Purpose: The subject of the research and investigation is a new ceramic foundry composite based on a spherical form of aluminium oxide. It is intended to limit the occurrence of technological problems related to the appropriate selection of auxiliary refractory materials, such as cracking, high heat capacity and variable coefficient of thermal expansion. Design/methodology/approach: A composite ceramic material with the spherical form of aluminium oxide included allows to reduce mass and stabilize characteristics of dimensional changes as a function of temperature in auxiliary panels in high-temperature firing processes with typical manufacturing process of the ceramics, which is gravity casting, drying and high-temperature firing. Findings: The study showed that the quantitative share of the spherical form of Al2O3 in the volume of ceramic material has a major impact on its properties. An increased share of spheres translates into greater material porosity and lower matrix density but also, by reducing the cross-section, into decreased strength properties. In the case of the developed ceramic material, there is no visible trend of a decrease in the coefficient of thermal expansion with increasing temperature, which is the case with traditional ceramic materials. Research limitations/implications: The strength of presented composite isn’t good and constitutes a further direction of research and development of the material. Practical implications: Although decreased strength properties, the composite with no visible trend of a decrease in the coefficient of thermal expansion with increasing temperature could be used as panels in high-temperature firing processes. Originality/value: New ceramic foundry composite based on a spherical form of aluminium oxide for auxiliary panels in high temperature processes.
This article presents the research results on impact of the method of polycrystalline graphene layers separation from the growth substrate on the obtained carbon material quality. The studies were carried out on graphene sheets obtained by metallurgical method on a liquid metal substrate (HSMG® graphene). The graphene was separated using chemical etching method or the electrochemical delamination method, by separating by means of electrolysis. During electrolysis, hydrogen is emitted on a graphene-covered of cathode (metal growth substrate) as a result of the voltage applied. The graphene layer breaks away from metallic substrate by gas accumulation between them. The results from these separation processes were evaluated by means of different tools, such as SEM, TEM and AFM microscopy as well as Raman Spectroscopy. In summary, the majority of analyses indicate that the graphene obtained as a result of hydrogen delamination possesses higher purity, smaller size and number of defects, its surface is smooth and less developed after the transfer process to the target substrate.
The article presents the results of studies on the efficacy of water desalination (i.e. Elimination of NaCl ions from the solution) using graphene-polyamide composite membranes. The membranę used for filtration consists of a monolayer of polycrystalline graphene on a porous polyamide carrier support (nylon 66). The degree of desalination for an aqueous NaCl solution percolated through the membrane was 18%. In the future this type of membrane may replace the currently used reverse osmosis membranes.
This paper presents the influence of abrasive blasting of various grain sizes and types, electro-etching and heating in an argon-hydrogen atmosphere on the wettability and free surface energy of samples prepared steel strips. The choice of treatments was dictated by the surface preparation for hot-dip zinc-coating. It was shown that the surface abrasive that was blasted with silicon carbide by a 0.300-0.250 mm grain is of a hydrophobic nature. The surface electroetched at room temperature is at the edge of hydrophobicity and hydrophilicity. In contrast, the surfaces treated in the argon-hydrogen atmosphere may be considered to be hydrophilic. In summary, it can be concluded that the suitable choice of treatment has a favourable influence on the adhesive properties of the treated steel substrates, which should result in a solid and strong steel-zinc coating joint.
PL
Właściwe przygotowanie powierzchni dla procesu cynkowania ogniowego stanowi kluczowe zagadnienie poprawności i jakości wykonania tego procesu. Poza czystością powierzchni oraz stopniem jej rozwinięcia jest ważne określenie stopnia jej zwilżalności, co wpływa na jakość wytworzonych powłok cynkowych. W pracy przedstawiono wpływ obróbki strumieniowo-ściernej o różnej wielkości i rodzaju ziarna, elektro-trawienia i wygrzewania w atmosferze argon–wodór na zwilżalność i swobodną energię powierzchni próbek. Wybór sposobów obróbki był podyktowany przygotowaniem powierzchni pod cynkowanie ogniowe.
