesunićie belki oraz si∏´ procesu 

w ruchu roboczym i ruchu powrotnym. Na ruch 

belki sk∏ada∏y si´ nast´pujàce odcinki: dobieg, 

ruch roboczy wykrawania, wybieg, przepychanie 

przez stref´ smarowania, ruch roboczy wyciskania 

wspó∏bie˝nego, ruch powrotny wolny oraz 

ruch powrotny szybki. Pr´dkoÊci oraz próbkowania 

poszczególnych odcinków ruchu zebrane sà 

w tab. Powrót wolny mia∏ na celu mo˝liwie 

precyzyjne wyznaczenie ugićia spr´˝ystego ca∏ego 

zespo∏u. 

Sk∏adowe ruchu maszyny w trakcie realizacji procesu CEX 

oraz próbkowania pomiarów si∏y i przesunićia 

Ruch Droga, Pr´dkoÊç, Czas, Liczba 

mm mm/min s pomiarów 

Dobieg 2 2 60 60 000 

Wykrawanie 2,4 1 144 144 000 

Wybieg 0,7 1 42 42 000 

Smarowanie 1 1 60 60 000 

Wyciskanie 0,8 0,5 96 96 000 

Powrót wolny 0,1 0,5 12 12 000 

Powrót szybki 6,6 6 66 66 000 

Razem 480 480 000 

Rys. 12. Przyk∏adowe wypraski odpowiadajàce procesom nr 1 

i nr 2 

Symulacja MES 

Do modelowania numerycznego wykorzystano 

komercyjne oprogramowanie MSC.MarcMentat 

2010.2, oparte na metodzie elementów skoƒczonych. 

W ramach pracy przeanalizowano mo˝liwoÊç zastosowania 

modeli Cockrofta-Lathama i Oyane, 

dost´pne w bibliotece materia∏ów programu. 

Proces zosta∏ zamodelowany jako statyczny, izotermiczny 

i osiowosymetryczny (2D). Przyj´to spr´- 

˝ysto-plastyczny model ze wzmocnieniem izotropowym 

dla materia∏u kszta∏towanego, natomiast 

narz´dzia: dociskacz, wk∏adka matrycowa, pierÊcieƒ 

wzmacniajàcy, modelowano jako obszary spr´˝yste. 

Zastosowano czterow´z∏owe elementy skoƒczone, 

a rozdzielenie górnej warstwy uwzgl´dniono poprzez 

zastosowanie kryterium p´kania Cockrofta-Lathama 

oraz Oyane. Wykorzystano parametry okreÊlone dla 

zastosowanych materia∏ów w pracy [14]. Cechy 

plastyczne modelowano, opierajàc si´ na dwuparametrowej 

krzywej umocnienia σ p 

= C · ε n , gdzie: 

C = 390 MPa i n = 0,3. Przyj´to wspó∏czynnik tarcia 

µ = 0,3. Na rys. 7a, b pokazano model uwzgl´dniajàcy 

stempel, wypychacz, obie matryce oraz dociskacz 

z przy∏o˝onà si∏à. Strefa smarowania nie zosta∏a 


Rys. 13. Modelowanie MES: a) model procesu: 1 – blacha, 2 – matryca do wykrawania, 3 – dociskacz, 4 – stempel, 5 – pierÊcieƒ 

spr´˝ajàcy matrycy do wyciskania, 6 – wk∏adka matrycowa, 7 – wypychacz, b) napr´˝enia zast´pcze po oddzieleniu krà˝ka od 

taÊmy, c) napr´˝enia zast´pcze (HMH) w koƒcowej fazie wyciskania 

uwzgl´dniona. Rozk∏ad napr´˝eƒ HMH tu˝ po oddzieleniu 

krà˝ka od blachy oraz w koƒcowej fazie 

wyciskania zamieszczono na rys. 13 b, c. 

Analiza wyników 

W trakcie realizacji procesu prócz si∏y kszta∏towania 

wyst´puje si∏a tarcia w prowadnicach stempla. 

Jest ona w przybli˝eniu sta∏a w ca∏ym zakresie 

ruchu i w obu kierunkach – przebiegi o nazwie „puste” 

na rys. 11. Odpowiada ona sile rejestrowanej w trakcie 

dobiegu i takà wartoÊç przyj´to jako korekt´ si∏y 

procesu. Korekt´ ugićia spr´˝ystego uk∏adu kinematycznego 

wyznaczono z kolei na podstawie linii 

spadku si∏y w poczàtku ruchu powrotnego – na rys. 11 

linia przerywana. Wyznaczona wartoÊç wynios∏a 

4054,05 N/mm. Skorygowane o ugićia spr´˝yste wykresy 

pokazano na rys. 14. Zaznaczono na nim strefy 

odpowiadajàce: gruboÊci blachy – g , matrycy do wykrawania 

– mat, wk∏adce smarujàcej – sm oraz cz´Êci 

cylindrycznej matrycy do mikrowyciskania – cyl. 

Przed wejÊciem w obszar g jeden z przebiegów 

rozpoczyna si´ wczeÊniej. Jest to spowodowane 

niedok∏adnoÊcià wycićia taÊmy, 

która najprawdopodobniej 

mia∏a lekkà wypuk∏oÊç korygowanà 

we wst´pnej fazie wykrawania. 

Dalszy przebieg si∏y w tej fazie Êwiadczy o udziale 

wyp∏ywki (rys. 12), której odkszta∏canie ∏agodzi 

spadek si∏y spowodowany p´kaniem. W obszarze 

mat si∏a spada z powodu sto˝kowego kszta∏tu 

matrycy, w obszarze smarowania pozostaje w przybli˝eniu 

sta∏a. Od poczàtku wejÊcia w stref´ cyl si∏a 

wzrasta w trzech zasadniczych fazach oznaczonych 

na rys. 14: F1, F2 i F3. Faza F1 to sukcesywne 

wprowadzanie walcowego wst´pniaka w obszar 

cylindryczny matrycy – nast´puje lekki wzrost si∏y 

zwiàzany ze wzrostem oporów tarcia. Faza F2 to 

wprowadzanie wst´pniaka w stref´ sto˝kowà matrycy 

– si∏a szybko wzrasta zgodnie z rosnàcym odkszta∏ceniem. 

W fazie F3 nast´puje kszta∏towanie 

cz´Êci cylindrycznej wypraski – si∏a wzrasta wraz ze 

wzrostem oporów tarcia. W jednym z rozpatrywanych 

wypadków nastàpi∏ gwa∏towny wzrost si∏y 

zwiàzany prawdopodobnie z rozwinićiem si´ zjawisk 

adhezyjnych. Niestabilne przebiegi si∏ powrotnych 

mogà Êwiadczyç o oddzielaniu si´ cz´Êci 

wyp∏ywki w trakcie procesu, a nast´pnie o ich wciàganiu 

w obszar matrycy do wykrawania w trakcie 

ruchu powrotnego stempla. 

Rys. 14. Skorygowane o ugićie spr´- 

˝yste si∏y dwóch wybranych procesów 

z zaznaczonymi obszarami: g – gruboÊç 

blachy, mat – matryca do wykrawania, 

sm – wk∏adka smarujàca, cyl – cylindryczna 

cz´Êç matrycy do mikrowyciskania. 

F1, F2, F3 – fazy procesu wyciskania 

– opis w tekÊcie 


37

Rys. 15. Porównanie skorygowanych 

przebiegów si∏ procesu ze skorygowanym 

wynikiem symulacji MES 

Zarejestrowane si∏y, skorygowane o si∏´ tarcia 

w prowadnicach stempla oraz ugićie spr´˝yste belki 

oraz skorygowany przebieg si∏y b´dàcy wynikiem 

modelowania MES pokazano na rys. 15. Wykres MES 

jest skorygowany o ugićie spr´˝yste wyznaczone 

analogicznie do przebiegów eksperymentalnych, to 

znaczy na podstawie spadku si∏y powrotnej. Wyznaczona 

wartoÊç ugićia wynios∏a 15 016 N/mm. 

Widoczne sà znaczne ró˝nice w przebiegach eksperymentalnych 

i obliczeniach MES. W operacji wykrawania 

zwi´kszenie si∏y oraz pracy w stosunku do 

wyników symulacji zwiàzane jest z powstawaniem 

wyp∏ywki wokó∏ stempla, a nast´pnie jej odkszta∏caniem. 

Wyp∏ywka ta prawdopodobnie ulega cz´Êciowemu 

oddzieleniu i defragmentacji, zaburzajàc 

przebieg si∏y procesu. W operacji wyciskania wyliczenie 

za pomocà MES znacznie mniejszej si∏y 

w fazie F1 oraz jej spadek spowodowane sà ró˝nicà 

w kszta∏cie wst´pniaka po operacji wykrawania. 

