03.09.2021

Mobilne stanowisko badawcze nagrodzone złotym medalem


Zdjęcie przedstawia urządzenie stojące w laboratorium. W centralnej części metalowa komora, z której wystają kable i różne rurki. Urządzenie posadowione na metalowych ramach. Po lewej stronie stoi biurko, na którym leży laptop, a pod nim aparatura elektroniczna.

Mobilne stanowisko do badań właściwości ciekłych metali, stopów, szkieł, żużli i innych substancji w szerokim zakresie temperatury topnienia. Fot. arch. prof. Jerzego Sobczaka

Wynalazek, którego twórcą jest prof. Jerzy Sobczak z Wydziału Odlewnictwa, został nagrodzony złotym medalem podczas Targów ITM Industry Europe.

Mobilne stanowisko do badań właściwości ciekłych metali, stopów, szkieł, żużli i innych substancji w szerokim zakresie temperatury topnienia (w warunkach od wysokiej próżni aż do ciśnienia atmosferycznego wybranych gazów osłonowych w zakresie temperatur od temperatury pokojowej do 2100°C z zastosowaniem atmosfery redukującej, obojętnej lub próżni) jest unikatowym w skali światowej rozwiązaniem.

Wynalazek znajduje zastosowanie w szeroko rozumianej inżynierii materiałowej i pozwala na wyznaczenie właściwości stanu ciekłego badanego materiału oraz jego oddziaływania z ciałami stałymi, co umożliwia sprecyzowanie wytycznych technologicznych do łączenia i syntezy nowych materiałów o niespotykanych dotychczas charakterystykach roboczych, mogących znaleźć zastosowanie w lotnictwie, motoryzacji, budowie maszyn, przemyśle wydobywczym i przetwórstwie.

Głównym atutem urządzenia są wszechstronne możliwości pomiarowych. Stanowisko umożliwia badanie oddziaływania metali, stopów, szkieł, żużli i innych substancji doprowadzanych do stanu ciekłego z podłożami ogniotrwałymi zarówno w warunkach izotermicznych, jak i nieizotermicznych wraz z gwałtownie zmieniającą się temperaturą poprzez szybkie wprowadzenie podłoża do obszaru wygrzewania stolika badawczego.

Na zdjęciu widocznych jest 5 osób stojących w hali targów przemysłowych. Od lewej: dwóch mężczyzn, kobieta trzymająca dyplom, mężczyzna trzymający statuetkę i kobieta.
Wręczenie nagrody. Fot. Fotobueno

Kolejną ważną funkcją urządzenia jest możliwość poziomowania obiektu podczas eksperymentu nawet w warunkach, gdy badany metal jest już ciekły (stopiony), dzięki zastosowaniu manipulatora 5-osiowego oraz kamer, umożliwiających obserwację podłoża położonego na stoliku badawczym z dwóch wzajemnie prostopadłych kierunków. Zastosowanie dwóch komór próżniowych wykonanych w standardzie HV i połączonych ze sobą, umożliwia fizyczne rozdzielenie obszaru badawczego od obszaru przechowywania próbek (podłoży) przeznaczonych do kolejnych eksperymentów, zapewniając minimalizację oddziaływania atomów sublimujących lub parujących z badanych próbek na podłoża przeznaczone do kolejnych eksperymentów.

Zaletą opracowanego rozwiązania jest również możliwość wykorzystania komory przechowywania próbek jako komory załadowczej przy zastosowaniu zaworu śluzowego rozgraniczającego komory oraz odpowiedniego systemu pompowego. Komora przeznaczona do badań wysokotemperaturowych wyposażona jest w płaszcz wodny, zapobiegający nadmiernemu nagrzewaniu się komory przy badaniach wysokotemperaturowych, wymagających zdeponowania mocy rzędu kilku kW. Obie komory zainstalowane są na stelażu mobilnym, połączonym za pomocą rozłącznego okablowania i elastycznego orurowania ze stelażem dostosowanym do sterowania zestawem oraz zawierającym pompy próżni wstępnej oraz układ chłodzenia wody.

Stanowisko mobilne wymaga tylko przyłącza zasilania trójfazowego przez co możliwe jest jego przewożenie pomiędzy laboratoriami. Do prawidłowej pracy urządzenia wystarczy go wypoziomować za pomocą stóp maszynowych stelaża komór próżniowych, połączyć wtyczki do kabli elektrycznych, elastyczne przewody próżniowe oraz przewody wodne z szybkozłączami. Rozwiązanie to umożliwia łatwe przetransportowanie stanowiska badawczego do innych laboratoriów w celu jego integracji z innymi urządzeniami badawczymi, np. służącymi do charakteryzacji badanych materiałów bez konieczności otwierania komory stanowiska, a więc nieuniknionego kontaktu już zbadanej próbki z atmosferą otoczenia zewnętrznego.

Rozwiązanie zostało opracowane przy współpracy z firmą MeasLine sp. z o.o. oraz z Instytutem Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego Polskiej Akademii Nauk.

Urządzenie służy do realizacji prac naukowych i badawczych, a także jest w pełni przystosowane do transferu do przemysłu.

Film opisujący urządzenie