Effect of mechanical and thermochemical tool steel substrate pre-treatment on diamond-like carbon (DLC) coating durability

Diamond-like carbon (DLC) coatings are becoming well established across many industrial sectors including aerospace, automotive, oil and gas, and cold-forming tools. While DLC coatings exhibit good mechanical properties and a low coefficient of friction, the coating–substrate systems may suffer from insufficient wear resistance. This paper describes the effect of mechanical and thermochemical tool steel substrate pre-treatment on DLC coating durability. We have investigated two tool steel substrates, Sverker 21 (AISI D2) and an advanced powder metallurgy alloyed steel Vanadis 8. Initially, the substrates were heat treated in a vacuum furnace and gas quenched resulting in hardness of 59 ± 1 and 64 ± 1 Hardness Rockwell C (HRC) respectively. Subsequently, the samples were subjected to mechanical turning and burnishing with 130 N and 160 N forces, using diamond composite tools with a ceramic bonding phase. Afterwards, a plasma-assisted vacuum nitriding process in a physical vapour deposition (PVD) coating chamber, as a pre-treatment for subsequent DLC coating deposition, was carried out. Coated samples were subjected to a series of ball-on-disc wear tests against Al2O3 and Si3N4 counterparts. X-ray diffraction, instrumented indentation and scanning electron microscopy were employed to examine the mechanical and chemical properties of the wear scars. Selected variable factors, including the type of steel, the burnishing force and the type of counterbody material, were analysed in order to correlate them with the durability of DLC coating deposited on a pre-treated steel substrate. The effect of sequential processes used as pre-treatment on DLC coating durability was demonstrated. The wear resistance was over 180 (Sverker 21 substrate) and 10 (Vanadis 8 substrate) times greater against the Al2O3 counterbody for samples subjected to the following treatment: turning + burnishing with 160 N force + vacuum nitriding + DLC coating, comparing with the sample after grinding. The results are discussed in light of improving the cold-forming tools' tribological performance

Molecular excitation in the Interstellar Medium: recent advances in collisional, radiative and chemical processes

We review the different excitation processes in the interstellar mediumComment: Accepted in Chem. Re

Wyposażenie techniczne a produkcja towarowa w gospodarstwach ekologicznych ukierunkowanych na produkcję zwierzęcą

Improvement of the quality of the produced goods, which becomes more significant nowadays, as well as the increase of production is possible through modernisation of farms. It is especially significant in ecological farming which is one of the fastest developing branches of agriculture in the world. Therefore, the aim of the paper was to determine the level of technical equipment including a machinery park and farm buildings and the size of commodity production in farms. 83 ecological farms, where animal production was carried out were accepted for analyses - out of 100 farms included in the research project. Farms were located on the territory of the south Poland. The research was carried out in the form of a guided survey with farm owners. Data concerned 2011. In order to carry out comparable analyses, the facilities were divided into groups, assuming at least 60% of the population share of the particular utility group of animals, expressed in LSU in the total number of livestock, as a division criterion. The biggest number of technical means with reference to 1 ha of arable land was reported in poultry farms and the lowest number in farms specialising in horse breeding. Simultaneously, the highest commodity production amounting to 2.25 and 4.55 in t*ha-1 was reported in those two groups of farms. The statistical analysis, which was carried out, the aim of which was to find a relation between commodity production and technical equipment of farms in particular groups, proved to be insignificant.Poprawa jakości wytwarzanych produktów, która nabiera obecnie coraz większego znaczenia, jak i zwiększenie wielkości produkcji jest możliwe poprzez modernizację gospodarstw. Jest to istotne szczególnie w systemie rolnictwa ekologicznego, które stanowi jedną z najszybciej rozwijających się gałęzi rolnictwa na świecie. Dlatego celem pracy było określenie poziomu wyposażenia technicznego, w tym parku maszynowego i budynków gospodarskich, oraz wielkości produkcji towarowej w gospodarstwach rolnych. Do analizy przyjęto 83 gospodarstwa ekologiczne, w których prowadzono produkcję zwierzęcą - spośród 100 objętych realizacją projektu badawczego. Gospodarstwa położone były na terenie Polski Południowej. Badania przeprowadzono w formie wywiadu kierowanego z właścicielami gospodarstw. Dane dotyczyły roku 2011. W celu analizy porównawczej obiekty podzielono na grupy, przyjmując za kryterium podziału przynajmniej 60% udział liczebności poszczególnej grupy użytkowej zwierząt, wyrażonej w DJP (dużych jednostkach przeliczeniowych) w łącznej liczbie inwentarza żywego. Najwięcej środków technicznych w odniesieniu do 1 ha użytków rolnych odnotowano na fermach drobiu, a najmniej w gospodarstwach specjalizujących się w chowie koni. Jednocześnie to w tych dwóch grupach gospodarstw odnotowano największą produkcję towarową, wynoszącą odpowiednio 5,25 i 4,55 w t*ha-1. Przeprowadzona analiza statystyczna, mająca określić związek między wielkością produkcji towarowej a wyposażeniem technicznym gospodarstw w poszczególnych grupach kierunkowych, okazała się nieistotna