Niniejsza praca powstała w ramach realizacji projektu badawczego mającego na celu opracowanie i wdrożenie technologii recyklingu poprodukcyjnych odpadów taśmy stalowej. W ramach prowadzonych prac wykonano procesy oczyszczania blach metodami obróbki strumieniowo-ściernej, a następnie tak oczyszczone blachy poddawano procesowi walcowania. Po procesie walcowania nakładano, metodą zanurzeniową, powłokę cynkową. W pracy przedstawiono wpływ gniotu podczas obróbki plastycznej na zwilżanie powierzchni blach stalowych ciekłym cynkiem. Badaniom poddano blachy obrobione ścierniwem Al2O3, które zostały potem poddane walcowaniu z różnymi gniotami (20, 40, 60 i 80%). Na tak przygotowanych próbkach przeprowadzono badania na specjalnie zaprojektowanym stanowisku dynamiki zwilżania metodą meniskograficzną umożliwiającą wykonanie kompleksowych badań własności dynamicznych powierzchni – napięcia powierzchniowego oraz zwilżalności. Z przeprowadzonych badań wynika, że najlepsza zwilżalność osiągana jest dla próbek o gniocie 20%, dla których graniczny kąt zwilżania wynosi ok. 60°. Im większy gniot, tym gorsza zwilżalność blach stalowych ciekłym cynkiem. Można zauważyć, że jeszcze tylko dla próbki z gniotem 40% zarejestrowano kąt zwilżania poniżej 90° (wynosił on około 80°). Można powiedzieć, że tylko te próbki były zwilżane ciekłym cynkiem. Dla pozostałych dwóch zarejestrowane wartości kąta zwilżania były znacznie powyżej 90° przyjętych, jako granica przejścia z braku zwilżania do zwilżania. Reasumując uzyskane wyniki badań, można stwierdzić, że zwiększenie stopnia zgniotu podczas procesu walcowania zmniejsza zwilżalność obrobionej powierzchni ciekłym cynkiem.
EN
This paper was elaborated within a research project aiming at the development and implementation of a recycling technology for post-production steel sheet waste. In the research, processes of sheet cleaning were performed by vapour blasting treatment methods. Next, the sheets cleaned in this way underwent rolling. After the rolling process, a zinc coating was applied by means of the wetting balance method. The study presents the effect of the draft during plastic treatment on the wetting on the surface of steel sheets by liquid zinc. The tests were conducted on sheets treated with an Al2O3 abrasive material, which then underwent rolling with different drafts (20, 40, 60 and 80%). The samples prepared in this way were examined on a specially designed test station for the wetting dynamics by the meniscographic method, which enables complex examinations of the dynamic properties of the surface – surface tension and wettability. The performed investigations demonstrated that the best wettability is obtained for the samples with the 20% draft, for which the contact angle equals about 60°. The higher the draft, the worse the wettability of the sheets by liquid steel zinc. One can notice that the sample with the 40% draft was only one more to exhibit the wetting angle below 90° (it equaled about 80°). One can say that only these samples were wetted by the liquid zinc. For the remaining two, the recorded wetting angle values were much above 90°, which was assumed as the boundary of transfer from no wettability to wettability. To sum up, the obtained results demonstrate that the increase of the draft degree during the rolling process decreases the wettability of the treated surface by liquid zinc.
This paper presents a comparison of the deformations and residual stresses in gear wheels after vacuum carburizing process with quenching in high-pressure nitrogen and oil. The comparison was made on a medium-sized gear wheels, made of AMS6265 (AISI 9310) steel. This steel is applied in the aerospace industry for gears. The study has provided grounds for an assessment of the effect of the method of quenching on the size of deformations. Compared to oil quenching, high-pressure gas quenching following vacuum carburizing resulted in more uniform and smaller deformations.