W rzeczywistoÊci wst´pniak na znacznej cz´Êci powierzchni 

bocznej nie ma strefy p´kania, poniewa˝ 

jest ona uzupe∏niona przez niesymetrycznà wyp∏ywk´ 

– rys. 8. W symulacji MES kszta∏t wst´pniaka 

odbiega od rzeczywistoÊci, poniewa˝ ma wkl´s∏oÊç 

pokazanà strza∏kà na rys. 13b na ca∏ym obwodzie. To 

obni˝enie powierzchni powoduje spadek si∏y pod 

koniec fazy F1 wyciskania. Faza F1 procesu zaczyna 

si´ póêniej ni˝ w symulacji, poniewa˝ w operacji 

wyciskania bierze udzia∏ zmniejszona o wyp∏ywk´ 

iloÊç materia∏u. Powoduje to zmniejszenie si∏y wyciskania 

w fazie F3 w stosunku do si∏y przewidywanej 

MES. 

Podsumowanie 

Zaproponowano klasyfikacj´ ∏àczenia zabiegów 

mikroobróbki plastycznej w operacje z∏o˝one poprzecznie 

(sekwencje poprzeczne) oraz wzd∏u˝nie 

(sekwencje wzd∏u˝ne), odnoszàc kierunek przenoszenia 

elementu pomi´dzy zabiegami do kierunku 

ruchu roboczego maszyny. 

Zaprezentowano wersj´ laboratoryjnà procesu: 

Z∏o˝onego mikrowyciskania – CMEX (ang. Complex 

Micro-Extrusion). Jest on przyk∏adem sekwencji 

wzd∏u˝nej ∏àczenia zabiegów technologicznych. 

Po∏àczono wykrawanie wst´pniaka z taÊmy, mi´dzyoperacyjne 

smarowanie i wyciskanie wspó∏bie˝ne, 

uzyskujàc proces ∏atwy do mechanizacji 

i eliminujàcy problemy z pozycjonowaniem 

wst´pniaka. 

Wyniki eksperymentalne pomiaru 

si∏y procesu sà jakoÊciowo 

zgodne z wynikami wst´pnych 

symulacji MES w granicach 10%. 

IloÊciowo, si∏a eksperymentalna 

jest wi´ksza od obliczonej: 

w cz´Êci dotyczàcej procesu 

mikrowykrawania o ok. 10%, 

a w cz´Êci dotyczàcej procesu 

wyciskania o ok. 15%. Ró˝nice te wynikajà g∏ównie 

z braku kontroli nad tworzeniem si´ wyp∏ywki 

ulegajàcej nast´pnie z∏o˝onym odkszta∏ceniom 

w trakcie przemieszczania si´ wewnàtrz matryc. 

Problem ten wymaga rozwiàzania i prawdopodobnie 

mo˝e byç wyeliminowany przez dok∏adniejsze 

skorelowanie wymiarów poszczególnych narz´dzi. 

LITERATURA 

1. Geiger M., Messner A. and Engel U.: Production of 

microparts – size effects in bulk metal forming, similarity 

theory. Production Engineering, ISSN: 0944-6524, Vol. 4 (1), 

1997, pp. 55 – 58. 

2. Picart P., Michel J.F.: Effects of size and texture on the 

constitutive behaviour for very small cmponents in sheet 

metal forming. Advanced Technology of Plasticity, Vol. II, 

Procceedings of the 6th ICTP, Sept. 19 – 24, 1999. 

3. Tiesler N.: Microforming – Size effects in friction and their 

influence on extrusion processes. Wire, No. 1, 2002, 34 – 38. 

4. Presz W., Rosochowski A.: The influence of grain size on 

surface quality of microformed components. The 9 th Int. 

Conf. on Material Forming, ESAFORM 2006, Glasgow UK, 

April 26 – 28, 2006, pp. 587 – 590. 

5. Yang M., Aizawa T., Nakano S., Ito K.: Development of 

Precise Micro Press Forming System for Fabrication of 

Micro Parts. Proc. 10 th Int. Conf. Techn. Plast. ICTP 2011, 

pp. 1093 – 96. 

6. Presz W., Andersen B., Wanheim T.: Piezoelectric driven 

Micro-press for microforming. AMME2006, Journal of 

Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 

No. 18, 2006, pp. 411 – 414. 

7. Bark C., Vogele G., Weisener Th.: Bitte nicht beruren – 

Greifen mit Flusssigkeiten in der Mikrotechnik, F & M 104 

(1996) 5, 372 – 374. 

8. Geiger M., Kleiner M., Eckstein R., Tiesler N., Engel U.: 

Microforming. CIRP, Vol. 50, 2001. 

9. Merklein M., Tekkaya A.E., Brosius A., Opel S., Koch J.: 

Overview on Sheet-Bulk Metal Forming Process. Proc. 10 th 

Int. Conf. Techn. Plast. ICTP 2011, pp. 1109 – 1114. 

10. Presz W.: Contact Phenomena in Micro-Blanking. Int. J. 

Mater. form (2008) Suppl l:471-474, Esaform 2008. 

11. Hirota K.: Fabrication of micro-billet by sheet extrusion. 

Journal of Materials Processing Technology, Vol. 191, 2007, 

pp. 283 – 287. 

12. Ghasswmali E., Jarfors A.E.W., Tan M.J., Lim S.C.V.: Dead- 

Zone Formation and Micro-pin Properties in Progressive 

Microforming Process. Steel Research Special Edition. 10th 

Int. Conf. ITCP 2011, pp. 1014 – 19. 

13. Presz W.: Proces bazowy dla numerycznego modelowania 

obj´toÊciowego mikrokszta∏towania plastycznego. Konferencja 

FiMM2005, Oficyna Wyd. PW. Zeszyty naukowe, 

Mechanika z. 207 ss. 77-82. 

14. Cacko R.: Review of different material separation criteria 

in numerical modeling of the self-piercing riveting process 

– SPR. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 

Vol. VIII, 2008, pp. 21 –30. 


Procedura wst´pnego projektowania planetarnej 

przek∏adni Êrubowej rolkowej z przek∏adnià z´batà 

The procedure of preliminary design of planetary roller 

screw with planetary gear transmission 

FILIP LISOWSKI 

Streszczenie: W artykule opisano budow´ i najwa˝niejsze parametry przek∏adni Êrubowej rolkowej z przek∏adnià z´batà. 

Przedstawiono ograniczenia tych parametrów, na których podstawie sformu∏owano procedur´ wst´pnego projektowania 

przek∏adni. Procedura obejmuje wst´pny dobór parametrów geometrycznych dla przyj´tego poziomu napr´˝eƒ w Êrubie 

oraz obcià˝enia osiowego, warunki braku interferencji gwintów, okreÊlenie podstawowych parametrów zaz´bienia rolek 

i nakr´tki, okreÊlenie d∏ugoÊci rolek z warunku na naciski powierzchniowe. 

S∏owa kluczowe: przek∏adnia Êrubowa rolkowa z przek∏adnià z´batà, procedura wst´pnego projektowania 

Abstract: The paper presents the design and the fundamental parameters of planetary roller screw. The procedure of preliminary 

design was formulated based on the limitations of these parameters. The procedure involves an initial selection 

of geometric parameters for the assumed stress level in the screw and accepted axial load, taking into account conditions 

of non-interference of threads, determination of the basic parameters of the rollers and nut gears engagement, determination 

of the rollers length base on the condition of allowable surface pressure. 

Keywords: planetary roller screw, preliminary design procedure 

Mgr in˝. Filip Lisowski – Instytut Podstaw Konstrukcji 

Maszyn, Politechnika Krakowska, al. Jana Paw∏a II 37, 

31-864 Kraków, e-mail: flisow@mech.pk.edu.pl. 

Przek∏adnie Êrubowe rolkowe (PÂR) to mechanizmy 

pozwalajàce na zamian´ ruchu obrotowego 

na post´powy. Zastosowanie elementów tocznych 

umo˝liwia zastàpienie tarcia Êlizgowego pomi´dzy 

powierzchniami noÊnymi Êruby i nakr´tki tarciem 

tocznym. Dzi´ki temu uzyskiwane sprawnoÊci przek∏adni 

Êrubowych rolkowych sà wi´ksze ni˝ w przypadku 

przek∏adni Êlizgowych. Ich sprawnoÊç osiàga 

zwykle wartoÊci powy˝ej η = 90% [1]. W porównaniu 

z popularnymi przek∏adniami kulkowymi, wyró˝nia 

je wiele zalet, takich jak: wi´ksza noÊnoÊç, 

wi´ksza sztywnoÊç uk∏adu Êruba – rolki – nakr´tka, 

wy˝sza trwa∏oÊç, lepsza kinematyka i dynamika 

pracy, mniejsze wibracje i emisja ha∏asu, wi´ksza odpornoÊç 

na szkodliwe Êrodowisko pracy oraz dok∏adnoÊç 

pozycjonowania. Dzi´ki tym zaletom przek∏adnie 

Êrubowe rolkowe znajdujà zastosowanie 

w ekologicznych nap´dach maszyn, urzàdzeniach 

kosmicznych, robotach przemys∏owych i nap´dach 

lotniczych. 