Finish machining with the slide burnishing diamond tools

Przedstawione zostały możliwości obróbki wykończeniowej – nagniatania ślizgowego nagniatakami diamentowymi wykonanymi przez Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (IZTW) w Krakowie. Zaprezentowano wyniki badań laboratoryjnych nagniatania ślizgowego różnych materiałów konstrukcyjnych o zróżnicowanym składzie chemicznym, różnych właściwościach wytrzymałościowych, plastycznych i fizyko-chemicznych oraz zróżnicowanej strukturze metalograficznej. Wskazano na typowe zalety nagniatania ślizgowego przy użyciu nagniataków diamentowych – uzyskanie znacznej poprawy chropowatości powierzchni stopów aluminium i stali ulepszonych cieplnie do twardości HRC=45÷64 poddanych procesowi nagniatania. Opisano uzyskane wyniki pomiarów parametrów struktury geometrycznej powierzchni (SGP) w układzie 2D (analiza dwuwymiarowa) oraz w układzie 3D (analiza przestrzenna). Wyznaczono współczynnik poprawy chropowatości powierzchni KRa , czyli stosunek chropowatości Ra przed nagniataniem do chropowatości po nagniataniu. Badania SGP wykazały, że narzędzia diamentowe produkcji IZTW do nagniatania ślizgowego pozwalają uzyskiwać wysoką jakość powierzchni właściwą dla obróbki wykończeniowej.Possibilities of the finish machining - slide burnishing using the diamond burnishing tools are presented. These tools were made in the Institute of Advanced Manufacturing Technology (IAMT) in Cracow. The results of slide burnishing laboratory tests of various structural materials of different chemical compositions, mechanical, plastic, physicalchemical properties and metallographic structures are presented. Typical advantages of slide burnishing with diamond tools, such as significant improvements in surface roughness of aluminium alloys and quenched and tempered steels (up to hardness of 45÷64 HRC) subjected to burnishing processes, are indicated. The obtained results of measurements of surface geometrical structure parameters (SGP) in 2D system (two-dimensional analysis) and 3D (three-dimensional analysis) system are given and discussed. The coefficient of surface roughness improvement (KRa), which is the ratio of Ra surface roughness parameters prior to and after the burnishing process, was determined. The SGP measurements results shown that the diamond tools made in IAMT for slide burnishing enabled the obtaining of high surface quality, meeting the requirements of finish machining

Ocena wyposażenia gospodarstw ekologicznych w techniczne środki produkcji

On an example of 100 organic farms the paper presents their technical means of production resources. The following were identified among the technical means of production: tractors, cultivation aggregates, machinery for organic fertilization, plant tending, sowing, planting and harvesting, and for livestock production. Tractor resources were on the level of 1.53 pcs*farm-1, whereas in the group of largest farms (more than 20 ha AL) - 2.40 pcs*farm-1. Studied farms were best equipped with cultivation machinery and tools but poorly in cereal and root crops harvesters.W pracy przedstawiono na przykładzie 100 gospodarstw ekologicznych wyposażenie w techniczne środki produkcji. Wśród technicznych środków produkcji wyszczególniono ciągniki rolnicze, maszyny uprawowe, maszyny do nawożenia organicznego, pielęgnacji, siewu, sadzenia, zbioru, a także do produkcji zwierzęcej. Wyposażenie w ciągniki rolnicze kształtowało się na poziomie 1,53 szt*gosp.-1, a w grupie gospodarstw największych (ponad 20 ha UR) - 2,40 szt*gosp.-1. Badane gospodarstwa były najlepiej wyposażone w maszyny i narzędzia uprawowe, natomiast słabo w maszyny do zbioru zbóż i roślin okopowych.

