Studijní program: Technologie a materiály Téma disertační práce Školitel Katedra 1. Bezkontaktní skenování povrchu strojních součástí Anotace: Ve strojírenské výrobě se začínají stále více prosazovat systémy bezkontaktního měření technologických parametrů. Moderní laserové mikroskopy umožňují získat vysoce přesné výsledky při analýze rovných i nerovných povrchů, umožňují bezkontaktně měřit všechny základní parametry drsnosti povrchu, umožňují při vysokém zvětšení zkoumat např. břit řezného nástroje, umožňují měřit výšku, šířku, průřez, úhel nebo poloměr zaoblení u jakékoliv uživatelem zadané linie. Předmětem řešení práce je zkoumání možností uplatnění moderních bezkontaktních systémů zejména pro měření základních parametrů drsnosti povrchu u různých materiálů a zkoumání vlivu provozních podmínek na přesnost výsledků měření při použití kontaktní a bezkontaktní metody hodnocení parametrů drsnosti povrchu. 2. Výzkum vlivu procesu orovnávání brousicího kotouče na jakost broušeného povrchu Anotace: V průmyslu existuje snaha neustále zvyšovat kvalitu technologických procesů. Vyráběné strojní součásti musí mít jak požadovanou rozměrovou a tvarovou přesnost, tak také vysokou kvalitu povrchové vrstvy. Rozhodující vliv přitom má také dokončovací technologie broušení. Jakost součásti při broušení je ovlivňována mnoha faktory, významný je vliv procesu orovnávání brousicích nástrojů. Cílem práce bude zkoumat a analyzovat vliv procesu orovnávání brousicích nástrojů na vlastnosti broušených strojních součástí. 3. Výzkum opotřebení na hřbetu řezného nástroje Anotace: V průmyslu existuje snaha neustále zvyšovat trvanlivost řezných nástrojů. Cílem práce bude zjištění vlivu teploty a napětí na hřbetu řezného nástroje na opotřebení při různých podmínkách obrábění. V laboratořích Technické univerzity v Liberci budou teploty a napětí na hřbetu řezného nástroje podrobně analyzovány při technologii soustružení a frézování. Experimentálně bude hodnocen účinek teploty a napětí na hřbetu řezného nástroje na trvanlivost řezných nástrojů a na drsnost povrchu obrobků. 1 doc. Ing. Jan JERSÁK, CSc. doc. Ing. Jan JERSÁK, CSc. prof. Ing. Alexey POPOV, DrSc.
4. Výzkum procesních kapalin pro universální použití při obrábění Anotace: V průmyslu existuje snaha zvyšovat kvalitu a trvanlivost univerzálních procesních kapalin pro obrábění. Cílem disertační práce bude zvýšení trvanlivosti těchto procesních kapalin pro univerzální použití. V laboratořích Technické univerzity v Liberci budou vlastnosti nově vyvinutých procesních kapalin podrobně analyzovány při technologii soustružení a frézování. Experimentálně bude hodnocen účinek kapalin na trvanlivost řezných nástrojů, na drsnost povrchu obrobků a bude vyšetřována antiadhezní schopnost procesních kapalin. 5. Obrábění kompozitních materiálů Anotace: Obrábění kompozitních materiálů se zásadním způsobem liší od konvenčního obrábění kovů. Průběh řezu v kompozitních materiálech je naprosto odlišný, než je tomu u kovů. Když břit vytváří třísku, nedochází ke kluzu jako u většiny kovů, ale kompozitní materiál je roztrháván, mnohdy tak, že přitom dochází k přeřezávání matrice, zatímco vyztužující částice/vlákna se během obráběcího procesu lámou. Všeobecným principem, platným pro obrábění kompozitů, je použití ostrých břitů s dostatečně velkým úhlem hřbetu, které umožňují čistý řez a potlačení tendencí k odírání nástroje o obrobek. Snížení opotřebení nástroje na minimum je velice důležité, jelikož geometrické změny řezné hrany mají za následek velice prudkou a nadměrnou tvorbu tepla, lom břitu a problémy s kvalitou součásti. Práce je zaměřena na výzkum v oblasti opotřebení nástroje a vlivu na jakost obrobené plochy, velikosti řezných sil a teplot při obrábění kompozitních materiálů na bázi reaktoplastů různého materiálového složení. Výzkum bude realizován na obráběcích operacích soustružení, frézování, broušení a vrtání. 6. Biodegradovatelné kompozitní materiály s nanoplnivy Anotace: Cílem disertační práce budou výzkumné činnosti spojené s přípravou biodegradovatelného kompozitního systému vyztuženého nanostrukturovanými prvky a nanostrukturami. Kromě nanokrystalů a nanofibril celulózy budou studovány inkorporace hydroxiapatitu ve formě nanovyztužujících prvků. 7. Biodegradovatelné kompozitní materiály s hierarchistickými strukturami Anotace: Cílem disertační práce budou výzkumné činnosti spojené s přípravou biodegradovatelného kompozitního systému vyztuženého hierarchistickými strukturami ve prof. Ing. Alexey POPOV, DrSc. doc. Ing. Štěpánka Dvořáčková, prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld prof. Dr. Ing. Petr Lenfeld 2
