Názov bakalárskej práce

Aditívne metódy výroby sa používajú na výrobu produktov z práškov rôznych nekovových a kovových materiálov. Výroba vychádza z počítačových modelov produktov a je riadená softvérom, pričom spočíva v postupnom nanášaní vrstvy po vrstve a následným tavením laserom alebo elektrónovým lúčom za účelom  prepojenia týchto vrstiev. Výsledkom je finálny produkt bez nutnosti ďalšieho opracovania. Takto sa vyrábajú predovšetkým výrobky komplikovaných tvarov, ktoré nie je možné vyrobiť klasickými metódami. V ostatných rokoch sa tieto metódy využívajú na súčiastky pre letecký a automobilový priemysel. V prípade bio kompatibilných materiálov majú veľké využitie aj v medicíne. V poslednom desaťročí sa najviac rozvíjajú metódy Selective Laser Melting (SLM), Direct Metal Laser Sintering (DMLS) a Electron Beam Melting (EBM).  Štruktúra a vlastnosti takto pripravených materiálov stále ešte nie sú dostatočne známe. Práca bude zameraná na analýzu  dvojfázovej zliatiny Ti6Al4V, ktorá má široké využitie tam, kde sa požaduje nízka hmotnosť výrobkov a vynikajúca rovnováha fyzikálnych a mechanických vlastností. Má veľké využitie aj v medicíne.

Bakalárska práca je zameraná na experimentálne stanovenie únavovej odolnosti jemnozrnných konštrukčných ocelí používaných na výrobu častí zváraných konštrukcií žeriavov a nákladných automobilov, ktoré sú vystavené účinkom vysokých časovo premenných zaťažení. Cieľom práce je porovnať výsledky namerané na týchto oceliach s ostatnými oceľami doteraz používanými v týchto aplikáciách.

Práca bude zameraná na teoretický rozbor poznatkov z oblasti chemicko-tepelného spracovania, ako hlavného spôsobu zvyšovania úžitkových vlastností povrchov konštrukčných materiálov, ďalej využitie CVD a PVD povlakov a moderných spôsobov zvyšovania tvrdosti povrchových vrstiev za účelom zlepšenia napr. únavových vlastností konštrukčných materiálov.

Bakalárska práca sa bude zaoberať bližším prieskumom a prehľadom existujúcich únavových kritérií, ktoré sa používajú pri určovaní, resp. vyhodnocovaní životnosti konštrukčných materiálov pri jednoosovom a viacosovom cyklickom zaťažovaní.  Budú vybrané niektoré únavové kritériá  pre vzájomné porovnávania.

Syntetické vlákna poznáme od roku 1938. Pre výrobu pletacích priadzí sa väčšinou používajú ako lacná náhrada prírodných materiálov. Oproti prírodným vláknam sú pevnejšie, odolnejšie proti oderu, nekrčivé a rýchlo schnú. Sú v prírode takmer nerozložiteľné. Na druhej strane nedostatočne prepúšťajú vzduch a vlhkosť. Elektrizujú, čím priťahujú špinu. Syntetické vlákna sa, rovnako ako viskóza, vyrábajú zvlákňovaním z východiskového materiálu, ktorý sa získava prevažne úpravou ropy. Zvlákňovanie je proces premeny roztavenej, emulznej alebo tekutej látky na vlákno a prebieha tak, že  sa pretlačí cez jemné trysky pričom tuhnutím hmoty vznikne vlákno. Na výrobu pletacích priadzí sa používajú najmä tieto syntetické vlákna: polyamid (PA), akryl alebo polyakryl (PAN), polyuretán, polyester, polypropylén, aramidy. Cieľom bakalárskej práce bude detailnejšie rozobrať jednotlivé technické vlákna, ich výrobu, vlastnosti a typické použitie.

