Praca dyplomowa studentki pomoże w badaniach odkształceń plastyczno-sprężystych

Fot: Paweł Jankowski/Politechnika Białostocka

Justyna Bójko to świeżo upieczona absolwentka mechatroniki na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. W ramach pracy dyplomowej zaprojektowała i doprowadziła do wykonania całego zestawu próbek, które posłużą naukowcom do badania odkształceń plastyczno-sprężystych stali węglowej C45.
Na co dzień stal niestopowa jakościowa do ulepszania cieplnego C45 znajduje zastosowanie do średnio obciążonych elementów maszyn i urządzeń jak: wrzeciona, osie, wały, niehartowane koła zębate, wały silników elektrycznych, tarcze, śruby, dźwignie, noże zwykłe, korkociągi, piasty do kół, drążki, walce, wirniki pomp.

Zadaniem autorki pracy magisterskiej było wykonanie zestawu próbek do badania odkształceń plastyczno-sprężystych takiej właśnie stali.

- Ich przygotowanie wymagało kilku procesów technologicznych w tym obróbki cieplnej oraz dobrania geometrii do zakresu pracy maszyny – wyjaśnia dr inż. Piotr Tarasiuk z Katedry Budowy i Eksploatacji Maszyn Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej, promotor dyplomantki. – Przy tym, duże próbki musiały być bardzo cienkie. Proces skrawania i siły, które przy tym powstają powodowały ryzyko, że próbki ulegną zniszczeniu. Obróbka cieplna, zmiany temperatur również powodowały, że istniało ryzyko zniszczenia próbek na etapie przygotowania.

Studentka mechatroniki, rozpoczęła swoją pracę od zaprojektowania próbek wykorzystując oprogramowanie SolidWorks, z jakim przyszli inżynierowie spotykają się podczas studiów na Wydziale mechanicznym.

W trakcie obliczeń wykorzystano klasyczne wzory z zakresu wytrzymałości materiałów. Wymagały one jednak pewnych modyfikacji. Chcąc uzyskać wzrost naprężeń w określonym obszarze w konstrukcji próbek wykonano karb obrączkowy.

- Geometria próbek musiała spełniać kilka wykluczających się wymagań: geometria próbki musiała umożliwić jej zamocowanie w maszynie i wytrzymać obciążenia, które są konieczne do jej utrzymania w maszynie badawczej – tłumaczy dr inż. Piotr Tarasiuk. - Geometria w wybranym obszarze miała umożliwić uplastycznienie próbek w trakcie badań przy uwzględnieniu możliwości obciążeń maszyny badawczej - dodał.

Geometria w przekrojach krytycznych stwarzała ryzyko zniszczenia próbek w trakcie procesu technologicznego (zarówno na skutek ulepszania cieplnego, jak i w trakcie obróbki skrawaniem). Rozwiązanie tego zagadnienia i wykonanie praktyczne próbek stanowiło główny cel pracy.

- Podczas pisania pracy dyplomowej został mi udostępniony cały park mechaniczny Wydziału Mechanicznego, gdzie odbywało się toczenie czy obróbka cieplna – wspomina Justyna Bójko. - Pracownicy techniczni bardzo pomogli mi też przy wykończeniu próbek. Próbki będą dalej poddane badaniom przez naukowców z Politechniki Białostockiej przy pomocy maszyny wytrzymałościowej Instron. Będą poddawane skręcaniu, co pokaże pod jakim obciążeniem ulegną one zniszczeniu. Próbki są wykonane ze stali węglowej C45 ulepszanej cieplnie. To nie jest klasyczna stal, stąd chcą sprawdzić na jakim etapie próbki z tej stali ulegałyby deformacji.