Towards a new image processing system at Wendelstein 7-X: From spatial calibration to characterization of thermal events

Wendelstein 7-X (W7-X) is the most advanced fusion experiment in the stellarator line and is aimed at proving that the stellarator concept is suitable for a fusion reactor. One of the most important issues for fusion reactors is the monitoring of plasma facing components when exposed to very high heat loads, through the use of visible and infrared (IR) cameras. In this paper, a new image processing system for the analysis of the strike lines on the inboard limiters from the first W7-X experimental campaign is presented. This system builds a model of the IR cameras through the use of spatial calibration techniques, helping to characterize the strike lines by using the information given by real spatial coordinates of each pixel. The characterization of the strike lines is made in terms of position, size, and shape, after projecting the camera image in a 2D grid which tries to preserve the curvilinear surface distances between points. The description of the strike-line shape is made by means of the Fourier Descriptors

Forward modeling of collective Thomson scattering for Wendelstein 7-X plasmas: Electrostatic approximation

In this paper, we present a method for numerical computation of collective Thomson scattering (CTS). We developed a forward model, eCTS, in the electrostatic approximation and benchmarked it against a full electromagnetic model. Differences between the electrostatic and the electromagnetic models are discussed. The sensitivity of the results to the ion temperature and the plasma composition is demonstrated. We integrated the model into the Bayesian data analysis framework Minerva and used it for the analysis of noisy synthetic data sets produced by a full electromagnetic model. It is shown that eCTS can be used for the inference of the bulk ion temperature. The model has been used to infer the bulk ion temperature from the first CTS measurements on Wendelstein 7-X

Modelling of nitrogen implantation processes into WC-Co indexable knives for wood-based material machining using ion implanters with or without direct ion beam

Modelling of nitrogen implantation processes into WC-Co indexable knives for wood-based material machining using ion implanters with or without direct ion beam. The paper presents the results of modelling of the depth profiles of nitrogen implanted to W-C-Co material using ion implanters with or without direct ion beam. The modelling was performed using the Monte Carlo method. The results were obtained for one fluence of the implanted ions and three different values of the acceleration voltage.Modelowanie procesów implantacji jonów azotu do stosowanych w obróbce materiałów drzewnych wymiennych noży WC-Co, przy użyciu implantatorów bez lub z wiązką bezpośrednią. W artykule przedstawiono wyniki modelowania głębokościowych profili azotu, implantowanego do materiału W-C-Co, przy użyciu implantatorów bez lub z wiązką bezpośrednią. Modelowanie przeprowadzono przy użyciu metody Monte Carlo, dla jednej wartości dawki implantowanych jonów oraz trzech różnych wartości napięcia przyspieszającego

Modelling of nitrogen multi-energy ion implantation into WC-Co indexable knives for wood-based materials machining

Cutting forces during drilling and selected physical and mechanical properties of the finish coating based on epoxy resin. Paper presents selected tests of epoxy resin coating applied to American walnut wood (Juglans nigra L.). The aim of the study was to assess the machinability of wood flooded with resin during drilling. The axial forces and torque values were adopted for the machinability criteria. The idea of the research was the thesis questioning the possibility of processing epoxy resin coatings with the application of tools and parameters used during wood processing. In addition, the influence of UV light on the obtained coating was examined and abrasion tests were carried out. It was found the resin changes its colour under the influence of UV radiation, but the change is imperceptible to an average observer. Epoxy resin is characterized by low abrasion resistance compared to commonly used paint and varnish coatings. Although solid resin is characterized by high cutting resistance while drilling, the force values do not exceed the commonly cut wood-based materials.Siły skrawania podczas wiercenia oraz wybrane właściwości fizyko-mechaniczne powłoki wykończeniowej na bazie żywicy epoksydowej. W pracy przedstawiono wybrane badania powłoki z żywicy epoksydowej naniesionej na drewno orzecha amerykańskiego (Juglans nigra L.) Celem pracy była ocena skrawalności żywicy epoksydowej oraz drewna pokrytego żywicą epoksydową podczas wiercenia. Za kryterium skrawalności przyjęto wartości siły osiowej oraz momentu obrotowego. Genezą badań była teza stawiająca pod znakiem zapytania możliwość obróbki powłok z żywicy epoksydowej przy pomocy narzędzi i parametrów stosowanych podczas obróbki drewna. Ponadto zbadano wpływ światła UV na uzyskaną powłokę oraz przeprowadzono badania ścieralności. W wyniku badań stwierdzono, że pod wpływem promieniowania UV żywica zmienia swoją barwę, jednak zmiana jest niezauważalna dla przeciętnego obserwatora. Żywica epoksydowa charakteryzuje się niską odpornością na ścieranie w odniesieniu do powszechnie stosowanych powłok malarsko lakierniczych. Mimo iż lita żywica epoksydowa charakteryzuje się wysokimi wartościami siły osiowej i momentu obrotowego podczas wiercenia, jednak wartości sił nie wykraczają poza powszechnie skrawane materiały drewnopochodne

