Prof. dr hab. inż. Jerzy Nowacki Szczecin, 23 listopada 2015 OCENA PRACY DOKTORSKIEJ

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Jerzy Nowacki Szczecin, 23 listopada 2015 Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Instytut Inżynierii Materiałowej Al. Piastów 19, Szczecin OCENA PRACY DOKTORSKIEJ Mgr inż. Pawła Irek pt. Czynniki materiałowe a czas wywoływania w badaniach penetracyjnych złączy spawanych wykonanej pod opieką naukową promotora Pana Prof. nzw. dr hab. inż. Jacka Słani opracowana na podstawie pisma Dziekana Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej Prof. dr hab. inż. Norbeta Sczygiola z dnia 17 września 2015 roku w oparciu o uchwałę Rady Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej nr 220/2014/2015 z dnia 17 września 2015 roku. Charakterystyka ogólna rozprawy Praca doktorska mgr inż. Pawła Irek na temat Czynniki materiałowe a czas wywoływania w badaniach penetracyjnych złączy spawanych stanowi próbę ilościowego opisu wpływu rodzaju materiału i parametrów geometrycznych pęknięcia na czas wyjścia penetrantu z pęknięcia na powierzchnię badanego elementu. Badania penetracyjne znajdują zastosowanie do wykrywania nieciągłości powierzchni: pęknięć, zawalcowań, rozwarstwień, pęknięć, porowatości, nieszczelności na wskroś i innych nieciągłości otwartych na powierzchni. Stosuje się je zarówno podczas, produkcji, kontroli końcowej, odbioru jak i konserwacji, dla całej powierzchni lub miejscowo. Umożliwiają wykrywanie wad w materiałach nieporowatych, wyrobach odlewanych, formowanych plastycznie, spawanych i lutowanych. Dobór sposobu badania: penetrantu, zmywacza i utrwalacza uzależniony jest od badanego elementu (materiału, stanu powierzchni), warunków (temperatury) i zakładanej czułości badania. Mimo opanowania wielu technik badań nieniszczących stopów metali, badania penetracyjne, będące jedną z najstarszych metod badań NDT nie utraciły swojego znaczenia w ocenie jakości złączy spawanych w obszarze wykrywania nieciągłości wychodzących na powierzchnię złącza spawanego. Cechują się bowiem prostotą wykonania i oprzyrządowania oraz względną łatwością interpretacji wyników. Konieczność ich rozwoju, wobec nowych potrzeb w obszarze wzrostu

2 wiarygodności i dokładności identyfikacji pęknięć oraz interpretacji wyników jest wciąż aktualna, szczególnie w obszarze wykorzystania tych technik w procesie oceny jakości złączy spawalnych. Interpretacja wyników badań penetracyjnych może okazać się niewystarczająco dokładna w przypadku niewłaściwej temperatury badania lub niewłaściwego stanu powierzchni badanego komponentu, albo zmian powierzchni pęknięcia powstałych w wyniku odziaływań mechanicznych, lub obecności w nim zanieczyszczeń. Mimo powszechnego stosowania badań penetracyjnych od wielu lat, wpływ niektórych zmiennych charakteryzujących obiekt poddany badaniom na ich przebieg oraz wynik nie jest jednoznacznie lub ilościowo określony. W swych rozważaniach mgr inż. Paweł Irek koncentruje się na problematyce określenia zależności czasu wywoływania od rodzaju materiału, chropowatości powierzchni w miejscu nieciągłości powierzchni oraz szerokości badanej nieciągłości. Tematyka ta dobrze wpisuje się w program badań nieniszczących znajdujących się w obszarze zainteresowań zespołu kierowanego przez promotora pracy Pana Prof. nzw. dr hab. inż. Jacka Słani prowadzonych w Samodzielnym Zakładzie Spawalnictwa na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej Problematyka właściwego doboru metody badań nieniszczących w ocenie jakości złączy spawanych oraz prawidłowa interpretacja wyników badania jest nadal aktualna i stanowi dobrą tematykę dla rozprawy doktorskiej. Znajdujące się w obszarze zainteresowań budowy i eksploatacji maszyn oraz inżynierii materiałowej i inżynierii spajania, problemy doskonalenia metod badań nieniszczących złączy spawanych są atrakcyjne od strony badawczej i słusznie zostały obrane jako przedmiot pracy doktorskiej mgr inż. Paweł Irek. Ocena rozprawy Rozprawa podzielona została na trzynaście rozdziałów, obejmujących wstęp, analizę aktualnego stanu wiedzy dotyczącego badań penetracyjnych oraz ich podstaw teoretycznych, prezentację badań własnych oraz ich wyników, podsumowania oraz wniosków i wykazu cytowanej literatury. Rozprawa zawiera również streszczenia w języku polskim i angielskim, zestawienie zastosowanych oznaczeń i definicji wybranych terminów. Objętość rozprawy wynosi 112 stron zawierających 44 rysunki i 21 tablic. Wykaz cytowanej literatury obejmuje 103 pozycje. Nie zawarto w nim pozycji, których Doktorant byłby autorem lub współautorem. Cytowane materiały źródłowe dotyczą problematyki rozprawy i pochodzą w części z ostatnich piętnastu lat a częściowo mają charakter historyczny. W swych rozważaniach mgr inż. Paweł Irek koncentruje się na problematyce wpływu wybranych parametrów charakteryzujących materiał na czas wywoływania w badaniach penetracyjnych. W pracy doktorskiej Autor przeprowadza w różnorodnych warunkach liczne próby badań penetracyjnych pęknięć rzeczywistych i modelowych. 2

