Analiza naprężeń w warstwie wierzchniej odlewów staliwnych

• Autorzy: Kokosza A. , Pacyna J.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2016.03

Warianty tytułu

EN

Stress analysis in the surface layer of steel castings

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono analizę wyników pomiarów naprężeń na dostarczonych do badań trzech odlewach laboratoryjnych ze staliwa stopowego – ledeburytycznego, które wytworzono według różnych technologii. Odlew pierwszy został wykonany w sposób tradycyjny z wykorzystaniem metody odlewania przez nadlew do formy z masy bentonitowej. W trakcie wytwarzania drugiego odlewu, po zalaniu formy, zastosowano dodatkowo proces wibrowania, którego celem było zminimalizowanie naprężeń odlewniczych. Proces wytwarzania trzeciego odlewu został natomiast poszerzony o dodatkową obróbkę metalurgiczną ciekłego metalu, która polegała na jego odtlenianiu za pomocą CaSi (0,1% wag.), modyfikowaniu przy użyciu modyfikatora złożonego Reseed® (0,1% wag.) i argonowaniu. Do badań wykorzystano metodę pomiaru naprężeń, wykorzystującą tzw. efekt szumów magnetycznych Barkhausena. Stwierdzono, że zastosowanie procesu wibrowania formy bezpośrednio po jej zalaniu, nie przyniosło oczekiwanego rezultatu w postaci obniżenia poziomu naprężeń. Dopiero zastosowanie dodatkowej obróbki wibracyjnej oraz wyżarzania odprężającego na surowych odlewach pierwszym i drugim przyczyniło się do nieznacznego obniżenia naprężeń w ich warstwie wierzchniej. Bardzo korzystne okazało się natomiast zastosowanie dodatkowej obróbki metalurgicznej ciekłego metalu, które przyczyniło się do wyraźnego obniżenia poziomu naprężeń w warstwie wierzchniej odlewu.

EN

Stress measurements were taken on three castings made on the laboratory scale by different technologies from ledeburite alloy steel; the obtained results were subjected to a detailed analysis. The first casting was made by a conventional technique, i.e. by pouring metal through the riser into a bentonite sand mould. In the case of the second casting, the mould pouring process was additionally assisted by vibrations applied in order to reduce to a minimum the stresses formed in the casting. The process of making the third casting included a metallurgical treatment of molten metal, which comprised deoxidation using CaSi (0.1 wt. %), inoculation with a complex Reseed® inoculant (0.1 wt. %) and argon blowing of the melt. Stresses were measured by a magnetic method based on the Barkhausen noise effect. It has been found that mould vibrating immediately after pouring did not yield the expected result of stress level reduction. Only the additional vibration treatment and stress relief annealing conducted on raw castings 1 and 2 slightly reduced the stress level in the surface layer of these castings. On the other hand, very satisfactory results were obtained with the secondary metallurgical treatment of molten metal. This treatment has contributed to a very significant stress reduction in the surface layer of the examined castings.

Słowa kluczowe

PL

stan naprężeń; metoda szumów Barkhausena; odprężanie; staliwo stopowe; warstwa wierzchnia

EN

stress state; Barkhausen noise method; stress relief annealing; cast alloy steel; surface layer

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 56, no. 1
• Strony: 17--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kokosza A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Pacyna J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Pacyna J., J. Krawczyk, A. Kokosza. 2001. Struktura i własności walców staliwnych – kierunki rozwoju. W Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek SA „Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła–Malinka, 21−23.02.2001, 169−177.
• 2. Pacyna J., J. Krawczyk, A. Kokosza, G. Mikulski, P. Grodowski. 2005. Staliwa na walce hutnicze – modyfikacja własności. W Materiały X Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek S.A. „Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła, kwiecień 2005, Materiały Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Seria: Metalurgia, nr 45, 80−87.
• 3. Pacyna J., A. Kokosza, E. Rożniata. 2006. Struktura i własności staliwa G165SiCrNiMo6-3-3-4 na wielkogabarytowe walce hutnicze. W Materiały XI Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek sp. z o.o. „Tendencje i kierunki rozwoju produkcji walców”, Ustroń–Jaszowiec, marzec 2006, 113−122.
• 4. Krawczyk J., E. Rożniata. 2006. „Kształtowanie mikrostruktury i własności staliw nadeutektoidalnych”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 73 (4) : 170−177.
• 5. Krawczyk J., J. Pacyna, A. Kokosza. 2004. Fracture toughness of cast materials for mill rolls. W Proceedings of 6th International Conference for Mesomechanics, Multiscaling in Applied Science and Emerging Technology, Fundamentals and Applications in Mesomechanics, Greece, Patras 31.05−4.06.2004, 203−207.
• 6. Głownia J. 1987. Rola segregacji w procesie pękania walców lanych. W Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej „Produkcja walców odlewanych i kutych oraz ich eksploatacja w walcowniach”, Kraków–Koninki, październik 1987, Zeszyty Naukowe AGH, Metalurgia i Odlewnictwo 111 (1163) : 215−223.
• 7. Pacyna J., J. Krawczyk, A. Kokosza, A. Szczygieł, D. Latała. 2001. Mechanizm zużywania się staliwnych walców bruzdowych. W Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek SA „Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła–Malinka, 21−23.02.2001, 148−156.
• 8. Tiitto K. 1985. Measuring Stresses in Rolls by Magnetoelastic Method. W Proceedings of 27th Mechanical Working and Steel Processing Conference, Cleveland, Ohio, October 1985, 27−29, 273−279.
• 9. Hosseinzadeh F., D. J. Smith, C. E. Truman. 2009. “Trough thickness residua stresses in large rolls and sleeves for metal working industry”. Materials Science and Technology 25 (7) : 862−873.
• 10. Tiitto K. 1989. “Use of Barkhausen Effect in Testing for Residual Stresses and Material Defects”. Non-Destructive Testing – Australia 26 (2) : 36−41.
• 11. Kokosza A., J. Pacyna. 1997. „Kontrola naprężeń w warstwie wierzchniej walców oporowych wykonana metodą pomiaru szumów magnetycznych Barkhausena”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 64 (9) : 383−386.
• 12. Pacyna J., A. Kokosza, A. Wojtas. 1999. “Residual stress measurement in steel mill rolls using magnetic Barkhausen noise analysis”. NDT.net (Czasopismo elektroniczne) 4 (8), pobrane z: http://www.ndt.net/article/v04n08/wojtas/wojtas.htm [dostęp:16.03.2010].
• 13. Szymański W., M. Lech-Grega, M. Gawlik, A. Kokosza, A. Chochorowski. 2015. “Measurement of residual stresses in hot-rolled steel sheets for laser cutting”. Computer Methods in Materials Science 15 (1) : 251−257.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.