formě tkaných anebo pletených textilií z hlediska konečných vlastností a vlastností na mezifázovém rozhraní. 8. Kovové celulární systémy na bázi slitin hliníků Anotace: Disertační práce řeší poměrně aktuální téma lehčených kovových struktur na bázi slitin hliníku. Práce bude řešit problematiku jejich výroby na základě práškové metalurgie i možnosti výroby přímé injektáže vhodného plynu do taveniny slitin hliníku. Bude vypracována metodika na hodnocení fyzikálních a mechanických vlastností. Je předpoklad, že tyto materiály budou mít uplatnění v automobilovém průmyslu. 9. Vizuální metody pro kontrolu procesu hlubokého tažení Anotace: Cílem disertační práce je vypracovat vhodné technické řešení umožňující přímou kontrolu kontroly výrobního procesu v oblasti tváření. Ověření vhodnosti dostupných senzorů a vizualizační techniky pro analýzu tvářecího procesu a příprava pro technické nasazení do reálného procesu výroby. Finálním cílem je stabilizace procesu plošného tváření. 10. Výzkum vlivu přetvoření tvářených dílů na jejich korozní odolnost Anotace: V oblasti plošného tváření se používají různé druhy ochranných povlaků, jejichž cílem je zvýšit korozní odolnost. Korozní odolnost je ve většině případů hodnocena bez ohledu na technologii zpracování plechu. Cílem disertační práce je nalézt korelaci mezi technologickým postupem výroby tvářeného dílu a následnou korozní odolností. Korozní odolnost vybraných materiálů s různými ochrannými povlaky bude hodnocena při různých stupních přetvoření plechu a různých stavech napjatosti. 11. Výzkum kinetiky vzniku plastického lomu u vysoko pevnostních materiálů Anotace: Rozvoj deformace a kinetika vzniku plastického lomu je u tvářených materiálů rozhodující pro definici mezního stavu deformace. Z hlediska tváření je důležitá znalost rozložení deformace v okolí trhliny, velikost gradientů deformace a rychlost deformace. Cílem disertační práce je výzkum deformačních dějů v oblastech nestabilních plastických deformací u různých typů pevnostních materiálů používaných v automobilovém průmyslu. Pro analýzu deformace budou využívány bezkontaktní systémy analýzy deformace ARAMIS a ARGUS. prof. Ing. Iva Nová, CSc. 3
12. Využití pokročilých výpočetních modelů pro predikci odpružení výlisků Anotace: Při návrhu technologických postupů tváření se dnes již běžně využívají numerické simulace. Zásadní vliv na přesnost výpočtu a co nejlepší korelaci výsledku simulace s praktickým lisováním do značné míry závisí na vhodné volbě výpočtového modelu a stanovení okrajových podmínek řešené úlohy. Cílem disertační práce je vypracovat metodiku pro získávání požadovaných vstupních dat pro definici pokročilých matematických modelů pro numerické simulace. Verifikace navrženého řešení bude provedena pomocí měření odpružení různých typů hlubokotažných a pevnostních materiálů. 13. Nízkoteplotní opravy creepově odolných turbínových komponent Anotace: Při výrobě dílčích creepově odolných turbínových komponent dochází ke vzniku vad, které se zpravidla projeví až při aplikaci finálních technologických operací (obrábění, svařování, tepelné zpracování), případně až při provozním zatížení. Oprava takových vad je specifická v tom, že již není možné z důvodu deformací a okujení finálně obrobených ploch použít při tepelném zpracování vysoké teploty standardně požadované pro tyto materiály. Cílem práce je proto nalézt a odzkoušet takové metodické postupy oprav, při kterých zůstanou zachovány požadované vlastnosti základního materiálu i místa opravy, při eliminaci deformací a lokálních špiček zbytkových napětí v opravovaném dílu. 14. Vliv aplikace teplotních cyklů při svařování na únavovou životnost spojů Anotace: Mnoho svařovaných konstrukcí z oblasti pozemní