Informacje o kursie

1.    Temat projektu: Przemiany strukturalne w warstwie wierzchniej stali narzędziowej po obróbce laserowej

2.    Zespół projektowy

imię i nazwisko	kierunek studiów członka zespołu	poziom studiów	semestr
Mateusz Paluch	Inżynieria Materiałowa	I	7
Michał Volkmer	Elektrotechnika	I	5
Karolina Malon	Inżynieria Produkcji i Zarzadzania	I	3
Aleksandra Dzwonek	Inżynieria Produkcji i Zarzadzania	I	3
Maja Święcicka	Inżynieria Produkcji i Zarzadzania	I	3
Oliwia Więcek	Inżynieria Produkcji i Zarzadzania	I	3

 

3.    Lider zespołu (imię i nazwisko) Mateusz Paluch

e-mail: matepal541@student.polsl.pl

4.    Główny opiekun naukowy (imię i nazwisko) dr hab. inż. Mirosław Bonek, prof. PŚ jednostka organizacyjna RMT1

e-mail miroslaw.bonek@polsl.pl,

5.    Pomocniczy opiekun naukowy (imię i nazwisko) dr hab. inż. Zbigniew Brytan, prof. PŚ jednostka organizacyjna RMT1

e-mail zbigniew.brytan@polsl.pl,

6.    Założenia

Projekt ma służyć nabyciu umiejętności przez studentów wykonywania analizy wyników badań materiałów w celu określenia wpływu parametrów technologicznych na przemiany fazowe i rozdrobnienie struktury nowoczesnych materiałów narzędziowych. Dodatkowo przyczyni się do umiędzynarodowienia badań naukowych poprzez możliwość prezentacji uzyskanych wyników badań na międzynarodowym studenckim seminarium naukowym TalentDetector. Projekt będzie realizowany wspólnie ze studentami zagranicznymi oraz ich opiekunami w ramach umowy o współpracy sygnowanej przez Rektorów Politechniki Śląskiej i Uniwersytetu w Zilinie na Słowacji.

7.    Cele

Celem naukowym projektu jest określenie wpływu zastosowania lasera w procesie laserowej obróbki cieplnej i przetapiania warstw wierzchnich materiałów metalowych na strukturę i własności warstwy wierzchniej. Proces przetapiania ma służyć rozdrobnieniu struktury oraz dodatkowemu zwiększeniu twardości w konsekwencji superszybkich przemian fazowych w warstwach wierzchnich. Podjęte badania pozwolą na optymalizację warunków technologicznych obróbki laserowej w celu nadania drobnoziarnistej struktury warstwie wierzchniej, zapewniającej znaczne podwyższenie własności eksploatacyjnych powierzchni.

8.    Metody realizacji

Podjęte badania pozwolą na optymalizację warunków technologicznych przetapiania i/lub stopowania laserowego z użyciem lasera w celu nadania ultradrobnej struktury gradientowej warstwie wierzchniej, zapewniającej znaczne podwyższenie odporności powierzchni na ścieranie. Ze współpracującym w realizacji badań zagranicznym ośrodkiem naukowym na Słowacji wiąże się wieloletnia współpraca związana z realizacją umów bilateralnych dotyczących komputerowego wspomagania w inżynierii materiałowej oraz badań zużycia warstw wierzchnich materiałów metalowych. Uczelnia dysponuje unikalnym sprzętem badawczym pozwalającym określić zmiany strukturalne i fazowe materiałów oraz kadrą naukową posiadającą duże doświadczenie w rozwiązywaniu zagadnień technicznych występujących w przemyśle, szczególnie w zakresie inżynierii powierzchni. Opiekun główny będzie odpowiadał za każdy z etapów projektu i utrzymanie założonego harmonogramu działań a w szczególności za obróbkę laserową powierzchni materiałów oraz badań struktury i własności mechanicznych. Profesor Eva Tillova oraz doc. Lenka Kucharikova z Uniwersytetu w Żylinie na Słowacji będzie nadzorować pracę studentów z równoległego zespołu na Słowacji oraz będą ekspertami w zakresie metodologii badania przemian fazowych i symulacji procesów zachodzących podczas krystalizacji stali. Każdy ze studentów otrzyma zadania szczegółowe.