Práca sa zameriava na hodnotenie vlastností zlievarenských Al-Si zliatin s rôznym obsahom Si a vytvrdzujúcich prvkov Cu a Mg. Cieľom je štúdium vplyvu rôzneho obsahu Si a prvkov Cu, Mg na vlastnosti a využitie daných zliatin prevažne v automobilovom priemysle, s cieľom porovnať zmenu štruktúry a morfológie štruktúrnych zložiek v stave východiskovom a v stave po rôznom procese vytvrdzovania.

V minulosti bolo jediným použiteľným spôsobom merania tvrdosti v teréne Poldi kladivko. V súčasnosti je už k dispozícii široký výber prenosných tvrdomerov, vhodných na meranie tvrdosti v teréne aj v prevádzke; navyše umožňujúcich prepojenie s výpočtovou technikou. Tieto tvrdomery majú viacero výhod v porovnaní so stolnými tvrdomermi. Okrem toho, že sú prenosné, možno ich použiť na meranie tvrdosti materiálov na ťažko dostupných miestach, meranie tvrdosti v rôznych smeroch (nielen zhora, ale aj zboku alebo zo spodu skúšobného telesa) a pod. Prenosné tvrdomery často využívajú meranie tvrdosti podľa Leeba. Pre praktické použitie je väčšinou potrebné previesť hodnotu tvrdosti podľa Leeba na inú stupnicu (Brinell, Vickers, Rockwell a pod.). Moderné prenosné tvrdomery majú v pamäti uložené prepočítavacie tabuľky a nameranú hodnotu tvrdosti zobrazujú priamo vo zvolenej stupnici tvrdosti. Otázna je však presnosť tohto prevodu a spoľahlivosť nameraných hodnôt.

Bakalárska práca sa bude zaoberať porovnaním tvrdosť kovových materiálov nameraných na prenosnom tvrdomere TH 170 a na rôznych stolných tvrdomeroch a stanovením presnosti a spoľahlivosti nameraných hodnôt.

Úlohou konštruktéra je navrhnúť konštrukciu tak, aby po celý čas svojej garantovanej životnosti čo najlepšie slúžila svojmu účelu, neohrozovala ľudské životy a životné prostredie, dala sa efektívne vyrobiť, prevádzkovať a udržiavať. Vo väčšine konštrukcií však namiesto ocele zatiaľ neexistuje iný alternatívny materiál. V dôsledku toho rýchlo napreduje výskum vysokopevných konštrukčných ocelí.  Hlavným dôvodom aplikácie vysokopevných konštrukčných ocelí v praxi je zníženie hmotnosti výrobku. V praxi existuje obmedzenie hmotnosti výrobku z hľadiska jeho manipulácie, dopravy, … . Znížením hmotnosti zároveň dosiahneme aj zvýšenie kapacity (nosnosti) zariadení a konštrukcií (mosty, žeriavy, vlaky, automobily, …). Veľmi dôležitým faktorom z hľadiska životnosti a bezpečnosti je korózna odolnosť zváraných konštrukcií z vysokopevných ocelí. Táto práca bude zameraná na hodnotenie koróznej odolnosti zvárateľných vysokopevných ocelí v rôznych pracovných prostrediach. Pri riešení budú použité expozičné skúšky v simulovaných atmosférach, hodnotenie napadnutia optickými metódami. Základné korózne vlastnosti materiálov budú hodnotené elektrochemickými metódami.

Proces únavy materiálov predstavuje postupné nevratné hromadenie (kumuláciu) poškodenia pri opakovanom (cyklickom) mechanickom, tepelnom alebo mechanicko – tepelnom namáhaní súčiastok a konštrukcií. K únavovému porušeniu dochádza pri opakovanom zaťažovaní súčiastok strojov a konštrukcií časovo premenlivými vonkajšími silami, ktoré v nich vyvolávajú napätia neprevyšujúce hodnoty prípustné pri ich statickom zaťažovaní. Riadiacim faktorom únavového porušenia je amplitúda plastickej deformácie. Bakalárska práca je v teoretickej časti zameraná na: rozbor súčasných poznatkov o hliníkových zliatinách (zliatiny na odliatky aj na tvárnenie) a oceliach s vyššou pevnosťou, porovnanie ich mechanických a únavových vlastností.  Experimentálna časť bude venovaná porovnaniu únavovej odolnosti 2 typov konštrukčných materiálov (hliníková zliatina a oceľ) používaných v konštrukcii automobilov a iných dopravných prostriedkov a zariadení. Cieľom práce bude porovnať získané výsledky únavovej odolnosti a popísať zistené rozdiely.