Size and structure of work inputs in the aspect of ecological animal production

Celem badań było określenie związku między nakładami pracy ponoszonymi na obsługę zwierząt a wielkością produkcji zwierzęcej. Analizą objęto 40 ekologicznych gospodarstw rolnych położonych na terenie Polski Południowej, w których utrzymywano zwierzęta inwentarskie. Dane dotyczyły roku 2011. W celu analizy porównawczej badane obiekty podzielono na grupy 4 grupy obszarowe. Obliczono wielkość i strukturę nakładów pracy, wielkość i strukturę wytworzonej produkcji oraz wykorzystując analizę statystyczną, określono zależność występującą między tymi dwoma zmiennymi.The objective of this paper was to determine relations between the work inputs incurred on the handling of animals and the size of animal production. The analysis covered 40 ecological agricultural farms located on the territory of the South Poland, where livestock animals were held. Data concerned 2011. The investigated facilities were divided into 4 area groups for the purpose of the comparative analysis. The size and structure of work inputs, the size and structure of production were calculated and the relation occurring between those two variables was determined with the use of the statistical analysis

Możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii i przyszłościowe plany w gospodarstwach ekologicznych w opinii rolników

The paper presents the research results in one hundred ecological farms which hold a certificate, located in Southern Poland. The objective of the paper was to assess potential of use of renewable energy sources and plans for future on the example of the selected ecological farms. The assessment herein was carried out based on the opinion of the owners of the researched farms. As much as 93% of respondents claimed that they are interested in this issue, and 72% expressed their opinion that they plan to use renewable energy sources in future, especially if the country will grant additional subsidies. In the farmers' opinions solar collectors are the most popular renewable energy carriers, which are considered the most promising. 56% of the respondents agreed that this is the best solution. While 8% of the respondents expressed their interest in using both, a solar collector as well as a heat pump and 4% was for using a solar collector and a wind power station. The fact that 57% of respondents plan to develop their farm and plan future investments is very advantageous (inter alia related to the use of RES in their farms).W pracy przedstawiono wyniki badań w stu gospodarstwach ekologicznych z certyfikatem, położonych na terenie Polski południowej. Celem pracy była ocena możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii oraz planów przyszłościowych na przykładzie wybranych gospodarstw ekologicznych. Oceny tej dokonano w oparciu o opinię właścicieli badanych gospodarstw. Aż 93% respondentów twierdziło, że są zainteresowani tą problematyką, a 72% wyraziło opinię, że w przyszłości planuje wykorzystywać odnawialne źródła energii, zwłaszcza jeśli będą dodatkowe dotacje ze strony państwa. W opinii rolników, najbardziej popularnym nośnikiem energii odnawialnej, który przyszłościowo jest brany pod uwagę do wykorzystania w gospodarstwach, były kolektory słoneczne. Za takim rozwiązaniem opowiedziało się 56% badanych. Z kolei 8% wyraziło zainteresowanie wykorzystaniem zarówno kolektora słonecznego, jak i pompy ciepła, a 4% opowiedziało się za wykorzystaniem kolektora słonecznego i siłowni wiatrowej. Za bardzo korzystny należy uznać fakt, że aż 57% respondentów planuje rozwój swojego gospodarstwa i przewiduje przyszłościowe inwestycje (m.in. związane z wykorzystaniem OZE w swoim gospodarstwie)