Dotychczasowe publikacje zwiàzane z tematykà 

planetarnych przek∏adni Êrubowych rolkowych dotyczy∏y: 

ich mo˝liwoÊci i ograniczeƒ [2 – 5], metody 

obliczeniowej dla du˝ych przemieszczeƒ [6], obliczania 

sztywnoÊci osiowej oraz rozk∏adu obcià˝enia [7], 

analizy odkszta∏ceƒ kontaktowych oraz rozk∏adu 

napr´˝eƒ na podstawie modelu trójwymiarowego [8], 

analizy kontaktowej z zastàpieniem zaokràglonych 

powierzchni gwintu uk∏adem kulek oraz analizy rozk∏adu 

napr´˝eƒ na gwincie rolki [9], a tak˝e podsumowania 

wyników dotychczasowych publikacji 

[10]. 

˚adna z wymienionych publikacji nie obejmuje 

zagadnienia projektowania planetarnej przek∏adni 

Êrubowej rolkowej. Opracowanie procedury wst´pnego 

projektowania tego typu przek∏adni z uwzgl´dnieniem 

warunków braku interferencji gwintu 

jest podstawowym celem analizy. Oddzielnym problemem 

jest uwzgl´dnienie zmian w geometrii zaz´bienia 

wewn´trznego przek∏adni z´batej przez 

przyjćie odpowiednich wspó∏czynników korekcji. 

Procedura obliczania wspó∏czynników korekcji w zaz´bieniu 

przek∏adni zosta∏a opisana w pracy [11]. 

Budowa planetarnej przek∏adni 

Êrubowej rolkowej z przek∏adnià z´batà 

Przek∏adnie Êrubowe rolkowe z przek∏adnià z´batà 

wyst´pujà w dwóch wariantach konstrukcyjnych. 

Z ruchomà nakr´tkà, gdzie ko∏o s∏oneczne przek∏adni 

z´batej umieszczone jest w nakr´tce (rys. 1) lub 

z ruchomà Êrubà, gdzie ko∏o s∏oneczne wyst´puje na 

Êrubie. G∏ówne elementy tworzàce planetarnà przek∏adni´ 

Êrubowà rolkowà z przek∏adnià z´batà to: 

Êruba 1, nakr´tka 3 oraz rolki 4. Rolki rozmieszczone 

sà równomiernie na obwodzie Êruby, a ich rdzenie 

osadzone sà w otworach jarzma 2. 

Na koƒcach ka˝dej rolki naci´te sà z´by ko∏a satelity 

5 wspó∏pracujàcej z ko∏em s∏onecznym 6. Nakr´tka 

mo˝e byç cylindryczna lub z ko∏nierzem monta- 

˝owym. Znane sà te˝ rozwiàzania ze wst´pnym napićiem 

nakr´tki w celu zniwelowania luzu osiowego. 


39

Ze wzoru na odleg∏oÊç osi kó∏ z´batych (5) mo˝na 

obliczyç modu∏ z´ba dany wzorem (6): 

(5) 

(6) 

Rys. 1. Przek∏adnia Êrubowa rolkowa z przek∏adnià z´batà: 

1 – Êruba, 2 – jarzmo, 3 – nakr´tka, 4 – rolka, 5 – ko∏o z´bate 

satelity, 6 – ko∏o z´bate s∏oneczne, 7 – pierÊcieƒ zabezpieczajàcy 

Ze wzgl´du na ma∏e rozmiary rolki, korzystnie jest 

przyjàç Z r 

= 10 – 14 i zastosowaç korekcj´ P0. Dla 

granicznej liczby z´bów Z g 

= 17 wspó∏czynnik korekcji 

satelity: 

oraz (7) 

Ograniczenia parametrów 

przek∏adni Êrubowej 

Z´bata przek∏adnia planetarna 

Liczba z´bów mniejszego ko∏a (satelity) ograniczona 

jest warunkami technologicznymi. Najmniejsza 

graniczna liczba z´bów, przy której nie wyst´puje 

podcinanie z´bów, wynosi Z g 

= h a* 

(2/sin 2 α n 

), gdzie 

h a* 

– wspó∏czynnik wysokoÊci g∏owy z´ba, α n 

– kàt zarysu. 

Poniewa˝ dopuszcza si´ ma∏e podcićia z´bów, 

które nie wp∏ywajà na warunki pracy, mo˝na przyjàç 

praktycznà liczb´ z´bów Z g 

’ = (5/6)Z g 

[12]. Zak∏adajàc 

kàt zarysu α n 

= 20° oraz wspó∏czynnik wysokoÊci 

g∏owy z´ba h a 

* 

= 1, uzyskuje si´ granicznà 

liczb´ z´bów Z g 

= 17, a praktycznà liczbà z´bów 

Z g 

’ = 14. Ze wzgl´du na bezkolizyjnà wspó∏prac´ satelity 

wzgl´dem Êruby Êrednica wierzcho∏ków satelity 

d as 

powinna spe∏niaç zale˝noÊç: 

d as 

≤ d r 

– p/2tg(α 0 

) (1) 

Uwzgl´dniajàc, ˝e Êrednica wierzcho∏ków wyra˝ana 

jest wzorem: 

Ponadto, aby w miejscu z´ba satelity wyst´powa∏ 

wràb na kole s∏onecznym, czyli z warunku symetrii, 

stosunek liczby z´bów nakr´tki do liczby satelitów 

musi byç liczbà naturalnà (Z n 

/N 0 

) ∈ N. Dla zapewnienia 

poprawnej wspó∏pracy przek∏adni z´batej muszà 

byç spe∏nione wymagania projektowe dla przek∏adni 

z´batych [13]. 

KrotnoÊç gwintów 

Aby mo˝liwa by∏a wspó∏praca rolek z nakr´tkà, 

przemieszczenie osiowe rolek wzgl´dem nakr´tki 

musi byç równe zeru. B´dzie to mia∏o miejsce, gdy 

kàt wzniosu linii Êrubowej nakr´tki i rolek b´dzie 

jednakowy oraz b´dà spe∏nione warunki kinematyczne 

[10], które przy za∏o˝eniu krotnoÊci gwintu 

rolek n r 

= 1 prowadzà do wzoru na krotnoÊç gwintu 

nakr´tki: 

w którym: d s 

, d n 

, d r 

– odpowiednio Êrednice toczne 

Êruby, nakr´tki i rolki. Z za∏o˝enia, ˝e rolki toczà si´ 

(8) 

d as 

= d s 

+ 2(1 + x r 

)m n 

= z r 

m n 

+ 2(1 + x r 

)m n 

(2) 

otrzymuje si´ warunek na modu∏ z´ba: 

(3) 

w którym: d r 

, d s 

– Êrednice toczne rolki i Êruby, 

p – podzia∏ka gwintu, α 0 

– kàt boku gwintu (α 0 

= 45°), 

m n 

– modu∏ z´ba, Z r 

– liczba z´bów na kole satelity 

(rolki), x r 

– wspó∏czynnik korekcji. Aby zapewniç 

czyste toczenie si´ rolek wewnàtrz nakr´tki, musi 

byç spe∏niona zale˝noÊç: (d n 

/d r 

) = (Z n 

/Z r 

), gdzie d n 

, d r 

– Êrednice toczne nakr´tki i rolki, Z n 

– liczbà z´bów 

na kole z´batym nakr´tki i rolki [10]. Odleg∏oÊç osi 

kó∏ z´batych dana jest wzorem: 

(4) 

Rys. 2. Ârednice gwintów elementów tocznych i kó∏ z´batych 

planetarnej przek∏adni Êrubowej rolkowej oraz elipsa kontaktu 

po Êrubie bez poÊlizgu, wynika krotnoÊç gwintu 

Êruby równa krotnoÊci gwintu nakr´tki, n s 

= n n 

[10]. 

Obracajàce si´ rolki przemieszczajà si´ ruchem pla- 


w której: D r 

– Êrednica zewn´trzna rolki, d r 

, d s 

– Êrednice 

toczne rolki i Êruby, n – krotnoÊç gwintu Êruby 

i nakr´tki, k – stosunek podzia∏ki gwintów do Êrednicy 

tocznej rolki (k = p/d r 

). Ârednica zewn´trzna 

rolki D r 

= d r 

+ [p/2tg(α 0 

)]. W przek∏adniach Êrubonetarnym 

wzgl´dem osi Êruby. Orbita, na której 

znajdujà si´ osie rolek, jest koncentryczna wzgl´dem 

Êruby i nakr´tki. Odleg∏oÊç pomi´dzy osiami rolki 

i nakr´tki wynosi a m 

= (d n 

– d r 

)/2, natomiast odleg∏oÊç 

osi rolki i Êruby a rs 

= (d s 

+ d r 

)/2. Przy koncentrycznym 

po∏o˝eniu rolek a m 

= a rs 

otrzymuje si´ zale˝noÊç: 

Zatem najmniejsza krotnoÊç gwintów Êruby i nakr´tki 

n s 

= n n 

= 3. Mechanizm jest ograniczony 

kinematycznie. Proporcje pomi´dzy Êrednicami sà 

ÊciÊle okreÊlone. Uwzgl´dniajàc, ˝e n s 

= n n 

= n, 

Êrednice toczne Êruby i nakr´tki mo˝na wyliczyç ze 

wzorów: 

(9) 

wych rolkowych zazwyczaj przyjmuje si´ kàt boku 

gwintu a 0 

= 45°, a wtedy D r 

= d r 

+ p/2. Wykres granicznej 

liczby rolek dla ró˝nych krotnoÊci gwintów 

przedstawiono na rys. 3. 

