Znajdź zawartość

Z im większą prędkością dwie powierzchnie metalowe przesuwają się po sobie, tym bardziej się zużywają. Okazało się jednak, że przy bardzo dużych prędkościach, porównywalnych z prędkością pocisku wystrzeliwanego pistoletu, proces ten ulega odwróceniu. Szybszy ruch powierzchni prowadzi do ich wolniejszego zużycia. Gdy dwie metalowe powierzchnie ześlizgują się po sobie, zachodzi wiele złożonych procesów. Krystaliczne regiony, z których zbudowane są metale, mogą ulegać deformacjom, pęknięciom, mogą skręcić się czy nawet zlać. Występuje tarcie i niszczenie powierzchni. Ten niepożądany proces powoduje, że urządzenia się zużywają oraz ulegają awariom. Dlatego też ważne jest, byśmy lepiej zrozumieli zachodzące wówczas procesy. Podczas badań nad tym zjawiskiem naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu (TU Wien) i Austriackiego Centrum Doskonałości Tribologii dokonali zaskakującego, sprzecznego z intuicją odkrycia. W przeszłości tarcie mogliśmy badać tylko w czasie eksperymentów. W ostatnich latach dysponujemy superkomputerami na tyle potężnymi, że możemy w skali atomowej modelować bardzo złożone procesy zachodzące na powierzchniach materiałów, mówi Stefan Eder z TU Wien. Naukowcy modelowali różne rodzaje metalowych stopów. Nie były to doskonałe kryształy, ale powierzchnie bliskie rzeczywistości, złożone niedoskonałe struktury krystaliczne. To bardzo ważne, gdyż te wszystkie niedoskonałości decydują o tarciu i zużywaniu się powierzchni. Gdybyśmy symulowali doskonałe powierzchnie miałoby to niewiele wspólnego z rzeczywistością, dodaje Eder. Z badań wynika, że przy dość niskich prędkościach, rzędu 10-20 metrów na sekundę, zużycie materiału jest niewielkie. Zmienia się tylko zewnętrzna jego warstwa, warstwy głębiej położone pozostają nietknięte. Przy prędkości 80–100 m/s zużycie materiału, jak można się tego spodziewać, wzrasta. Stopniowo wchodzimy tutaj w taki zakres, gdzie metal zaczyna zachowywać się jak miód czy masło orzechowe, wyjaśnia Eder. Głębiej położone warstwy materiału są ciągnięte w kierunku ruchu metalu przesuwającego się po powierzchni, dochodzi do całkowitej reorganizacji mikrostruktury. Później zaś na badaczy czekała olbrzymia niespodzianka. Przy prędkości ponad 300 m/s zużycie ocierających się o siebie materiałów spada. Mikrostruktury znajdujące się bezpośrednio pod powierzchnią, które przy średnich prędkościach były całkowicie niszczone, pozostają w większości nietknięte. To zaskakujące dla nas i wszystkich zajmujących się tribologią. Jednak gdy przejrzeliśmy literaturę fachową okazało się, że obserwowano to zjawisko podczas eksperymentów. Jednak nie jest ono powszechnie znane, gdyż eksperymentalnie bardzo rzadko uzyskuje się tak duże prędkości, dodaje Eder. Wcześniejsi eksperymentatorzy nie potrafili wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Dopiero teraz, dzięki symulacjom komputerowym, można pokusić się o bardziej dokładny opis. Analiza danych komputerowych wykazała, że przy bardzo wysokich prędkościach w wyniku tarcia pojawia się duża ilość ciepła. Jednak ciepło to jest nierównomiernie rozłożone. Gdy dwa metale przesuwają się po sobie z prędkością setek metrów na sekundę, w niektórych miejscach rozgrzewają się do tysięcy stopni Celsjusza. Jednak pomiędzy tymi wysokotemperaturowymi łatami znajdują się znacznie chłodniejsze obszary. W wyniku tego niewielkie części powierzchni topią się i w ułamku sekundy ponownie krystalizują. Dochodzi więc do dramatycznych zmian w zewnętrznej warstwie metalu, ale to właśnie te zmiany chronią głębsze warstwy. Głębiej położone struktury