The plant production size and work inputs in ecological farms in south Poland

Celem badań była ocena wielkości produkcji roślinnej w aspekcie ponoszonych nakładów pracy na tę produkcję w gospodarstwach ekologicznych. Badania przeprowadzono w 50 gospodarstwach ekologicznych z certyfikatem, położonych na terenie Polski Południowej. Wysokość plonów w badanych gospodarstwach była zdecydowanie niższa w porównaniu z plonami roślin uzyskiwanymi w gospodarstwach konwencjonalnych. Średnie plony dla zbóż to 3,0 t*ha-1, dla roślin okopowych to tylko 15,7 t*ha-1, a dla warzyw 17,6 t*ha-1. W badanych gospodarstwach wielkość produkcji roślinnej była średnio na poziomie 30,8 JZ*ha-1. Natomiast poziom nakładów pracy ponoszonych na tę produkcję to odpowiednio: 30,8 rbh*ha-1 zbóż, 206,1 rbha*ha-1 roślin okopowych (ziemniaki) i 495,7 rbha*ha-1 warzyw.The objective of the paper was to carry out an assessment of the plant production size in the aspect of the incurred work inputs on this production in ecological farms. The scope of the paper covered research carried out in 50 ecological farms with certificate, located in the Southern Poland. The yield in the researched farms was considerably lower than plant yield obtained in conventional farms. Average yield for grains was 3.0 t*ha-1, for root crops it was only 15.7 t*ha-1 and for vegetables 17.6 t*ha-1.In the investigated farms the plant production size was at the average level of 30.8 GU*ha-1. Whereas, the level of work inputs incurred on this production is respectively 30.8 man-hour*ha-1 of grains, 206.1 man-hour*ha-1of root crops (potatoes) and 49.7 man-hour*ha-1of vegetables

Poziom i struktura wyposażenia gospodarstw ekologicznych w środki transportowe i ładunkowe

The paper presents the means of transport and loader resources on organic farms both in qualitative and quantitative approach. The scope of the work comprises 100 organic farms situated in southern Poland in 26 districts (gminas) of the gorlicki, krakowski, miechowski, nowosądecki, olkuski, proszowicki and wielicki counties (poviats). Among others it was observed that the farm resources considering both the quantity and quality of the means of transport is low and greatly differs from the traditional farms. On organic farms, there is on average 0.86 means of transport with average load capacity 2.06 t per one tractor. Agricultural trailers and tractor wagons prevailed in the structure of studied means. Also loader and loading devices quantities are very low.W pracy przedstawiono wyposażenie gospodarstw ekologicznych w środki transportowe i ładunkowe zarówno w ujęciu jakościowym jak i ilościowym. Zakresem pracy objęto 100 gospodarstw ekologicznych położonych w rejonie Polski południowej z 26 gmin powiatu gorlickiego, krakowskiego, miechowskiego, nowosądeckiego, olkuskiego, proszowickiego i wielickiego. Stwierdzono m. in., że wyposażenie gospodarstw zarówno pod względem ilości jak i jakości środków transportowych jest niskie i znacznie odbiega od wyposażenia gospodarstw konwencjonalnych. Średnio na jeden ciągnik w badanych gospodarstwach ekologicznych przypada średnio 0,86 środka transportowego o średniej ładowności 2,06 t. W strukturze środków przeważają przyczepy rolnicze i wozy ciągnikowe. Niski jest również wyposażenie w środki i urządzenia ładunkowe

Warunki gospodarowania a wielkość i struktura stada w gospodarstwach ekologicznych

The work presents the area and land use structure, as well as the cropping area and structure. Presented were also the size and structure of herd divided into animal groups. The livestock density was calculated by referring a livestock unit (LU) to arable area. Investigated were 100 organic farms divided into area groups, i.e. of less than 5 ha, from 5.01 to 10.00 ha, from 10.01 to 20.00 ha and more than 20 ha. Conducted statistical analysis revealed a significant relationship between agricultural land area and grassland area, and between arable lands area and cattle herd size.W pracy przedstawiono powierzchnię i strukturę użytkowania ziemi oraz powierzchnię i strukturę zasiewów. Przedstawiono również wielkość i strukturę stada, przy podziale na grupy zwierząt. Obliczono obsadę inwentarza żywego odnosząc dużą jednostkę produkcyjną (DJP) do powierzchni użytków rolnych. Do badań przyjęto 100 gospodarstw ekologicznych, które podzielono na grupy obszarowe tj. do 5 ha, od 5,01 do 10,00 ha, od 10,01 do 20,00 ha i pow. 20,00 ha. Przeprowadzono analizę statystyczną, która wykazała istotny związek między powierzchnią użytków rolnych i zielonych oraz gruntów ornych a wielkością stada bydła