Modelling of the ion implantation modification of WC-Co indexable knives for wood machining

Modelling of the ion implantation modification of WC-Co indexable knives for wood machining. The paper presents the results of the modelling of nitrogen ion implantation parameters for W-C-Co material. Applications include the modification processes of WC-Co indexable knives for wood machining.Modelowanie parametrów implantacji jonów w procesach modyfikacji wymiennych noży WC-Co, stosowanych do obróbki materiałów drzewnych. W artykule przedstawiono wyniki modelowania parametrów implantacji jonów azotu do podłoża W-C-Co. Mogą być one wykorzystane w procesach modyfikacji wymiennych noży WC-Co, stosowanych do obróbki materiałów drzewnych

The effect of nitrogen ion implantation on nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co indexable knives for wood materials machining

The effect of nitrogen ion implantation on nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co indexable knives for wood materials machining. The paper presents the results of a study investigating the effects of nitrogen ion implantation into the surface layer of WC-Co blades, used for machining wood materials, on their hardness and modulus of elasticity at the nano-scale. The modified blades were analyzed in six variants of implantation process parameters, and compared with control blades (virgin, unmodified). Three energies of accelerating nitrogen ions were used in the implantation process (5, 50 and 500 keV) and two doses of implanted ions (1e17 and 5e17 cm-2). The nano-hardness and elastic modulus of all blades were measured using an Anton Paar TriTec (UNHT) hardness tester.Wpływ implantacji jonów azotu na twardość i moduł sprężystości w nano-skali noży wymiennych WC-Co do obróbki materiałów drzewnych. W artykule przedstawiono wyniki wpływu procesu implantacji jonów azotu do warstwy wierzchniej ostrzy WC-Co do obróbki materiałów drzewnych na ich twardość i moduł sprężystości w nano-skali. Analizowano ostrza modyfikowane w sześciu wariantach parametrów procesu implantacji, oraz w celach porównawczych, ostrza kontrolne (niemodyfikowane). Zastosowano trzy energie przyspieszenia jonów azotu w procesie implantacji (5, 50 i 500 keV) oraz dwie dawki implantowanych jonów (1e17 oraz 5e17 cm-2). Pomiaru twardości i modułu sprężystości w nano-skali wszystkich ostrzy dokonano przy użyciu twardościomierza Anton Paar TriTec (UNHT)

Influence of the chemical composition on the hardness of defibrator plate segments

Influence of the chemical composition on the hardness of defibrator plate segments. The paper presents the results of the hardness measurements of the material of defibrator plate segments, in connection with their chemical composition. The investigations of the chemical composition were performed using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). The hardness was measured using the Rockwell method. The increased number of the alloy components leads to an increase in hardness by approx. 3%, in comparison with the normalized L210H21S cast steel. Changes of the chemical composition and increase in the number of alloy components are ineffective from the viewpoint of the alloy hardness.Wpływ składu chemicznego na twardość segmentów tarcz mielących termorozwłókniarki. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów twardości materiału segmentów tarcz mielących termorozwłókniarki w powiązaniu z badaniami jego składu chemicznego. Badania składu chemicznego były prowadzone metodą Rentgenowskiej Spektroskopii Dyspersji Energii. Twardość była mierzona metodą Rockwella. Zwiększanie liczby dodatków stopowych, w porównaniu ze znormalizowanym staliwem L210H21S, powoduje wzrost twardości o ok. 3%. Zmiana składu chemicznego i zwiększanie liczby dodatków stopowych są nieefektywne z punktu widzenia twardości

Nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co composites and their relationship to the tools life during particleboard milling

