Zastosowanie formowania bezciśnieniowego proszków do wytwarzania odpornych na zużycie warstw powierzchniowych

• Autorzy: Matula G. , Gołombek K.

Warianty tytułu

EN

Application of powder pressureless forming for manufacturing of wear resistant surface layer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było opracowanie materiałów narzędziowych będących wynikiem koncepcji połączenia inżynierii powierzchni jako dziedziny wiedzy i technologii jaką jest metalurgia proszków. Wynikiem tego są wytworzone materiały o gradientowych, węglikostalowych warstwach powierzchniowych na podłożu stalowym, łączące wykluczające się własności mechaniczne, takie jak duża twardość warstwy powierzchniowej i ciągliwość narzędzia. Do wytworzenia materiałów zastosowano techniki formowania proszków, z których autorska metoda formowania bezciśnieniowgo jest najlepsza ze względu na własności gotowego narzędzia. Opracowanie i zastosowanie nowej technologii formownia bezciśnieniowego jest możliwe dzięki wyjaśnieniu wpływu polimerowego lepiszcza stosowanego w nowoczesnych metodach formowania proszków oraz węgla pochodzącego z jego degradacji na aktywację procesu spiekania. Możliwość zastosowania nowoczesnych technik formowania proszków, w szczególności techniki formowania bezciśnieniowego powłok, została oceniona na podstawie analizy kompleksowych badań, począwszy od doboru składników, warunków homogenizacji mieszaniny, formowania i degradacji lepiszcza, a także przemian strukturalnych podczas spiekania oraz obróbki cieplnej. Przewiduje się, że opracowane i wytworzone materiały narzędziowe nowej generacji wypełnią lukę pod względem własności mechanicznych pomiędzy relatywnie ciągliwymi stalami szybkotnącymi i kruchymi węglikami spiekanymi. Nowo opracowana metoda może być wykorzystana w warunkach produkcji masowej lub jednostkowej, pozwalającej na przykład na regenerację zużytych powierzchni kosztownych narzędzi. Możliwości aplikacyjne technik formowania proszków do wytwarzania materiałów lub jedynie węglikostalowych warstw powierzchniowych o strukturze gradientowej są szersze niż tylko do materiałów narzędziowych. Otrzymane rozwiązania mogą mieć również zastosowanie w odniesieniu do elementów maszyn i urządzeń pracujących w warunkach zużycia ściernego.

EN

The goal of this investigations was development of the tool materials being the outcome of the concept of merging the surface engineering as the domain of knowledge with technology which is the powder metallurgy. The result are the fabricated materials with the gradient, cermet surface layers on steel substrate, combining the mutually exclusive mechanical properties like the high surface hardness and ductility of a tool. The powder forming techniques were used for fabrication of the materials, out from which the authorial pressureless forming method is the best one, owing to properties of the completed tool. Development and implementation of the new pressureless forming method is possible thanks to elucidation of the effect of the polymer binding agent used in the contemporary powder forming methods and carbon from its degradation on activation of the sintering process. Feasibility of employing the modern powder forming methods, and especially of the pressureless coatings forming technique, was assessed based on analysis of the complex technological tests, including selection of components, conditions of mix homogenisation conditions, forming, and binding agent degradation, and also investigation of the structural transformations during sintering and heat treatment. It is anticipated that the worked out and fabricated tool materials of the new generation will fill a gap in respect of the mechanical properties between the relatively ductile high-speed steels and the brittle sintered carbides. The newly developed method may be used in the mass- or piece production conditions making, e.g., regeneration possible of the costly tools’ surfaces. The application potential of the powders forming techniques for constituting materials or only cermet surface layers with the gradient structure seems to be more extensive than for the tool materials alone. The solutions obtained may also find applications for elements of machines and equipment operated in the abrasion wear conditions.

Słowa kluczowe

PL

formowanie bezciśnieniowe; proszek; spiekanie; materiały narzędziowe; warstwy powierzchniowe

EN

pressureless forming; powder; sintering; tool materials; surface layers

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 752--755
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matula G.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska w Gliwicach

autor

Gołombek K.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska w Gliwicach

Bibliografia

• [1] Kawasaki A., Watanbe R.: Concept and P/M fabrication of functionally gradient materials. Ceramic International 23 (1997) 73÷83.
• [2] Dobrzański L. A., Gołombek K., Mikuła J., Pakuła D.: Multilayer and gradient PVD coatings on the sintered tool materials. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 31/2 (2008) 170÷190.
• [3] Dobrzański L. A., Kwaśny W., Dołżańska B., Śliwa A., Gołombek K., Nowak G.: The computer simulation of internal stresses of tool gradient materials reinforced with the WC-Co. Archives of Materials Science and Engineering 57/1 (2012) 38÷44.
• [4] Pampuch R.: Funkcjonalne materiały ceramiczne. Kompozyty 4/12 (2004) 345÷350.