Únava konštrukčných materiálov je najčastejšou príčinou vzniku medzných stavov v reálnych inžinierskych aplikáciách. Únavové vlastnosti v oblastiach vysokého počtu cyklov závisia predovšetkým od stavu povrchu a povrchovej vrstvy. Je teda možné predpokladať, že aplikáciou vhodných povlakov dôjde k zlepšeniu únavových vlastností konštrukčných materiálov v oblastiach vysokého počtu cyklov. Cieľom bakalárskej práce je zhrnúť poznatky o únavovom degradačnom procese v povlakovaných materiáloch a následne, v experimentálnej časti, sledovať zmeny v únavových vlastnostiach bežných konštrukčných materiálov po aplikovaní rôznych povlakov.

Zliatiny horčíka zaznamenávajú v poslednom období stále väčší rozmach v oblastiach, kde je žiaduca redukcia hmotnosti a tým pádom aj úspora prevádzkových nákladov, napr. pohonných hmôt v dopravných prostriedkoch. Najväčšia prednosť týchto zliatin je ich nízka hmotnosť (Mg je o cca 75 % ľahší ako oceľ) a vysoká špecifická pevnosť. Z ekologického hľadiska je výhodou ich bezodpadové využitie. Po skončení životnosti horčíkovej súčiastky sa môže použiť v protikoróznej ochrane ako obetovaná anóda pre ochranu súčiastky z iného kovu. Limitujúcim faktorom v procese ich použitia je vysoká reaktivita a z nej vyplývajúca nízka korózna odolnosť. Jednou z možností ako zvýšiť koróznu odolnosť Mg zliatin je nanášanie povrchových vrstiev rôznymi spôsobmi (elektrodepozícia, anódová oxidácia, atď.) Vzhľadom na uvedené faktory je dôležité venovať sa výskumu v oblasti povrchových úprav horčíkových zliatin s cieľom zlepšenia koróznych vlastností týchto materiálov. Bakalárska práca bude zameraná na hodnotenie koróznej odolnosti povrchovo upravených horčíkových zliatin, pričom na povrchovú úpravu budú použité elektrochemické a mechanické metódy. Korózna odolnosť bude hodnotená formou merania elektrochemických charakteristík v simulovaných prostrediach. Na tento účel budú využité metódy lineárnej polarizácie a elektrochemickej impedančnej spektroskopie.

Biomateriály sú neživé materiály používané v medicínskych aplikáciách určených na interakciu s biologickými systémami. Tieto materiály musia byť biokompatibilné, t.j. nemôžu vznikať žiadne nevhodné interakcie medzi biosystémom a biomateriálom. Ďalšími podmienkami sú biofunkčnosť, technologická spracovateľnosť a ekonomická nenáročnosť. Niektoré typy biomateriálov pri nevhodnom spracovaní nadobudnú nežiaduce štruktúrne zložky, ktoré vykazujú zmeny magnetizmu oproti pôvodnej matrici. Prítomnosť nežiaducich zložiek môžeme dokázať aj pomocou merania magnetických vlastností materiálu. Získané poznatky môžu pomôcť zvýšiť spoľahlivosť implantátov a zároveň znížiť riziko korózneho poškodenia. Čiastkové ciele bakalárskej práce sú:

• voľba experimentálneho materiálu, nadobudnutie teoretických poznatkov o fyzikálnych, elektrochemických, a mechanických vlastnostiach vybraných biomateriálov, meranie magnetických vlastností po plastickej deformácii, analýza štruktúry biomateriálov, interpretácia získaných poznatkov.