9.    Oczekiwane wyniki

Efektem końcowym projektu będzie prezentacja i dyskusja wyników badań na międzynarodowych seminariach naukowych TalentDetector. Celem naukowym projektu jest opisanie mechanizmu krystalizacji stali narzędziowej i jej wpływu na własności warstwy wierzchniej w procesie obróbki laserowej. Badania przeprowadzone w ramach projektu dostarczą wielu ciekawych wyników możliwych do publikowania i upowszechniania nie tylko w krajowych ale również w zagranicznych czasopismach naukowych (Prace Katedry Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Communications – Scientific Letters of the University of Zilina). Studenci wezmą udział w Międzynarodowej Studenckiej Konferencji Naukowej TalentDetector2024_Winter zorganizowanej na Politechnice Śląskiej. Planowane jest udostępnienie wyników zrealizowanego projektu w postaci platformy edukacyjnej.

10.  Ocena ryzyka w projekcie

Projekt obarczony jest bardzo małym ryzykiem niepowodzenia. Wieloletnie doświadczenie opiekuna w realizacji badań związanych z tematem projektu oraz ugruntowana współpraca międzynarodowa z Uniwersytetem w Zilinie gwarantuje terminową realizacje wszystkich etapów projektu. Studenci maja bezpośredni dostęp do laboratoriów technologicznych i badawczych co umożliwia realizacje poszczególnych zadań bez opóźnień.

11.  Kamienie milowe

K1 - praktyczne i teoretyczne poznanie laserowej obróbki powierzchniowej metali w ramach zajęć w laboratorium Politechniki Śląskiej;

K2 - opracowanie procesu laserowego przetapiania warstwy wierzchniej materiałów metalowych, przygotowanie próbek do badań, weryfikacja opracowanych koncepcji technologii na bazie wyników badań materiałowych, wybór optymalnych parametrów procesu technologicznego;

K3 - przygotowanie próbek wg wybranej technologii we współpracy z partnerami przemysłowymi, weryfikacja procesu laserowej obróbki cieplnej od strony materiałowej na bazie badań i testów technologicznych, testy z wykorzystaniem urządzeń do badania przemian fazowych i zużycia powierzchni, w tym dostępnych jedynie w laboratoriach Uniwersytetu w Żylinie;

K4 - praktyczne i teoretyczne poznanie metodologii badania powierzchni materiałów w czasie seminariów naukowych realizowanych przy współudziale Uniwersytetu w Żylinie na Słowacji;

K5 - ocena końcowa przyjętego rozwiązania, raport.

12.  Inne informacje o projekcie

Członkowie projektu będą uczestniczyli w w Międzynarodowej Studenckiej Konferencji Naukowej TalentDetector2023_Winter oraz Międzynarodowym Studenckim Seminarium Naukowym organizowanym przez Koło Inżynierii Materiałowej przy Oddziale Wydziału Mechanicznego Technologicznego Stowarzyszenia Wychowanków Politechniki Śląskiej wraz z Uniwersytetem w Żylinie na Słowacji. Uczestnictwo w Seminarium pozwoli wykonawcom projektu na zintegrowanie środowiska studenckiego i naukowego jak również młodej kadry zagranicznych ośrodków naukowych zajmujących się tematyką dotyczącą technologii materiałowych. Jest to miejsce dające możliwość wymiany doświadczeń, wiedzy, umiejętności oraz prezentacji dotychczasowego dorobku naukowego rozwijające i poszerzające zainteresowania studentów w zakresie inżynierii materiałowej, inżynierii powierzchni, biomateriałów i inżynierii biomedycznej, nanotechnologii, technologii proekologicznych oraz komputerowej nauki o materiałach. Seminarium pozwoli na przedstawienie projektów prowadzonych z przemysłem oraz projektów realizowanych w ramach międzynarodowych umów bilateralnych.

 

zadanie w projekcie	lider zadania	okres realizacji
Wymiana doświadczeń w ocenie własności warstw wierzchnich materiałów. Opracowanie metodologii badań, wykonanie obróbki laserowej.	Mateusz Paluch	3 tygodnie
Badania materiałowe próbek, ocena jakości struktury w zależności od przyjętych parametrów laserowej obróbki powierzchniowej (mocy lasera, szybkości skanowania, wykorzystanych gazów ochronnych). weryfikacja koncepcji rozwiązania zadania	Michała Volkmer	4 tygodnie
Weryfikacja wyników badań w celu opracowania metodologii doboru parametrów obróbki laserowej i ich wpływu na strukturę i własności	Karolina Malon	3 tygodnie
Wykonanie badań własności eksploatacyjnych wykorzystując ustalone optymalne parametry obróbki	Aleksandra Dzwonek	4 tygodnie
Opracowanie wniosków, przygotowanie zaleceń technologicznych, ustalenie parametrów aplikacyjnych w wybranych stopach metali.	Maja Święcicka	4 tygodnie
Przygotowanie sprawozdania końcowego	Oliwia Więcek	3 tygodnie

Okres realizacji 16 tygodni - niektóre zadania realizowane równolegle czasowo