krystaliczne pozostają nietknięte. Zjawisko to, o którym w środowisku specjalistów niewiele wiadomo, zachodzi w przypadku różnych materiałów. W przyszłości trzeba będzie zbadać, czy ma ono również miejsce przy przejściu z dużych do ekstremalnych prędkości, stwierdza Eder. Bardzo szybkie przesuwanie się powierzchni metalicznych względem siebie ma miejsce np. w łożyskach czy systemach napędowych samochodów elektrycznych czy też podczas polerowania powierzchni. Szczegóły badań zostały opublikowane na łamach Applied Materials Today. « powrót do artykułu

Na Politechnice Opolskiej powstała technologia diagnostyki opon samochodowych za pomocą badania pola magnetycznego. W przyszłości tego typu urządzenia, po wbudowaniu w samochód, będą informowały kierowcę o stanie zużycia opon i przypomną o konieczności ich wymiany. Ta metoda pozwala na wcześniejsze wskazanie, że pozostała bardzo mała ilość warstwy mieszanki gumowej bieżnika. Pod bieżnikiem opony samochodowej znajduje się struktura zwana opasaniem. Składa się ona z drutów stalowych, które podczas jazdy ulegają odkształceniu i w wyniku efektu Villariego zmienia się ich pole magnetyczne. Za pomocą czujnika magnetycznego obserwujemy zmiany tego pola podczas eksploatacji. Na tej podstawie wnioskujemy czy bieżnik jest zużyty, czy też nie. Możemy także sprawdzić, czy opona była uszkodzona, naprawiana, czy też coś się do niej wbiło. Jesteśmy także w stanie oszacować czas eksploatacji opon oraz opisać, jak zmiany ciśnienia w oponach wpływają na ich pole magnetyczne, wyjaśnia profesor Sebastian Brol z Katedry Pojazdów Wydziału Mechanicznego Politechniki Opolskiej. To właśnie on z grupą współpracowników jest autorem nowatorskiej technologii. Eksperymentalne stanowisko do badania opon składa się z wału, na którym umieszcza się koło oraz trzech mikrokontrolerów, które sterują napędem, dokonują pomiarów i odpowiadają za wymianę danych. Naukowcy od początku projektują swój system tak, by można było go zastosować nie tylko w punktach diagnostycznych. Zależy nam na tym, by była to metoda diagnostyczna, którą będzie można stosować bezpośrednio w samych pojazdach. Dzięki temu nie trzeba będzie ściągać koła do pomiaru, urządzenie zamontowane w aucie bez zaangażowania kierowcy będzie dokonywało pomiaru i sygnalizowało konieczność wymiany opony, dodaje profesor Brol. Technologia ma służyć nie tylko kierowcom. Jej twórcy nie wykluczają, że po zakończeniu przez nich badań porównawczych – w czasie których wykorzystują opony o bardzo różnym stopniu zużycia bieżnika – mogli ją będą używać biegli sądowi. Świadomość wśród kierowców jest duża w zakresie potrzeby wymiany opon. Chciałbym podkreślić, że oprócz tego, jak długo opony były eksploatowane, ważny jest także obciążenie, czyli ładunek, jaki dane auto przewozi, mówi Brol. « powrót do artykułu

Polak zużywa średnio ok.160 kg opakowań rocznie; to mniej niż średnia w UE, ale zużycie stale rośnie – podał Polski Instytut Ekonomiczny. Branża opakowań będzie jednak musiała wkrótce zmierzyć się z nowymi regulacjami dotyczącymi recyklingu odpadów. W najnowszym wydaniu „Tygodnika Gospodarczego PIE” eksperci instytutu poinformowali, że w naszym kraju produkuje się ok. 6 mln ton opakowań rocznie. Sektor ten ma 3,4-proc. udział w całym przetwórstwie przemysłowym w Polsce – niemal dwukrotnie więcej niż średnia unijna. W Polsce dominują opakowania z tworzyw sztucznych (około 40 proc.), które składają się po połowie z opakowań elastycznych (torebki, folie itd.) i opakowań sztywnych (butelki, pudełka itd.). Opakowania z papieru to około 37 proc., metali lekkich – 12 