Brak interferencji gwintów Êruby i rolki 

Poniewa˝ kàty wzniosu linii Êrubowej nakr´tki 

oraz rolek sà jednakowe, nie b´dzie wyst´powa∏a 

interferencja pomi´dzy gwintami tych elementów. 

Jednak mo˝e ona wystàpiç pomi´dzy gwintami Êruby 

i rolek. Zagadnienie to zosta∏o opisane w publikacji 

[10]. Zgodnie z rys. 4, je˝eli Êruba obróci si´ o kàt 

fazowy mi´dzy dwoma kolejnymi zwojami gwintu α, 

to rolka obróci si´ o kàt fazowy β. Kàty fazowe mo˝na 

wyznaczyç ze wzorów (12): 

d n 

= n n 

d r 

= nd r 

, d s 

= (n n 

– 2)d r 

= (n – 2)d r 

(10) 

Przyk∏adowe Êrednice toczne w zale˝noÊci od krotnoÊci 

gwintu n zestawiono w tabeli. 

(12) 

Proporcje Êrednic tocznych Êruby i nakr´tki 

n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 

d n 

= 3d r 

d n 

= 4d r 

d n 

= 5d r 

d n 

= 6d r 

d s 

= d r 

d s 

= 2d r 

d s 

= 3d r 

d s 

= 4d r 

Liczba rolek 

Rolki rozmieszczone sà symetrycznie na obwodzie 

Êruby. Mi´dzy rolkami musi byç zapewniony 

dystans. Maksymalna liczba rolek ograniczona jest 

nierównoÊcià: 

(11) 

Rys. 4. Przemieszczenie kàtowe Êruby i rolki 

Przemieszczenie osiowe pomi´dzy dwoma kolejnymi 

zwojami gwintu dla Êruby i rolki mo˝na obliczyç 

ze wzorów: 

(13) 

Rys. 3. Graniczna liczba rolek w funkcji krotnoÊci gwintu n oraz 

wspó∏czynnika k 

Je˝eli gwinty Êruby i rolki b´dà zgodne, kierunki 

przemieszczeƒ δ s 

oraz δ r 

b´dà przeciwne. Poniewa˝ 

w przek∏adniach Êrubowych rolkowych stosuje si´ 

gwinty o kàcie zarysu 90°, maksymalne przemieszczenie 

osiowe wynosi p/2, a warunek braku interferencji 

przyjmuje postaç: δ s 

+ δ r 

< p/2 lub n s 

α + β < π. 

Dla przeciwnych gwintów Êruby i rolki, kierunki 

przemieszczeƒ δ s 

oraz δ r 

b´dà takie same. Zatem warunek 

braku interferencji mo˝na zapisaç: δ s 

– δ r 

< p/2 

lub n s 

α – β < π. 


41

Na podstawie rys. 5 mo˝na stwierdziç, ˝e warunkiem 

braku interferencji dla Êruby i rolki o zgodnych 

kierunkach gwintów, przy za∏o˝eniu dowolnej krotnoÊci 

gwintu n, jest k ≤ 0,16. Z rys. 3 mo˝na odczytaç, 

˝e maksymalna liczba rolek N 0 

, które mo˝na zastosowaç, 

wynosi: (n = 3, N 0 

= 5), (n = 4, N 0 

= 8), 

(n = 5, N 0 

= 11), (n = 6, N 0 

= 14). 

Z kolei dla gwintów Êruby i rolki o przeciwnym 

kierunku i dla dowolnej krotnoÊci gwintu n, warunkiem 

braku interferencji jest k ≤ 0,59. Z rys. 3 mo˝na 

odczytaç, ˝e maksymalna liczba rolek, które mo˝na 

zastosowaç N 0 

, wynosi: (n = 3, N = 5), (n = 4, 

0 

N 0 

= 7), (n = 5, N 0 

= 9), (n = 6, N 0 

= 11). 

NoÊnoÊç gwintu 

Ograniczenie noÊnoÊci gwintów wyst´puje ze 

wzgl´du na dopuszczalne naciski kontaktowe mi´dzy 

gwintami Êruby i rolki. Przybli˝onà metod´ 

rozwiàzania zagadnienia kontaktu dwóch cia∏ o promieniach 

krzywizn R 11, 

R 12 

oraz R 21, 

R 22 

przy u˝yciu 

teorii Hertza przedstawiono w pracach [14] i [15] 

oraz rozwini´to w publikacji [16]. Dla wspó∏pracy 

gwintów przek∏adni Êrubowej rolkowej (rys. 2), promienie 

krzywizn wynoszà odpowiednio dla rolki 

i Êruby: 

(14) 

obliczyç ze wzoru (15), natomiast si∏´ P z 

, jakà jest 

w stanie przenieÊç jeden zwój, ze wzoru (16): 

(15) 

(16) 

w których: P z 

– si∏a docisku, k H 

– napr´˝enie dopuszczalne 

na docisk powierzchniowy, a, b – promienie 

elipsy kontaktu wyznaczane ze wzorów (17). 

(17) 

gdzie: ν – wspó∏czynnik Poissona, E – modu∏ Younga. 

Na podstawie wspó∏czynników A i B, zale˝nych od 

promieni krzywizn, wyznacza si´ pomocniczy kàt θ, 

dla którego mo˝na okreÊliç wspó∏czynniki Hertza m H 

i n H 

wyst´pujàce we wzorach (17). 

(18) 

gdzie: d m 

– Êrednica orbity osi rolek (d m = d s + d r ), 

d s 

, d r 

– Êrednice toczne Êruby i rolki, α 0 

– kàt boku 

gwintu. Maksymalne naciski kontaktowe p o 

mo˝na 

(19) 

(20) 

Rys. 5. Ograniczenie krotnoÊci gwintów n ze wzgl´du na brak interferencji: a) gwinty Êruby i rolki zgodne, b) gwinty Êruby i rolki 

przeciwne 


gdzie: ϕ = 0 – kàt okreÊlajàcy wzajemne po∏o˝enie 

p∏aszczyzn kontaktu. WartoÊci wspó∏czynników Hertza 

m H 

i n H 

mo˝na odczytaç z tabel zawartych w literaturze 

[14] dla θ ∈ 〈30° ÷ 90°〉 z dok∏adnoÊcià do 5° 

lub [15] dla θ ∈ 〈1° ÷ 90°〉 z dok∏adnoÊcià do 1°. 

W publikacji [16] zaproponowano równie˝ ciàg∏e 

funkcje wspó∏czynników Hertza m H 

i n H 

: 

m H 

–1 

= –0,72576 · θ 4 + 0,306757 · θ 3 + 

– 0,425848 · θ 2 +0,817353 · θ + 0,018040 

(21) 

n H 

= –0,640562 · θ 6 + 3,471455 · θ 5 – 7,405219 · θ 4 + 

+ 7,984778 · θ 3 – 4,592703 · θ 2 + (22) 

+ 1,771294 · θ + 0,108768 

Napr´˝enie dopuszczalne na docisk powierzchniowy 

mo˝na obliczyç jak dla kó∏ z´batych [17] wed∏ug 

wzoru: 

(23) 

w którym: Z H 

– wytrzyma∏oÊç zmćzeniowa na naciski, 

C o 

– wspó∏czynnik zale˝ny od lepkoÊci oleju (wst´pnie 

C o 

= 1), C CH 

– wspó∏czynnik zale˝ny od ˝àdanej 

iloÊci cykli (wst´pnie C CH 

= 1), β p 

– wspó∏czynnik 

stanu powierzchni. 

Napr´˝enia nominalne w Êrubie 

Napr´˝enie nominalne w rdzeniu Êruby mo˝na 

wyraziç wzorem (24), natomiast si∏´ krytycznà ze 

wzgl´du na wyboczenie, zgodnie z rozwiàzaniem 

Eulera, wzorem (25): 

(24) 

(25) 

gdzie: F s 

– pole przekroju rdzenia Êruby, l – d∏ugoÊç 

Êruby (l = ηd s 

), Ι – moment bezw∏adnoÊci przekroju 

rdzenia Êruby, E – modu∏ Younga, µ – wspó∏czynnik 

zwiàzany z rodzajem podparcia. Przyjmujàc wspó∏czynnik 

bezpieczeƒstwa δ = 2,5 oraz µ = 0,5 (obustronne 

∏o˝yskowanie Êruby), napr´˝enie nominalne 

w Êrubie wynosi w przybli˝eniu: 

(26) 

Przyjmujàc nominalne napr´˝enia w Êrubie σ n 

, 

mo˝na dla zadanej si∏y w Êrubie P okreÊliç Êrednic´ 

tocznà d s 

: 

(27) 

Rozwiàzanie Eulera ma zastosowanie dla smuk∏oÊci 

Êruby λ ≥ λ gr 

. Smuk∏oÊç Êruby oraz sprawdzenie mo˝liwoÊci 

stosowania wzoru Eulera mo˝na wyznaczyç ze 

wzoru (28). 

