Controlled cooling of drop forged microalloyed-steel automotive crankshaft

• Autorzy: Skubisz P. , Adrian H. , Sińczak J.

Warianty tytułu

PL

Kontrolowane chłodzenie odkuwek matrycowych wału korbowego do samochodu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Certain aspects of determination of continuous cooling conditions directly after forging and their applicability to industrial conditions are discussed. On example of high-pressure-pump crankshaft problems concerning realization of drop forging of microalloyed-steel forged shaft with thermomechanical treatment involving subsequent direct controlled cooling are presented. The paper is focused on determination of both forging conditions and subsequent cooling parameters, which in combination with modelling of precipitation kinetics in the analysed steel allowed accomplishment of required final mechanical properties of the forged part. For the determined conditions of thermomechanical treatment experimental trials in industrial conditions were carried out. Obtained in simulation pattern of continuous cooling was realized with a line consisting of six stages of controlled rate of stirred air flow. Satisfactory level of mechanical properties, exceeding minimum of the assumed requirements was reported, as well as uniform fine grained microstructure regardless of cross-sectional dimensions, meeting the requirements of automotive industry.

PL

Przedstawiono niektóre zagadnienia dotyczące doboru warunków kontrolowanego chłodzenia odkuwek matrycowych bezpośrednio po kuciu i ich stosowalności w warunkach przemysłowych. Na przykładzie odkuwki wału korbowego pompy wysokociśnieniowej samochodu osobowego przedstawiono próbę zastosowania obróbki cieplnoplastycznej z uwzględnieniem warunków technologicznych jej realizacji dla odkuwek ze stali z mikrododatkami. W pracy skupiono się na określeniu zarówno warunków kucia matrycowego, jak równiez parametrów bezpośredniego chłodzenia z temperatury kucia, co w połączeniu z modelowaniem kinetyki wydzielania pozwoliło na uzyskanie założonych finalnych własności mechanicznych odkuwki. Dla określonych drogą modelowania numerycznego warunków obróbki cieplnoplastycznej przeprowadzono weryfikację doświadczalną w warunkach przemysłowych, przy wykorzystaniu specjalnej linii do ciagłego chłodzenia, składającej się z kilku stref chłodzenia z kontrolowaną szybkością. Wykonane próby przemysłowe zapewniły uzyskanie wymaganego poziomu własności mechanicznych i plastycznych odkuwki, a tym samym potwierdziły zasadność przyjętych warunków technologicznych.

Słowa kluczowe

EN

thermomechanical treatment; controlled cooling; drop forging; mechanical properties; numerical modelling; hardness; ductility

PL

obróbka cieplno-plastyczna; kontrolowane chłodzenie; odkuwka matrycowa; właściwości mechaniczne; modelowanie numeryczne; twardość; ciągliwość

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 1
• Strony: 93--107
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skubisz P.

autor

Adrian H.

autor

Sińczak J.

• Faculty of Metals Engineering and Computer Science for Industry, Agh - University of Science and Technology, 30-059 Kraków, 30 Mickiewicza AV., Poland

Bibliografia

• [1] J. Adamczyk, Inżynieria wyrobów kutych ze stali konstrukcyjnych mikrostopowych. Hutnik-Wiadomosci Hutnicze. 11, 529-538 (1999).
• [2] A. B. Cota, F. E. G. Oliveira, A. L. Barbosa [et al.], Microstructure and Mechanical Properties of a Microalloyed Steel After Thermal Treatments. Materials Research 6, 2, 116-121 (2003).
• [3] K. W. Wegner, Werkstoffentwicklung fur Schmiedeteile im Automobilbau. ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 100, 12, 918-927 (1998).
• [4] J. Kneller [et al.], Steel’s Technical and Economical Progress in the Production of Lighter and Smaller Engine Components. American Iron and Steel Institute, 25 (2003).
• [5] V. Ollilainen, W. Kasprzak, L. Holappa, The effect of silicon, vanadium and nitrogen on the microstructure and hardness of air cooled medium carbon low alloy steels. Journal of Materials Processing Technology, 134, 405-412 (2003).
• [6] D. K. Matlock, G. Krauss, J.G. Speer, Microstructure and properties of direct-cooled microalloy forming steels. Journal of Materials Processing Technology 117, 324-328 (2001).
• [7] A. Niechajowicz, A. Tobota, Warm deformation of carbon steel. Journal of Materials Processing Technology 106, 123-130 (2000).
• [8] M. Jahazi, B. Eghbali, The influence of hot forging conditions on the microstructure and mechanical properties of two microalloyed steels. Journal of Materials Processing Technology 113, 594-598 (2001).
• [9] J. Sinczak, A. Łukaszek-Sołek, P. Skubisz, S. Bednarek, Kucie matrycowe odkuwki kołnierza z zastosowaniem obróbki cieplnoplastycznej. Hutnik - Wiadomosci Hutnicze 3, 187-191 (2007).
• [10] B. K. Panigrahi, Bull. Mater. Sci. 24, 4, 361-371 August 2001.
• [11] T. Gladman, The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels, The Institute of Materials, 1997.
• [12] H. Adrian, Materials Science and Technology 8, 406-420 (1992).
• [13] H. Adrian, Proceedings of the International Conference ”Microalloying’95”, ed. by M. Korchynsky, A. J. DeArdo, P. Repas i G. Tither, Pittsburgh, 285-307 (1995).
• [14] H. Adrian, Thermodynamic model for precipitation of carbonitrides in HSLA steels with an application to hardenability investigations, Ed. AGH, Kraków, 1995 (in Polish).
• [15] P. Grieveson, Proc.Brit.Ceram. Soc. 8, 137 (1967).
• [16] C. Wagner, Thermodynamics of alloys, 1952, Reading, MA Addison-Wesley.
• [17] K. Narita, Physical Chemistry of the Groups IVa (Ti,Zt), Va (V,Nb,Ta), Trans ISIJ 15, 145-152 (1975).
• [18] K. Chakraborty, A. B. Chattopadhyay, A. K. Chakrabarti, A study on the grindability of niobum microalloyed forging quality HSLA steels. Journal of Materials Processing Technology 141, 404-410 (2003).
• [19] R. Kuziak, T. Bold, Y. W. Cheng, Mictrostructure Control of Ferrite-Pearlite High Strength Low Alloy Steel Microalloy Additions. Journal of Materials Processing Technology 53, 255-262 (1995).