proc., a szkła – około 10 proc. Głównymi odbiorcami opakowań są producenci żywności, którzy odpowiadają za wykorzystanie ponad 60 proc. opakowań, branża farmaceutyczna (7 proc. udział) i kosmetyczna (6 proc.). Pozostała część zapotrzebowania na opakowania pochodzi od producentów chemii gospodarczej i innych towarów przemysłowych – napisali eksperci PIE. Wprawdzie średnie zużycie opakowań w Unii Europejskiej na mieszkańca jest wyższe (ok. 180 kg) niż w Polsce (niecałe 160 kg), to jednak w ostatnich latach zużycie opakowań na potrzeby towarów sprzedawanych w Polsce rosło dynamicznie, o blisko 12 proc. w skali roku – podkreślił instytut. Eksperci zwrócili uwagę, że na dalszy rozwój branży opakowań wpływ będą miały nowe regulacje Unii Europejskiej, zmierzające do ograniczenia produkcji odpadów oraz maksymalizacji odzysku materiałów w europejskich gospodarkach. Do lipca 2020 r. powinny zostać uchwalone krajowe przepisy regulujące wdrożenie przepisów wynikających z Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/852 w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych – czytamy. PIE szacuje, że zmiany najmocniej odczują producenci towarów plastikowych i jednorazowego użytku. Ograniczenie dotyczące zużycia wyrobów jednorazowych dotknie około 10 proc. wolumenu produkcji brutto, głównie małych i średnich firm. Natomiast podwyżki opłat za recykling, a w niektórych przypadkach także opłat pokrywających koszty sprzątania przestrzeni publicznej, czyli tzw. rozszerzona odpowiedzialność producenta (ROP), będzie jednym z największych wyzwań dla branży – ocenił PIE. Zdaniem ekspertów rozszerzona odpowiedzialność producenta powinna obniżyć popyt na opakowania, które trudniej poddać recyklingowi. W tym przypadku głównymi poszkodowanymi mogą być producenci opakowań plastikowych. Na dalszy rozwój branży opakowań istotny wpływ będą mieć też zmiany preferencji konsumentów. Z jednej strony, obserwuje się rosnące zainteresowanie ekologicznymi opakowaniami oraz ograniczeniem zużycia surowców. Z sondażu ARC Rynek i Opinia wynika, że 84 proc. Polaków deklaruje, że gdyby były dostępne produkty w opakowaniach zwrotnych, chętnie by z nich korzystali – napisano. Z drugiej jednak strony, zmieniający się model życia rodziny, rosnące dochody oraz zapotrzebowanie na dania gotowe, zwiększa popyt na opakowania. Instytut przywołał też raport „Rewolucja opakowań. Polscy producenci wobec zmian regulacji i preferencji konsumentów”, z którego wynika, że dostosowanie się branży opakowań do nowych przepisów UE będzie wymagało zdolności współpracy między podmiotami w całym łańcuchu dostaw. Zgodnie z przepisami UE producenci m.in. produktów w opakowaniach będą finansować zbieranie i zagospodarowanie odpadów opakowaniowych na poziomie znacznie wyższym niż ma to miejsce obecnie. Unijne regulacje wyznaczają też nowe cele dla ponownego użycia i recyklingu odpadów komunalnych. Do 2025 roku kraje UE zobowiązane są zagospodarować w ten sposób 55 proc. odpadów, do roku 2030 – 60 proc., a do 2035 roku – 65 proc. Obecne przepisy zobowiązują państwa członkowskie do zagospodarowania (recyklingu i ponownego użycia) 50 proc. odpadów w roku 2020. Wyznaczono też cele dla recyklingu odpadów opakowaniowych. W odniesieniu do wszystkich opakowań, cel ten wyniesie 65 proc. do roku 2025 i 70 proc. do roku 2030. W przypadku opakowań z tworzyw sztucznych to odpowiednio: 50 i 55 proc., opakowań drewnianych: 25 i 30 proc., opakowań z metali żelaznych: 70 i 80 proc., aluminiowych: 50 i 60 proc., szklanych: 70 i 75 proc., a papierowych i kartonowych: 75 i 85 proc. « powrót do artykułu