3 W pierwszej części rozprawy w rozdziałach 1, 2, 3 i 6 dotyczących przeglądu literatury Doktorant zwięźle charakteryzuje obszar zastosowań i możliwości badań penetracyjnych na tle badań innych nieniszczących. Dokonuje analizy stanu zagadnienia badań odnoszących się do podstaw fizycznych badań penetracyjnych, w której szczególną uwagę skupia na zagadnieniach adhezji w układzie penetrant materiał badany. W efekcie tej analizy stwierdza, że istniejące w literaturze odniesienia do fizykochemicznej strony badań penetracyjnych mają charakter fragmentaryczny a w szczególności nie wyjaśniają wpływu materiału badanego, chropowatości powierzchni pęknięcia i jego wielkości na oddziaływania penetrant materiał np. adhezję w układzie penetrant - materiał badany i w efekcie na czas wywoływania w badaniach penetracyjnych różnych materiałów. Wnioski wynikające z przeprowadzonej analizy stanu zagadnienia stanowią podstawę sformułowania w rozdziałach 6 i 7 celu pracy oraz zakresu badań i planu eksperymentu. Jako cel pracy Doktorant przyjął określenie wpływu rodzaju materiału (określonych w planie eksperymentu jako: czynnik związany z rodzajem materiału), chropowatości powierzchni oraz szerokości nieciągłości na czas wywoływania w badaniach penetracyjnych. Dotyczący analizy wpływu wybranych charakterystyk stali konstrukcyjnej (S355J2C+N), stopu aluminium (AlSi1MgMn), i niklu (Nickel 200) na czas wywoływania w badaniach penetracyjnych zakres pracy obejmował: - wykonanie złączy doczołowych metodą TIG i przetopień blach na podobieństwo próby Houldcraft a w celu wygenerowania pęknięć oraz badanie PT, - określenie szerokości i profilu chropowatości powierzchni pęknięć, - wytworzenie modeli pęknięć o założonej na podstawie wyników eksperymentu geometrii, - przeprowadzenie badania PT na modelach pęknięć zgodnie z planem eksperymentu, - opracowanie funkcji charakteryzującej wpływ czynniki materiałowych na czas wywoływania. Doktorant dla realizacji badań przyjął czynnikowy plan eksperymentu a do opracowania wyników badań zastosował narzędzia do planowania doświadczeń czynnikowych i analizy ich wyników programu STATISTICA. W realizacji i opracowaniu wyników badań Doktorant zastosował właściwie dobrane metody eksperymentalne stosowane obecnie w budowie i eksploatacji maszyn próby spawania, badania penetracyjne, mikroskopię optyczną stereoskopową, profilometrię oraz planowanie i statystyczne opracowanie eksperymentu. Efektem przeprowadzonych eksperymentów były wyniki szczegółowej analizy czasu wywoływania w badaniach penetracyjnych obejmujące: opracowanie oryginalnej metodyki analizy wpływu czynników związanych z rodzajem materiału na czas wywoływania w badaniach penetracyjnych, wykazanie istnienia zależności określającej wielkość czasu wywoływania, jako funkcji czynnika związanego z rodzajem materiału, chropowatości powierzchni i szerokości pęknięcia, zdefiniowanie postaci tej funkcji i potwierdzenie, że czas wywoływania wydłuża się ze wzrostem chropowatości powierzchni i szerokości pęknięcia 3

