Degradation Analysis of Materials in Agriculture

Piyapong Sriwongras

Disertační práce

Analýza degradačních vlastností materiálů využívaných v zemědělství

Anotace:

Předložená disertační práce se zabývá využitím akustické emise (AET), jako jedné z metod nedestruktivního testování, pro identifikaci kvality kovových materiálů používaných v zemědělské technice. Experimentální studie je rozdělena do dvou základních částí. První část představuje využití akustické emise v oblasti svařování Cold Metal Transfer (CMT). Je hodnocena kvalita svařovacího procesu a rovněž kvalita svaru a to při korozní a mechanické degradaci. Druhá související část práce je věnována hořčíkovým slitinám, které jsou v současnosti používány v automobilovém průmyslu a mají potenciál využití i ve specifických zemědělských aplikacích. Výzkum v této oblasti je zaměřen na hodnocení vysoko-cyklové únavy při různých stádiích korozní degradace hořčíku. Rovněž je řešena problematika obtížné svařitelnosti tohoto materiálu. Pozornost je věnována i CMT svařování dvou různých základních materiálů, zejména hořčíkové slitiny AZ31B s hliníkovou slitinou EN AW 6065, dále pozinkovaného plechu DX51D rovněž s hliníkovou slitinou. Výsledky deklarují způsob, jakým lze použít akustickou emisi pro kvalitativní hodnocení svařovacího procesu i procesu mechanické a korozní degradace vzorků. Byla prokázána efektivita monitoringu akustické emise při ochlazovací fázi po svařování. Tyto záznamy slouží k optimalizaci svařovacího procesu. Rovněž byl akustickou emisí detekován a vizualizován rozdíl mechanické odolnosti vzorků bez koroze a s korozí při tahových a únavových zkouškách. Pro účelné hodnocení kvality hořčíkových slitin při dynamickém zatížení byl použit vysokofrekvenční pulsátor. Aplikací akustické emise byl vizualizován stupeň snížení únavové životnosti vlivem korozní degradace. Práce předkládá aplikovatelné výsledky pro využití akustické emise při hodnocení kvality inovativních materiálů při mechanické a korozní degradaci a při svařovacím procesu. Smysl této práce je v prohloubení znalostí o možných moderních přístupech v hodnocení kvality za účelem identifikace nových aplikačních oblastí specifických materiálů, zvyšování kvality produkce a bezpečnosti při snižování nákladů. Práce byla podpořena interní grantovou agenturou AF Mendelu.

Abstract:

The present dissertation deals with the application of acoustic emission testing (AET) as one of the non-destructive testing to identify the quality of metal materials used in agricultural technology. Experimental study is divided into two parts. The first part is the use of AET in welding by Cold Metal Transfer (CMT). The quality of the welding process and the welded specimens is evaluated, especially in corrosion and mechanical degradation. Second part is devoted to magnesium alloys which are currently being used in the automotive industry and have the potential utilization in specific agricultural applications as well. Research in this area is focused on the evaluation of high-cyclic fatigue at different stages of corrosion degradation of magnesium. The problems of weldability of the material are solved. Attention is also focused on the CMT welding of two dissimilar materials, especially in AZ31B magnesium alloy and EN AW 6065 aluminum alloy, further DX51D galvanized steel and aluminum alloy. Results declare a way to use AET for qualitative evaluation of the welding process and process of mechanical and corrosive degradation of specimens. The efficiency of AET during the cooling phase after welding was demonstrated. These records are used to optimize the welding process. The mechanical resistance of the specimens with and without corrosion in tensile and fatigue tests was detected and visualized by means of AET. The high-frequency pulsator was used for practical evaluation of the quality of magnesium alloys under dynamic loading. The degree of reduction of fatigue life due to corrosion degradation was visualized by application of AET. The work presents the applicable results of using AET in the qualitative evaluation of innovative materials during mechanical and corrosive degradation as well as during the welding process. Therefore, the sense of this work is to deepen knowledge about the potential of modern approaches for qualitative assessment in order to identify new areas of specific material application, improving production quality and safety as well as reducing costs. The work was supported by the Internal Grant Agency AF MENDELU.

Klíčová slova

akustická emise, koroze, svařování

Keywords

welding, acoustic emission, corrosion

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 12. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Ing. Petr Dostál, Ph.D.

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Zemědělská specializace / Technika a mechanizace zemědělství