(28) 

(29) 

gdzie: l w 

– d∏ugoÊç wyboczeniowa, i min 

– najmniejszy 

promieƒ bezw∏adnoÊci przekroju, I min 

– najmniejszy 

g∏ówny centralny moment bezw∏adnoÊci przekroju, 

λ gr 

– smuk∏oÊç graniczna wyznaczana ze wzoru (29), 

R s 

– granica spr´˝ystoÊci. 

Procedura wst´pnego projektowania 

przek∏adni Êrubowej rolkowej 

WielkoÊci przyj´te: σ n 

, P, p, n 

WielkoÊci wyliczane: d s 

, d n 

, d r 

, N 0 

, a m 

, m n 

, P r 

, N zr 

, 

η, l r 

, l 

1) W pierwszym etapie: okreÊlenie dla przyj´tego 

poziomu napr´˝eƒ w Êrubie σ n 

oraz si∏y w Êrubie P, 

Êrednicy tocznej Êruby d s 

danej wzorem (27). 

Np. dla σ n 

= 40 MPa, P = 2 · 10 4 N, d s 

= 25,2 mm. 

2) W drugim etapie: ustalenie krotnoÊç gwintu 

Êruby i nakr´tki n oraz wymiarów tocznych rolki d r 

i nakr´tki d n 

, na podstawie zamieszczonej w artykule 

tabeli. 

Np. dla n = 5, d r 

= d s 

/3 = 8,4 mm, d n 

= 5d r 

= 42 mm. 

3) Przyjćie podzia∏ki p i kierunku zwojów gwintów, 

a na podstawie wykresów (rys. 3 i rys. 5) ustalenie 

liczby rolek i stwierdzenie braku interferencji 

gwintu Êruby i rolki. 

Np. Zak∏adajàc, ˝e p = 2 mm, uzyskuje si´ k = p/d r 

= 0,24. 

Zgodnie z rys. 5 

a) gwinty Êruby i rolki zgodne – wystàpi interferencja, 

b) gwinty Êruby i rolki przeciwne – brak interferencji. 

Mo˝na zastosowaç tylko gwinty Êruby i rolki przeciwne. 

Zgodnie z rys. 3 mo˝na zastosowaç maksymalnie 

N 0 

= 12 rolek. 

Przyj´to: gwinty Êruby i rolki przeciwne, N 0 

= 10 rolek. 

(Dla zgodnych gwintów Êruby i rolki nale˝a∏oby 

zmieniç podzia∏k´ na p = 1,75 mm, co daje k = 0,21 

– brak interferencji). 

4) Ustalenie podstawowych parametrów zaz´bienia 

rolki i nakr´tki. 

– Przyjàç liczb´ z´bów satelity Z r 

i obliczyç wspó∏czynnik 

korekcji ze wzoru (7). 

– Zak∏adajàc, ˝e Z r 

= 12, wyliczyç wspó∏czynnik 

korekcji: 

x f 

= 0,3 

, do dalszych obliczeƒ przyj´to 

– Sprawdziç ograniczenie modu∏u ze wzgl´du na 

po∏o˝enie ko∏a rolki wzgl´dem Êruby wg wzoru (3), np. 


43

– Obliczyç odleg∏oÊci osi rolki wzgl´dem nakr´tki 

ze wzoru (4), np. 

– Przyjàç liczb´ z´bów na kole s∏onecznym nakr´tki 

Z n 

, która spe∏nia warunek symetrii (Z n 

/N 0 

) ∈ N, np. 

(80/10) ∈ N 

– Z warunku na odleg∏oÊç osi kó∏ z´batych obliczyç 

modu∏ z´ba ze wzoru (6), np. 

(Modu∏y znormalizowane m n 

= 0,2; 0,3; 0,35; 0,4; 

0,45; 0,5) wg [18]. 

– Skorygowaç Êrednice toczne Êruby, nakr´tki oraz 

rolki, aby otrzymaç znormalizowany modu∏ z´ba. 

Zwi´kszono wymiar a m 

do wartoÊci 17 mm, co powoduje 

równie˝ zmian´ wartoÊci Êrednic. 

d r 

= am = 8,5 mm, d s 

= 3d r 

= 25,5 mm, 

2 

d n 

= 5d r 

= 42,5 mm, m n 

= 0,5 

5) Ustalenie liczby zwojów rolki (d∏ugoÊç rolki). 

– Na podstawie wzorów podanych w rozdziale 

„NoÊnoÊç gwintu” obliczyç si∏´ P z 

, jakà jest w stanie 

przenieÊç jeden zwój gwintu. Np. dla stali 18CrMo4 

wg [19], Z H 

= 1600 MPa, k H 

= 1322 MPa, R s 

= 540 MPa 

P z 

≤ 24 N 

– Obliczyç si∏´ na jednà rolk´ (wspó∏czynnik przecià˝enia 

1,3 [20]) 

– Obliczyç liczb´ zwojów rolki, np. 

– Obliczyç d∏ugoÊç rolki, np. 

l r 

= N zr 

p = 216 mm 

6) D∏ugoÊç Êruby. 

– Ze wzoru (26) wyznaczyç wspó∏czynnik η. 

Przyjmujàc modu∏ Younga E = 2,1 · 105 MPa, otrzymano 

η = 72,5. 

– Obliczyç d∏ugoÊç Êruby, np. 

l = ηd s 

≅ 1849 mm 

– Obliczyç smuk∏oÊç Êruby oraz smuk∏oÊç granicznà 

dla przyj´tego materia∏u i sprawdziç, czy ma 

zastosowanie rozwiàzanie Eulera, np. 

Mo˝na stosowaç wzór Eulera. 

Podsumowanie 

W pracy przedstawiono budow´ planetarnej 

przek∏adni Êrubowej rolkowej z przek∏adnià z´batà, 

okreÊlono proporcje mi´dzy Êrednicami tocznymi 

Êruby rolki i nakr´tki. Opracowano wzory opisujàce 

mo˝liwoÊç wspó∏pracy Êruby i rolki bez interferencji. 

Przeanalizowano warunki dla prawid∏owego projektowania 

przek∏adni z´batej z zaz´bieniem wewn´trznym. 

Na podstawie wzorów Hertza okreÊlono 

noÊnoÊç jednego zwoju rolki wspó∏pracujàcej ze 

Êrubà i nakr´tkà. Opisane w pracy zale˝noÊci pos∏u˝y∏y 

do sformu∏owania procedury wst´pnego 

projektowania. 

LITERATURA 

1. Sobolewski J. Z.: Przek∏adnie Êrubowe kulkowe. WNT, 

Warszawa 2009. 

2. Hojjat Y., Mahdi A.M.: A comprehensive study on capabilities 

and limitations of rollers crew with emphasis on slip 

tendency. Mechanism and Machine Theory, No. 10, Vol. 44, 

2009, pp. 1887–1899. 

3. Jones M. H., Velinsky S. A.: Kinematics of roller migration 

in the planetary roller screw mechanism. Journal of Mechanical 

Design, No. 6, Vol. 134, Article ID 061006, 6 pages, 

2012. 

4. Velinsky S. A., Chu B., Lasky T.A.: Kinematics and efficiency 

analysis of the planetary roller screw mechanism. Journal of 

Mechanical Design, No. 1, Vol. 131, 2009. 

5. Sokolov P. A., Ryakhovskii O. A., Blinov D.S., Laptev A.: 

Kinematics of planetary roller screwmechanisms. Vestnik 

Mashinostroeniya, vol. 1, 2005, pp. 3–14. 

6. Tselishchev A.S. Zharov I.S.: Elastic elements in rollerscrew 

mechanisms. Russian Engineering Research, No. 11, 

, Vol. 28, 2008, pp. 1040 – 1043. 

7. Chen F.: The Design and Research on Motive Accuracy for 

Two-Stage Planetary Roller Screw. Nanjing University of 

Science and Technology, 2009. 

8. Ma S., Liu G., Zhou J., Tong R.: Optimal design and contact 

analysis for Planetary Roller Screw. Applied Mechanics 

and Materials, Vol. 86, 2011, pp. 361–364. 

9. Zhang X., Liu G., Ma S., Tong R., Luo H.: Study on axial 

contact deformation of planetary roller screw. Applied Mechanics 

and Materials, Vol. 155-156, 2012, pp. 779–783. 