4 określenie czasu wywoływania dla trzech wybranych materiałów, zdefiniowanie czynników materiałowych, które wpływają na czas wywoływania oraz określenie wielkości tego wpływu, sformułowanie wskazań dotyczących czasu wywoływania przydatnych w praktyce przemysłowej i badawczej. Efektem przeprowadzonych eksperymentów jest osiągnięcie celów pracy i wykazanie słuszności sugerowanej w rozprawie tezy dotyczącej analizowanego problemu badawczego. Rozprawa mgr inż. Pawła Irek stanowi oryginalne opracowanie z zakresu rozwojowego i złożonego problemu metodyki analizy wyników eksperymentu z obszaru inżynierii spawania, jakim jest rzetelna analiza wyników badań penetracyjnych w ocenie jakości złączy spawanych. Przeprowadzone próby opisu związków czasu wywoływania z parametrami nieciągłości złącza spawanego wypełniają lukę w analizowanym obszarze badań nieniszczących. Rozprawa jako całość zasługuje na pozytywną ocenę, jednak w związku ze sposobem przeprowadzenia badań i przedstawienia niektórych treści może nasuwać uwagi lub pytania dotyczące niektórych jej fragmentów, np.: 1. W obszarze koncepcji rozprawy: - Zasadniczy inspiracja ruchu cieczy w badaniach penetracyjnych, w tym infiltracji szczeliny penetrantem i wypływanie penetrantu z nieciągłości do wywoływacza wywierają wynikające z napięć powierzchniowych odziaływania międzycząsteczkowe na granicy ciecz faza stała. Mierzalnymi w skali makroskopowej zjawiskami charakteryzującymi wpływ badanego materiału te procesy są: zwilżalność, kapilarność i rozpływność. Autor ograniczył się do opisu tych zjawisk w analizie literatury całkowicie pomijając je w eksperymencie. Ograniczył przez to możliwość bardziej wszechstronnej i obiektywnej oceny analizowanego w rozprawie problemu. 2. W obszarze koncepcji, wykonania i wyniku eksperymentu: - wartości czynnika związanego z rodzajem materiału zostały w eksperymencie dobrane na podstawie oceny czasu wywoływania w badaniach penetracyjnych pęknięć i otworów symulujących pęknięcia. Takie zdefiniowanie zmiennej niezależnej w planie czynnikowym eksperymentu wydaje się nieprawidłowe ponieważ posiada ona cechy zmiennej zależnej. 3. W obszarze redakcji rozprawy: - informacje zawarte w rozdziale 2 i 3 mają w dużym stopniu ogólnikowy, wręcz podręcznikowy charakter, zbyt słabo odnoszą się do istoty stanu zagadnienia związanego z tematem rozprawy. Niewielki związek z tematyką eksperymentu mają również treści zawarte w rozdziale 5. W pracy zabrakło rozdziału 4. - drobne błędy oraz nieścisłości językowe, terminologiczne i redakcyjne zaznaczyłem w manuskrypcie konstatując, że nie zmieniają istoty prezentowanych przez Doktoranta poglądów i interpretacji zjawisk. Przytoczone wyżej uwagi traktuję, jako dyskusję z Doktorantem lub sugestię odnośnie problemów do uwzględnienia w publikacjach i dalszych badaniach. Nie 4

5 zmieniają natomiast one mojej pozytywnej oceny całości rozprawy, którą podsumowuję we wniosku końcowym. Wniosek końcowy Na podstawie dokonanej oceny pracy doktorskiej mgr inż. Pawła Irek na temat Czynniki materiałowe a czas wywoływania w badaniach penetracyjnych złączy spawanych stwierdzam, że Doktorant wykazał się umiejętnością formułowania problemów naukowych oraz prowadzenia samodzielnej pracy badawcze na dobrym poziomie. Rozprawa stanowi szczegółowe, wartościowe, ambitne i rozwojowe opracowanie naukowe odnoszące się do analizowanej techniki badań nieniszczących złączy spawanych. Dotycząca podstaw metodyki eksperymentu z obszaru badań nieniszczących opiniowana rozprawa wypełnia w całości wymagania stawiane kandydatom do stopnia doktora nauk technicznych stawiane Ustawą o Stopniach i Tytule Naukowym oraz Stopniach i Tytule w Zakresie Sztuki z dnia 14 marca 2003 roku (Dz. U. Nr 65 poz. 595) z późniejszymi zmianami. Wobec wymienionych wyżej walorów rozprawy zwracam się z wnioskiem do Rady Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej o dopuszczenie jej do publicznej obrony. 5