Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie optycznego skanowania i badań metalograficznych

• Autorzy: Pachutko B. , Lulkiewicz J.

Warianty tytułu

EN

Wear analysis of die for forging of synchronizer rings based on optical scanning and metallographic examinations

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono wyniki optycznego skanowania matrycy do kucia pierścieni synchronizatora typu 682 oraz badań metalograficznych, które przeprowadzono po eksploatacji matrycy. Matrycę wytworzono i eksploatowano w Fabryce Armatur „Swarzędz” Sp. z o.o. Matrycę po ulepszeniu cieplnym azotowano gazowo metodą ZeroFlow w Politechnice Poznańskiej, w procesie dwustopniowym przy następujących parametrach: I stopień: 490°C, 1 h, Np=15 atm-1 II stopień: 550°C, 43,5 h, Np=0,3 atm-1/2. Warstwa azotowana charakteryzowała się twardością przy powierzchni ok. 1000 HV 0,1, grubością wynoszącą 0,25 mm i jedynie drobnymi wydzieleniami azotków żelaza w strefie azotowania wewnętrznego. Technologia azotowana metodą ZeroFlow miała być konkurencyjna do technologii azotowania jarzeniowego prowadzonego w temperaturze ok. 550°C w czasie 10 h pod względem braku występowania siatkowego układu wydzieleń fazy γ’ w strukturze strefy dyfuzyjnej α. We wcześniej prowadzonych badaniach zaobserwowano podatność warstwy azotowanej z siatkowym układem wydzieleń azotków żelaza do jej wykruszania podczas eksploatacji. Optyczne skanowanie matrycy wykonano po procesie azotowania i po eksploatacji matrycy. Planowano wykonanie 3000 sztuk pierścieni synchronizatora na badanej matrycy. Jednak po 2500 cyklach kucia pierścieni stwierdzono wyginanie się kolejnych pierścieni. Dlatego przeprowadzono badania metalograficzne na próbkach wyciętych z matrycy w celu wyjaśnienia przyczyny jej przedwczesnego zużycia. Największe zużycie materiału matrycy wystąpiło w obszarach promienia powierzchni kształtującej powierzchnię pierścienia synchronizatora i krawędzi otworu o średnicy ok. 104 mm. W tych obszarach zaobserwowano największe pęknięcia i największą redukcję grubości warstwy azotowanej.

EN

This publication presents the results of optical scanning of a 682-type die for forging of synchronizer rings and of metallographic examinations, which were performed after exploitation of the die. The die was manufactured and exploited at the Fabryka Armatur “Swarzędz” Sp. z o.o. After heat treatment, the die was subjected to ZeroFlow gas nitriding at the Poznań University of Technology, in a two-step process according to the following parameters: 1st step: 490°C, 1 h, Np=15 atm-1 2nd step: 550°C, 43.5 h, Np=0.3 atm-1/2. The nitrided layer was characterized by near-surface hardness of approx. 1000 HV 0.1, thickness amounting to 0.25 mm, and only fine precipitations of iron nitrides in the interior nitriding zone. ZeroFlow nitriding technology was to be competitive to ion nitriding conducted at a temperature of approx. 550°C over 10 h due 108 Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie... Pachutko Beata, Jarosław Lulkiewicz. 2016. „Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie optycznego skanowania i badań metalograficznych”. Obróbka Plastyczna Metali XXVII (2): 107–118. to the absence of a network of γ’-phase precipitations in the structure of the α diffusion zone. Susceptibility of nitrided layers with a network system of iron nitride precipitations to chipping during operation was observed in earlier studies. Optical scanning of the die was performed after the nitriding process and after exploitation of the die. It was planned to make 3000 synchronizer rings using the studied die. However, after 2500 ring forging cycles, bending of rings was observed. This is why metallographic examinations were performed on specimens cut out from the die in order to explain the causes of its premature wear-out. The greatest die wear occurred in areas of the radius of the surface forming the surface of the synchronizer ring and the edge of the hole with a diameter of approx. 104 mm. The largest cracks and greatest reduction of the nitrided layer were observed in these areas.

Słowa kluczowe

PL

skanowanie optyczne; zużycie powierzchni; azotowanie gazowe; matryca kuźnicza

EN

optical scanning; surface wear; gas nitriding; forging die

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 2
• Strony: 107--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pachutko B.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

autor

Lulkiewicz J.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Sekrecki M., P. Krawczyk P., A. Kopczyński. 2014. „Modelowanie synchronizatora do analizy warunków pracy i sterowania skrzynią biegów w układzie napędowym samochodu elektrycznego”. Logistyka 6: 9433–9440.
• [2] Pachutko B., J. Samolczyk, G. Meller. 2016. „Nieniszczące badania naprężeń własnych i grubości warstwy azotowanej w matrycy do kucia pierścieni synchronizatorów przed oraz po eksploatacji”. Obróbka Plastyczna Metali XXIV (1): 15–29.
• [3] Pachutko B., J. Samolczyk i in. 2004. Praca statutowa BB .901.30 – Badania technologii wytwarzania wyrobów metodami obróbki plastycznej oraz właściwości wyrobów i narzędzi do ich produkcji zadanie 03: Nieniszczące badania naprężeń własnych i grubości warstwy azotowanej w warstwie wierzchniej matryc do kucia synchronizatorów. Poznań: INOP. Praca niepublikowana.
• [4] Pachutko B., J. Samolczyk. 2016. “Non-destructive testing of internal stresses and examinations of surface structure and hardness of dies for forging synchronizer rings”. W mat. konf. Advanced Metal Forming Processes in Automotive Industry. AutoMetForm. The 5th International Lower Silesia – Saxony Conference Wrocław, 28–29 2016, 341-348. Wrocław: Politechnika Wrocławska.
• [5] Małdziński L. 2007. „Controlled nitriding using a ZeroFlow process”. Heat Treating Progress 7 (August): 53–55.
• [6] Małdziński L., M. Bazel, M. Korecki, A. Miliszewski, T. Przygoński. 2009. „Industrial experiences with controlled nitriding using a ZeroFlow method”. Heat Treating Progress 9 (4): 19–22.