10. Ma S., Liu G., Tong R., Zhang X.: A New Study on the 

Parameter Relationships of Planetary Roller Screws. 

Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2012, Article 

ID 340437. 

11. RyÊ J.: The procedure of modification coefficients in 

planetary gears transmission. The Archive of Mechanical 

Engineering, Vol. LIX, 2012, pp. 213–230. 

12. Dietrich M.: Podstawy Konstrukcji Maszyn. Tom 3. Wydawnictwa 

Naukowo-Techniczne, Warszawa 1999. 

13. Dziama A., Michniewicz M., Niedêwiecki A.: Przek∏adnie 

z´bate. PWN, Warszawa 1989. 

14. Timoshenko S., Goodier J. N.: Teoria spr´˝ystoÊci. McGraw- 

Hill Book Company, 1951. 

15. Cooper D. H.: Tables of Hertzian contact-stress coefficients. 

University of Illinois, Report R-387, 1968. 

16. Romanowicz P., Szybiƒski B.: Analytical and numerical 

assessment of fatigue properties in rolling bearings. 4th International 

Conference on Integrity, Reliability & Failure, 

Funchal, Portugalia, 2013 

17. Och´duszko K.: Ko∏a z´bate. T. 1 Konstrukcja, WNT, Warszawa 

1985. 

18. PN-ISO 50:2001P, Przek∏adnie walcowe z´bate ogólnego 

przeznaczenia oraz dla przemys∏u ci´˝kiego – Modu∏y. 

19. EN 10084:2009P, Stale do naw´glania – Warunki techniczne 

dostawy. 

20. RyÊ J., Lisowski F.: The computational model of the load 

distribution between elements in planetary roller screw. 

9 th International Conference on Fracture & Strength of 

Solids FEOFS 2013, Jeju, Korea Po∏udniowa. 


WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE 

Materia∏y stosowane w energetyce jàdrowej 

Materia∏y stosowane w energetyce, a szczególnie 

w energetyce jàdrowej muszà spe∏niaç okreÊlone 

wymagania. Przede wszystkim powinny cechowaç 

si´ odpowiednimi w∏aÊciwoÊciami mechanicznymi: 

wysokà wytrzyma∏oÊcià, odpornoÊcià na p´kanie 

i pe∏zanie, odpornoÊcià na korozj´, brakiem d∏ugo- 

˝yciowych radioizotopów powsta∏ych na skutek napromieniowania 

materia∏u neutronami, ma∏ym przekrojem 

czynnym na poch∏anianie neutronów. 

G∏ównà cz´Êcià reaktora jest rdzeƒ, w którym 

znajduje si´ materia∏ rozszczepialny stanowiàcy paliwo 

jàdrowe. Rdzeƒ reaktora jest otoczony warstwà 

materia∏u zwanà reflektorem, która ma za zadanie 

zatrzymywaç uciekajàce neutrony z rdzenia. Wytwarzana 

w reaktorze energia jest odbierana przez przep∏ywajàce 

przez rdzeƒ ch∏odziwo. Ca∏oÊç uk∏adu 

znajduje si´ w os∏onie majàcej za zadanie termicznie 

i biologicznie chroniç otoczenie. 

Rozró˝nia si´ dwa podstawowe rozwiàzania konstrukcji 

energetycznych reaktorów wodnych: zbiornikowe 

(reaktory typu PWR – reaktory wodne, ciÊnieniowe, 

BWR – reaktory wodne, wrzàce) oraz kana∏owe 

(reaktory typu CANDU – reaktory ci´˝kowodne, RBMK 

– reaktory wodno-grafitowe). 

Obecnie przedmiotem zainteresowania sà reaktory 

IV generacji – najnowoczeÊniejsze b´dàce jeszcze 

w fazie projektów, np. reaktory bardzo wysokotemperaturowe 

lub reaktory pr´dkie ch∏odzone gazem. 

W reaktorze zbiornikowym rdzeƒ jest zamkni´ty 

w gruboÊciennym zbiorniku stalowym. W reaktorach 

kana∏owych pod wysokim ciÊnieniem znajdujà si´ 

jedynie kana∏y o niewielkiej Êrednicy, zawierajàce 

pojedyncze zestawy paliwowe. 

Zbiornik ciÊnieniowy reaktora, w którym znajduje 

si´ rdzeƒ reaktora, jest jedynym niewymienialnym 

elementem konstrukcyjnym obiegu pierwotnego. 

Blok energetyczny jest projektowany na ok. 

50 – 60 lat bezawaryjnej pracy, równie˝ reaktor powinien 

byç wykonany w sposób zapewniajàcy taki 

okres eksploatacji. Zbiorniki ciÊnieniowe reaktorów 

wykonywane sà ze stali konstrukcyjnej zawierajàcej 

chrom, molibden i wanad oraz ok. 0,15% C. 

W celu zabezpieczenia zbiornika reaktora przed 

korozjà jego Êciany plateruje si´ dwiema warstwami 

stali kwasoodpornych chromowo-niklowych 

o ∏àcznej gruboÊci nieprzekraczajàcej 1 cm. Z tej samej 

stali wykonuje si´ te˝ takie elementy, jak: p∏yty sitowe 

podtrzymujàce zestawy paliwowe, rury wiodàce 

pr´ty regulacyjne. 

Pr´ty paliwowe w reaktorach BWR i PWR wykonane 

sà najcz´Êciej z UO 2 

lub czasem z Gd 2 

O 3 

(dla BWR), 

MOX (mieszaniny tlenków uranu i plutonu dla PWR). 


45

Pr´ty regulacyjne s∏u˝àce do regulacji mocy reaktora, 

a tak˝e jego wygaszania wykonuje si´ z materia∏ów 

o du˝ej zdolnoÊci poch∏aniania neutronów. Zale˝nie 

od typu reaktora mogà to byç: w´glik boru B 4 

C, tlenek 

europu lub stop Ag-In-Cd. 

Koszulki paliwowe, s∏u˝àce do ochrony pr´ta paliwowego, 

stosowane sà w celu hermetycznej separacji 

paliwa od wn´trza reaktora, ochrony mechanicznej 

i chemicznej paliwa przed dzia∏aniem ch∏odziwa. 

Ma ona gruboÊç od 0,5 do 1,5 mm. Koszulki 

wykonuje si´ ze stopów: cyrkonu (Zircaloy 2 w wypadku 

BWR lub Zircaloy 4 w wypadku PWR), magnezu 

(stop magnox), aluminium, berylu, stali nierdzewnej, 

molibdenu, niobu (przy ch∏odzeniu ciek∏ym sodem) 

i in. 

Wybór stopu cyrkonu jako podstawowego materia∏u 

na koszulki paliwowe wynika z jego w∏aÊciwoÊci 

takich, jak: ma∏e poch∏anianie neutronów, 

odpornoÊç na korozj´ w wodzie i w obecnoÊci produktów 

rozszczepienia uranu, dobre w∏aÊciwoÊci 

mechaniczne (tab.). Zaletà Zircaloy jest to, i˝ wytrzymuje 

warunki panujàce w rdzeniu reaktora i jest 

prawie przezroczysty dla neutronów termicznych 

(tzn. ma dla nich bardzo ma∏y przekrój czynny). Koszulki 

pr´tów regulacyjnych wykonane sà ze stali 

nierdzewnej, np. 304 lub stopu Inconel 627. 

W badawczych reaktorach wodnych pracujàcych 

w ni˝szych temperaturach zamiast stopów cyrkonu 

stosowane sà stopy aluminium. Z kolei w reaktorach 

ch∏odzonych ciek∏ymi metalami (sód, o∏ów) 

stosuje si´ koszulki paliwowe wykonane ze stali 

chromowo-niklowych. 

Korpus wytwornicy pary wykonany jest ze stali 

konstrukcyjnej, natomiast rurki grzejne z odpornych 

na korozj´ stopów niklu albo stali chromowo-niklowych. 

G∏ówne rurociàgi obiegu pierwotnego mogà byç 

wykonywane w ca∏oÊci z chromowo-niklowych stali 

kwasoodpornych lub ze stali konstrukcyjnych platerowanych 

od wewnàtrz stalà kwasoodpornà. Pozosta∏e 

rurociàgi obiegu pierwotnego sà w ca∏oÊci 

wykonane ze stali chromowo-niklowych. 