Nano-scale hardness and elastic modulus of WC-Co composites and their relationship to the tool life during particleboards milling. The paper summarizes the results of the technique of hardness and elastic modulus determination using a load and displacement sensing indentation experiments. During the tests these properties were measured in nano-scale for different types of WC-Co composites using the Anton Paar TriTec Ultra Nano Hardness Tester (UNHT). In addition, durability examination of WC-Co tools during milling of particleboard was carried out. In the final stage, the correlation of the studied properties with the lifetime of tools was analyzed. The studies have revealed a relationship between micro-hardness and the total cutting length of the WC-Co tools.Twardość i moduł sprężystość kompozytów WC-Co w nano-skali i ich związek z trwałością narzędzi podczas frezowania płyt wiórowych. W artykule przedstawiono zastosowanie metody określania twardości i modułu sprężystości za pomocą techniki wgłębnika z rejestracją obciążenia i przemieszczenia. Mierzono ww. właściwości w nanoskali dla różnych rodzajów kompozytów WC-Co przy użyciu twardościomierza Anton Paar TriTec (UNHT). Ponadto przeprowadzono badania trwałości narzędzi WC-Co podczas frezowania płyty wiórowej. W końcowym etapie przeanalizowano korelację badanych właściwości z okresem trwałości ostrzy. Badania wykazały korelacyjny związek między twardością w nano-skali a całkowitą drogą skrawania ostrzy WC-Co

Analysis of sliding friction of WC-Co composite on particleboard

Analysis of sliding friction of WC-Co composite on particleboard. The paper presents the analysis of the coefficient of friction at the contact area between WC-Co composite and particleboard. The four types of WC-Co composite in the form of milling indexable knives for wood materials machining were tested. The tests were carried out on a linear reciprocating tribotester (pin-on-flat), where the sample was the clearance surface of WC-Co indexable knives and the counter-sample was made of three-layer particleboard. Before and after tribological tests, the surface roughness of tested knives was measured. The highest values of friction coefficient were obtained for the type UMG04 of cemented carbide - with nano size of WC grains and the lowest content of cobalt. The average coefficient of friction for selected types of WC-Co correlated with the average increase in surface roughness (the roughness parameter Ry).Analiza tarcia ślizgowego kompozytu WC-Co w kontakcie z płytą wiórową. Artykuł przedstawia analizę współczynnika tarcia na styku kompozyt WC-Co i płytay wiórowaej. Przebadano cztery rodzaje kompozytu WC-Co w postaci frezarskich noży wymiennych do obróbki materiałów drzewnych. Badania przeprowadzono na tribotesterze typu „trzpień po płaszczyźnie”, gdzie próbką była powierzchnia przyłożenia noża wymiennego WC-Co, a przeciwpróbką był trzpień wykonany z trójwarstwowej płyty wiórowej. Przed i po badaniach tribologicznych dokonano pomiaru chropowatości powierzchni badanych noży. Najwyższe wartości współczynnika tarcia uzyskano dla rodzaju węglika UMG04 o najdrobniejszych ziarnach WC i najniższej zawartości kobaltu. Średni współczynnik tarcia dla poszczególnych rodzajów WC-Co korelował ze średnim przyrostem chropowatości wyrażonej parametrem Ry

The effect of EUV modification of WC-Co indexable knives on the tool life during particleboard milling

The effect of EUV modification of WC-Co indexable knives on the tool life during particleboard milling. The paper presents the results of lifetime tests of WC-Co composite blades after modification of their flank surfaces using intense pulses of extreme ultraviolet (EUV). Wear tests consisting in milling a three-layer particleboard with constant cutting parameters were carried out on a CNC machining center. A statistically insignificant increase in the lifetime of modified tools was demonstrated, as well as an inversely proportional relationship with the duration of the EUV pulses. The EUV modification increased the coefficient of variation in the lifetime of WC-Co indexable knives.Wpływ modyfikacji EUV noży wymiennych WC-Co na ich trwałość podczas frezowania płyty wiórowej. W artykule przedstawiono wyniki badań trwałościowych ostrzy z kompozytu WC-Co po modyfikacji ich powierzchni przyłożenia przy użyciu intensywnych impulsów promieniowania ultrafioletowego (EUV). Testy zużyciowe przeprowadzono na centrum obróbczym CNC podczas frezowania trójwarstwowej płyty wiórowej przy stałych parametrach skrawania. Wykazano nieistotny statystycznie przyrost trwałości ostrzy modyfikowanych, a także odwrotnie proporcjonalną zależność od czasu trwania impulsu EUV. Modyfikacja EUV zwiększała współczynnik zmienności trwałości ostrzy WC-Co