dopravy, energetiky, chemického a petrochemického průmyslu jsou při svém provozu dynamicky zatěžovány. Jde především o klasickou nízko a vysoko cyklovou únavu (pozemní doprava) a nízko cyklovou a teplotní únavu (energetika). Svary se v těchto případech chovají jako vruby. Cílem práce je stanovit přesnější metodiku řešení únavového procesu svařovaných konstrukcí s vlivem uvažování použité technologie svařování, tzn., degradací materiálu teplotními cykly, ale také zbytkovým napětí a změnami lokálních materiálových vlastností. Pozornost bude věnována zejména vlivu tvaru vytvořeného svaru a hodnotě vneseného tepla na jednotku délky svaru. 15. Hliníkově pěny a jejich vývoj Anotace: Disertační práce se zabývá možnostmi zpracování slitin hliníku do podoby kovových resp. hliníkových pěn, včetně hodnocení jejich vlastností a následné možnosti jejich uplatnění v průmyslové praxi. doc. Ing. Jaromír Moravec, doc. Ing. Jaromír Moravec, doc. Ing. Jiří Machuta, 4
16. Sledování tepelně- fyzikálních veličin slévárenských forem s ohledem na jejich využití při numerických simulací slévárenských procesů Anotace: Disertační práce se zabývá možnostmi a reálným měřením tepelně - fyzikálních veličin slévárenských forem potřebných při numerických simulací slévárenských procesů za účelem jejich zpřesnění a optimalizací jejich výsledků. Následné ověření výsledků bude realizováno v simulačním programu Magma5. 17. Studium degradačních procesů mikro a nanovlákenných plniv geopolymerních kompozitů Anotace: Rešerže v dané oblasti, Návrh vhodných vlákenných plniv geopolymerních kompozitů, Návrh osnovních struktur vlákených plniv ve 2D a 3D variantách, Ověření chemické, teplotní a mechanické stability navržených plniv, Vytvoření geopolymerního kompozitního systému s vláknovými plnivy. 18. Využití fyzikálních metod pro identifikaci změn struktury polymerních materiálů vlivem vnějších silových polí Anotace: Hodnocení fyzikálně-mechanických, termických, optických, reologických a užitných vlastností polymerních kompozitních materiálů 19. Využití moderních kompozitních systémů pro tlakové nádoby Anotace: Nové trendy ve využití, vývoji pohonných hmot vyžadují nové technologie a materiály. Cílem této práce bude nalézt vhodný materiál pro tlakové (kryogenní) nádoby na kapalný vodík (LHY) a k tomu určit vhodnou technologii svařování + zkoušky. Experiment by měl obsahovat zkoušky vrubové houževnatosti při dusíkových teplotách, eventuálně při teplotě kapalného hélia. 20. Přírodní materiály a jejich strukturní analogie Anotace: Téma je cíleno na studium vybraných struktur přírodních objektů, přípravu strukturních analogií a zhodnocení jejich podobnosti z hlediska specifických vlastností. Konkrétně bude práce zaměřena na replikaci charakteristických přírodních povrchů a posouzení chování připravených replik z hlediska chemického, fyzikálního a mechanického. 21. Hodnocení integrity povrchu zbytková napětí u obráběných materiálů Anotace: Úkolem doktoranda by mělo být zvládnout vybrané metody hodnocení integrity povrchu obráběného různými metodami a technologiemi s důrazem na průmyslové aplikace v segmentu dopravních zařízení. Hodnocení povrchových a blízko doc. Ing. Jiří Machuta, prof. Ing. Petr Louda, CSc. prof. RNDr. Stanislaw Mitura, DrSc. prof. RNDr. Stanislaw Mitura, DrSc. Doc. Ing. Dora Kroisová, prof. Ing. Petr Louda, CSc. 5
podpovrchových vrstev bude respektovat vlivy zbytkových napětí a případných mikromagnetických parametrů na užitné vlastnosti součástí. Očekává se i aplikace vybraných metod hodnocení integrity povrchu u různých typů ocelí, zejména pak ložiskových a cementačních materiálů. 22. Stanovení mezních hodnot analýzy Barkhausenova šumu nezávislými metodami Anotace: Průmyslově používaná metoda hodnocení integrity povrchu metodou analýzy Barkhausenova šumu (BNA) se vyznačuje tím, že se jedná o metodu srovnávací, kdy je třeba stanovit referenční hodnoty pro provozní hodnocení BNA. Řešitel/řešitelka by měli najít a ověřit nezávislé a objektivizovatelné fyzikální či technologické metody hodnocení integrity povrchu ocelí a jejich vazbu na metodu BNA u vybraných typů ocelí používaných zejména v průmyslu dopravních zařízení. prof. Ing. Petr Louda, CSc. 6