¸opatki turbin oraz kad∏ub turbiny wykonane sà 

z chromowych i chromowo-molibdenowych stali 

˝arowytrzyma∏ych. Kondensator ch∏odzàcy i skra- 

W∏aÊciwoÊci stopu Zircaloy 2 

(Zr – 98,7%; Cr – 0,15%; Fe – 0,2%; Ni – 0,08%; Sn – 1,7%) 

W∏aÊciwoÊci mechaniczne 

Modu∏ Younga, GPa 105 

Modu∏ spr´˝ystoÊci poprzecznej, GPa 40 

Wspó∏czynnik spr´˝ystoÊci obj´toÊciowej, GPa 1500 

Wspó∏czynnik Poissona 0,38 

Umowna granica plastycznoÊci, MPa 490 

Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie, MPa 520 

Wytrzyma∏oÊç na Êciskanie, MPa 490 

Wytrzyma∏oÊç na zginanie, MPa 490 

Wyd∏u˝enie, % 32 

TwardoÊç, HV 240 

Wytrzyma∏oÊç zmćzeniowa dla 10 7 cykli, MPa 260 

OdpornoÊç na kruche p´kanie, MPa m 1/2 150 

W∏aÊciwoÊci termiczne 

Temperatura topnienia, K 2130 

Maksymalna temperatura pracy, K 783 

PrzewodnoÊç cieplna, W/mK 14 

PojemnoÊç cieplna w∏aÊciwa, J/kgK 286 

Wspó∏czynnik rozszerzalnoÊci cieplnej, 1/ o C 5,9 

plajàcy par´ za turbinà najcz´Êciej wykonany jest 

ze stali kwasoodpornych. W przypadku elektrowni 

ch∏odzonych wodà morskà materia∏ ten przejawia 

sk∏onnoÊç do p´kania korozyjnego, dlatego w jego 

miejsce stosuje si´ stop niklu z miedzià albo stopy 

tytanu. 

Przyk∏adem reaktora IV generacji jest ITER (International 

Thermonuclear Experimental Reactor) – Mi´dzynarodowy 

Eksperymentalny Reaktor Termonuklearny 

(rys.). ITER na ka˝de 50 MW dostarczonej 

energii wygeneruje 500 MW w postaci ciep∏a 

powstajàcego w procesie kontrolowanej fuzji termojàdrowej. 

Kontrolowana fuzja termojàdrowa polega 

na tym, ˝e lekkie jàdra atomowe ∏àczà si´, co 

prowadzi do powstania jàder ci´˝szych oraz energii. 

Wymaga to temperatury oko∏o 100 milionów stopni 

Celsjusza. W tych warunkach powstanie plazma. 

Plazma w reaktorze ITER sk∏adaç si´ b´dzie z jàder 

izotopów wodoru: deuteru i trytu. W efekcie ∏àczenia 

si´ jàder deuteru i trytu powstanie jàdro helu. 

Uwolniony te˝ zostanie neutron i energia. Plazma 

znajdowaç si´ b´dzie w komorze 

pró˝niowej w kszta∏cie torusa o wymiarach 

16 x 11 m – nie b´dzie jednak 

mog∏a dotknàç jego Êcianek. 

W tym celu wykorzystane zostanie 

bardzo silne pole elektromagnetyczne 

wytworzone przez nadprzewodzàce 

cewki i solenoid. Cewki sà 

wykonane z nadprzewodzàcego stopu 

Nb 3 

Sn lub NbTi. Podstawowym 

materia∏em konstrukcyjnym torusa 

jest stal nierdzewna 316L(N)-IG,304 

oraz stal 660. 

Na dnie komory pró˝niowej znajduje 

si´ wymiennik (divertor) odprowadzajàcy 

produkty reakcji (hel, tryt) 

i ciep∏o. Materia∏y, z jakich wykonany 

jest wymiennik, muszà wytrzymywaç 

temperatury dochodzàce do 3000°C. 


Zbudowany jest ze stali i z materia∏u odpornego na 

wysokà temperatur´, np. z wolframu lub kompozytu 

w´glowego CFC. 

Obecnie prowadzone sà badania nad zastosowaniem 

nowoczesnych materia∏ów w konstrukcji 

reaktorów jàdrowych. W Rosji naukowcy próbujà 

wykorzystaç materia∏ kompozytowy na bazie karborundu 

na os∏ony paliwowe. Naukowcy z Narodowego 

Badawczego Instytutu Jàdrowego MIFI i Instytutu 

Kurczatowskiego przewidujà, ˝e jego zastosowanie 

umo˝liwi zwi´kszenie sprawnoÊci rosyjskich 

si∏owni atomowych o 50%. Pierwsze eksperymenty 

z nowymi os∏onami dla paliwa jàdrowego 

wykaza∏y, ˝e mogà one wytrzymywaç temperatury 

o wiele wy˝sze ni˝ te wykonane ze stopu cyrkonu. 

Ich przewaga polega równie˝ na odpornoÊci na 

wysokie temperatury, na niskiej degradacji w∏aÊciwoÊci 

pod wp∏ywem promieniowania, na wysokiej 

niezawodnoÊci w u˝ytkowaniu i na odpornoÊci na 

korozj´. RównoczeÊnie z Rosjà testowaniem nowego 

materia∏u dla energetyki atomowej zajmujà si´ równie˝ 

Stany Zjednoczone, Francja oraz inne kraje 

europejskie. 

Wykorzystano materia∏y: 

www.poznajatom.pl; 

www.polish.ruvr.ru; 

Ashby M. F., Smidman M.: Materials for Nuclear 

Power Systems, Granta Design, 2010. 

TECHNOLOGIE CHRONIÑCE ÂRODOWISKO 

Olej Mobil SHC Gear 

pomaga obni˝yç zu˝ycie energii elektrycznej 

WEPA, niemiecki producent wyrobów papierniczych, 

zmniejszy∏ o 5 proc. zu˝ycie energii przez 

maszyn´ papierniczà dzi´ki zamianie oleju standardowej 

jakoÊci na wysoko wydajny olej przek∏adniowy 

Mobil SHC Gear 220. Celem zamiany by∏o rozwiàzanie 

problemów zwiàzanych z jakoÊcià Êrodka 

smarnego na maszynie papierniczej PM5, której moc 

produkcyjna wynosi 1850 m/min. 

Pr´dkoÊç operacyjna maszyny zosta∏a zwi´kszona 

przez podniesienie wydajnoÊci suszenia oraz instalacj´ 

nowych cz´Êci, m.in. nowego wa∏u na prasie, 

nowego cylindra w cz´Êci suszàcej, os∏ony cylindra 

oraz nowych przek∏adni. Jednak pracownicy dzia∏u 

utrzymania ruchu zauwa˝yli zu˝ycie ∏o˝ysk wa∏u 

w cylindrze s∏u˝àcym do marszczenia papieru. Powodem 

uszkodzeƒ by∏o tarcie spowodowane niedostatecznym 

smarowaniem przek∏adni, a tak˝e 

zwi´kszone wibracje i podwy˝szona temperatura 

w uk∏adzie. Aby zapobiec dalszym problemom, zespó∏ 

in˝ynierów ExxonMobil zaleci∏ zmian´ oleju 

na przek∏adniowy o wy˝szej klasie lepkoÊci. Wybór 

pad∏ na Mobil SHC Gear 220 – syntetyczny olej zapewniajàcy 

lepszà ochron´ ∏o˝ysk przek∏adni w wy˝szych 

temperaturach. 

Po siedmiu miesiàcach prób z olejem Mobil SHC 

Gear 220, WEPA odnotowa∏a zauwa˝alne zmniejsze- 

nie wibracji przek∏adni oraz znaczne obni˝enie kosztów 

zu˝ycia energii przez maszyn´ papierniczà 

w fabryce Giershagen. Osiàgni´te korzyÊci wynika∏y 

z wyd∏u˝enia ˝ywotnoÊci przek∏adni oraz okresów 

pomi´dzy wymianami oleju. Co wićej, rzadsze wymiany 

cz´Êci zamiennych oraz zwiàzana z tym 

faktem redukcja kosztów robocizny i napraw pomog∏y 

zredukowaç pozaplanowy czas przestojów 

w fabryce. 

Olej Mobil SHC Gear, rekomendowany przez 

wiodàcych producentów maszyn i urzàdzeƒ (OEM), 

zosta∏ zaprojektowany tak, aby pomóc producentom 

z bran˝y papierniczej zwi´kszyç wydajnoÊç, ograniczyç 

nieplanowane przestoje i podnieÊç wydajnoÊç 

energetycznà sprz´tu. Cieszymy si´, ˝e nasz klient, 

firma WEPA, obni˝y∏ o 5% zu˝ycie energii elektrycznej. 

Stosujàc olej z serii Mobil SHC Gear, producenci 

na ca∏ym Êwiecie mogà zapewniç oszcz´dnoÊç 

energii, ale tak˝e wyd∏u˝yç ˝ywotnoÊç przek∏adni 

i ∏o˝ysk w zamkni´tych uk∏adach nap´dowych 

przek∏adni pracujàcych w warunkach ekstremalnego 

obcià˝enia, przy maksymalnych pr´dkoÊciach 

i w maksymalnych temperaturach – wyjaÊnia 

Carsten Heck, specjalista ds. smarów przemys∏owych 

w ExxonMobil. 

Recykling zu˝ytych êróde∏ Êwiat∏a i elektroÊmieci 

Terra Recycling SA – spó∏ka wchodzàca w sk∏ad 

Elemental Holding, grupy kapita∏owej dzia∏ajàcej 

w bran˝y recyklingu i obrotu surowcami wtórnymi, 

zamierza oddaç do u˝ytku lini´ technologicznà 

do recyklingu zu˝ytych êróde∏ Êwiat∏a w zak∏adzie 

w Bydgoszczy. 

Terra Recycling prowadzi jeden z najnowoczeÊniejszych 

w Polsce zak∏adów przetwarzania zu˝ytego 

sprz´tu elektrycznego i elektronicznego. Dostarcza 

kompleksowe rozwiàzania z dziedziny profesjonalnego 

przetwarzania i recyklingu wielko- oraz 

ma∏owymiarowego sprz´tu AGD, w szczególnoÊci 

urzàdzeƒ ch∏odniczych, jak równie˝ sprz´tu IT i telekomunikacyjnego. 

Za poÊrednictwem firmy wi´kszoÊç 

odpadów powsta∏ych ze zu˝ytego sprz´tu 

elektrycznego i elektronicznego poddawana jest odzyskowi 

i wraca na rynek w postaci surowców wtórnych, 

co znaczàco przyczynia si´ do ograniczenia 

zu˝ycia surowców naturalnych. 

Nowa linia zainstalowana w zak∏adzie TERRA 

w Bydgoszczy sk∏ada si´ z urzàdzeƒ pozwalajàcych 

na otrzymanie ze zu˝ytych êróde∏ Êwiat∏a – np. Êwiet- 


47

lówek – surowców podlegajàcych dalszym etapom 

recyklingu, przede wszystkim rtći. Maszyna umo˝liwia 

bezpiecznà utylizacj´ m.in. lamp liniowych, 

˝arówek halogenowych i energooszcz´dnych. Dzi´ki 

najnowszym rozwiàzaniom technologicznym, na 

˝adnym etapie u˝ytkowania linii nie zachodzi koniecznoÊç 

korzystania z wody, a wić nie powstajà 

Êcieki technologiczne, które stanowi∏yby zagro˝enie 

dla wód powierzchniowych czy podziemnych. 

Obecnie w Polsce eksploatuje si´ niemal 20 mln 

lamp rtćiowych rocznie, a cz´Êç zu˝ytych êrode∏ 

Êwiat∏a jest w nieodpowiedni i niekontrolowany 

sposób utylizowana. 

Elemental Holding jest równie˝ liderem polskiego 

rynku recyklingu uk∏adów scalonych i drukowanych. 

Zakres us∏ug Êwiadczony przez spó∏k´ obejmuje 

wa˝enie, za∏adunek, transport oraz odzysk – w tym 

recykling – odpadów pochodzàcych ze zu˝ytych 

urzàdzeƒ elektrycznych i elektronicznych oraz metali 

˝elaznych i nie˝elaznych. Dzi´ki posiadanej technologii 

mo˝liwe jest wyodr´bnianie z uk∏adów drukowanych 

stali i aluminium o czystoÊci powy˝ej 95% 

oraz wysoko skoncentrowanego materia∏u na bazie 

miedzi zawierajàcego metale szlachetne, takie jak 

platyna, srebro, z∏oto czy pallad. 

Holding uruchomi∏ w maju ub.r. nowà lini´ do recyklingu 

uk∏adów drukowanych w zak∏adzie w Grodzisku 

Mazowieckim. Pozwala ona na wydajniejsze 

odzyskiwanie aluminium oraz koncentratów cennych 

metali (platyna, z∏oto, srebro i pallad) z ró˝nych 

urzàdzeƒ, w tym wyeksploatowanych telewizorów 

i monitorów. 

Grupa Elemental podpisa∏a tak˝e w ub.r. umow´ 

obejmujàcà dostarczenie i instalacj´ nowych maszyn 

do utylizacji zu˝ytego sprz´tu elektrycznego 

i elektronicznego. Placówka w Tomaszowie Mazowieckim 

otrzyma trzy nowoczesne maszyny przeznaczone 

do recyklingu elektroÊmieci. Ka˝da z nich 

przeznaczona jest do okreÊlonego rodzaju odpadów 

i s∏u˝y odzyskiwaniu konkretnych surowców. Ârodki 

na inwestycj´ pochodzà z funduszy strukturalnych 

Unii Europejskiej – w czerwcu 2013 r. spó∏ka sta∏a 

si´ beneficjentem Programu Operacyjnego Innowacyjna 

Gospodarka, wdra˝anego przez Polskà Agencjà 

Rozwoju Przedsi´biorczoÊci. 

èród∏o: www.elemental-holding.pl 


Z ˝alem przyj´liÊmy wiadomoÊç o Êmierci w dniu 06.03.2014 r. 

d∏ugoletniego Prezesa Stowarzyszenia In˝ynierów Mechaników Polskich 

dr. in˝. Andrzeja Ciszewskiego 

Rodzinie Zmar∏ego sk∏adamy g∏´bokie wyrazy wspó∏czucia. 

Wydawca i Redakcja „Przeglàdu Mechanicznego” 

Wspomnienie o Andrzeju Ciszewskim (1942 – 2014) 

W dniu 6 marca 2014 r. zmar∏ dr in˝. Andrzej Ciszewski – prezes Stowarzyszenia 

In˝ynierów i Techników Mechaników Polskich w latach 

2000 – 2014, cz∏onek honorowy SIMP, dyplomowany rzeczoznawca 

SIMP, cz∏onek Rady Krajowej Federacji Stowarzyszeƒ Naukowo- 

-Technicznych NOT. 

Pracownik naukowy, pe∏niàcy kolejno funkcje: asystenta sta˝ysty, 

asystenta, st. asystenta i adiunkta na Wydziale Mechanicznym Politechniki 

¸ódzkiej, w latach 1965 – 1995. W 1974 r. obroni∏ prac´ 

doktorskà. Pod Jego kierunkiem przygotowanych zosta∏o ok. 50 prac 

dyplomowych, magisterskich i in˝ynierskich. W okresie 30-letniej 

pracy w P¸ opublikowa∏ – jako autor lub wspó∏autor – 3 skrypty, 

8 artyku∏ów oraz kilkanaÊcie referatów przygotowanych na zagraniczne 

i krajowe konferencje naukowo-techniczne. RównoczeÊnie 

od 1 listopada 1977 r. podjà∏ prac´ w OÊrodku Rzeczoznawstwa 

SIMP-ZORPOT, którym nieprzerwanie kierowa∏ a˝ do Êmierci. 

Najwi´ksze osiàgnićia Andrzeja Ciszewskiego wià˝à si´ z Jego dzia- 

∏alnoÊcià w SIMP, szczególnie w okresie przewodniczenia tej organizacji. 

Do istotnych dokonaƒ kolegi Andrzeja Ciszewskiego, jako 

Dr in˝. Andrzej Ciszewski 

osoby kierujàcej pracami ca∏ego Stowarzyszenia, nale˝y zaliczyç: 

– udzia∏ w tworzeniu sieci firm franchisingowych SIMP; 

– zorganizowanie centralnych uroczystoÊci obchodów Jubileuszy: 75-lecia SIMP (9.11.2001 r.), 80-lecia 

SIMP (28.06.2006 r.) i 85-lecia SIMP (28.06.2011 r.); 

– przygotowanie zasad i realizacja w SIMP trzech konkursów: na najlepszà prac´ dyplomowà, Technik - 

Absolwent, osiàgnićie techniczne roku; 

– dokumentowanie dorobku wybitnych twórców nauki i techniki zwiàzanych z SIMP (w obecnej kadencji 

na Zamku w Rydzynie ods∏oni´tych zostanie 8 tablic pamiàtkowych); 

– przygotowanie za∏o˝eƒ i realizacja platformy internetowej SIMP; 

– inicjowanie i wspó∏tworzenie projektu pn. „Zwi´kszenie atrakcyjnoÊci i promocji regionu leszczyƒskiego 

przez podniesienie standardu Zamku w Rydzynie”; 

– wprowadzenie w SIMP systemu zarzàdzania jakoÊcià; 

– podpisanie licznych porozumieƒ o wspó∏pracy, które w sposób znaczàcy wp∏yn´∏y na rozwój Stowarzyszenia 

i rozszerzenie kierunków jego dzia∏alnoÊci; 

– doskonalenie rzeczoznawstwa w SIMP m.in. przez prowadzenie szkoleƒ, opracowanie standardów, 

okresowe sprawdzanie kwalifikacji; 

– zahamowanie dynamiki spadku liczby cz∏onków w SIMP i utrzymanie ich stabilnej liczby wynoszàcej 

ok. 10 tys. 

Odszed∏ od nas wybitny, o nieprzeci´tnych cechach charakteru Cz∏owiek, in˝ynier-ekspert, doskona∏y 

organizator, serdeczny Kolega, którego b´dzie nam brakowa∏o. 

Kazimierz ¸asiewicki 

Sekretarz Generalny SIMP

PRZEGLĄD MECHANICZNY 4/2014

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?