In this work, the growth mechanisms of chemical vapor deposited and metallurgical graphene and their selected mechanical and electrical properties were investigated. The study revealed the influence of the growth mechanisms on monoand poly-crystalline nanostructures of synthesized graphene monolayers. The structure of flake boundaries greatly affects both the mechanical and electrical properties. The key factors are overlapping of the graphene flakes, their degree of mismatch and the presence of π type bonds. All of these issues should be taken into account when developing industrially scaled technologies for graphene manufacturing.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań mechanizmów wzrostu oraz wybranych właściwości mechanicznych i elektrycznych grafenu chemicznie osadzanego z fazy gazowej oraz grafenu metalurgicznego. Badania wykazały wpływ mechanizmów wzrostu na mono- i polikrystaliczne nanostruktury syntetyzowanych monowarstw grafenu. Struktura granic płatków grafenu znacząco wpływa zarówno na właściwości mechaniczne jak i elektryczne. Kluczowymi czynnikami są: nakładanie się płatków grafenu, stopień ich niedopasowania oraz obecność wiązań typu π. Wszystkie te aspekty powinny być brane pod uwagę przy opracowywaniu technologii produkcji grafenu na skalę przemysłową.
W artykule przedstawiono porównanie wielkości naprężeń i odkształceń nawęglanej niskociśnieniowo stali 16MnCr5 hartowanej w gazie pod wysokim ciśnieniem (azot) i w oleju. Porównania dokonano na bazie detalu jakim było średniej wielkości koło zębate. Wykonano pomiary geometryczne bicia promieniowego na średnicy podziałowej koła przed i po obróbce cieplnej. Na podstawie tych wyników badań oceniono wpływ sposobu hartowania na stopień odkształcenia.
EN
Measurements of radial run-out on the wheel pitch circle before and after heat treatment were made.The review of the influence of the quenching method on the distortion level was elaborated on the base of the research data.
W artykule przedstawiono nową kompozycję warstw hybrydowych z przeznaczeniem do regeneracji części maszyn. Wytworzona warstwa hybrydowa jest zbudowana z napoiny wykonanej ze stali 17CrNi6-6, którą poddano nawęglaniu niskociśnieniowemu, a następnie zastosowano proces azotonasiarczania gazowego. W publikacji przedstawiono badania morfologii wytworzonej warstwy hybrydowej oraz dokonano oceny jej właściwości mechanicznych i odporności na zużycie.
EN
This paper presents a new hybrid layer composition intended to regenerate machine parts. This hybrid layer is composed of a weld overlay made of steel 17CrNi6-6, which was subjected to low pressure carburizing followed by gas sulfonitriding process. The paper presents the morphology of formed hybrid layer and assessment of its mechanical properties and wear resistance.
W artykule przedstawiono zagadnienie wymiany ciepła pomiędzy stalowym wsadem poddanym uprzednio obróbce cieplno-chemicznej (nawęglanie próżniowe) a przepływającym gazem pod wysokim ciśnieniem. Problem naukowy rozwiązano wykorzystując stworzony w środowisku Delphi, specjalnie dla tego typu zagadnień, zewnętrzny program nadrzędny, umożliwiający połączenie oprogramowania opartego na metodzie objętości skończonej - ANSYS CFX 12.0 i metodzie elementów skończonych - ANSYS 12.0. Do programu zaimplementowane zostały dwa modele: przepływowy i termiczny. Stworzony program pozwala na analizę tempa chłodzenia w każdym punkcie objętości i optymalizację procesu chłodzenia z intensywnie i turbulentnie przepływającym gazem. Dla poprawnego zdefiniowania i modelowania zjawiska wymiany ciepła pomiędzy wsadem a medium chłodzącym stworzono bazę danych materiałowych, obejmującą wielkości fizyczne pozwalające stworzyć model numeryczny uwzględniający przemiany fazowe z tzw. ciepłem utajonym oraz wpływ szybkości chłodzenia na zmiany zachodzące w strukturze detalu. Przy tworzeniu baz materiałowych posłużono się programem JMatPro.
EN
The following work presents the issue of heat transfer between the steel charge after vacuum carburizing process and gas which intensively flows through. The external managing program has been created in Delphi environment to solve the scientific research problem, which connect the Finite Volume Method - ANSYS CFX 12.0 with Finite Element Method - ANSYS 12.0. To the program there were implemented two models: flow and thermal. Created program allows to analyze cooling rate at each point of the volume and optimize the cooling process with gas intensively and turbulently flowing through. For the correct definition and modeling of the phenomenon of the heat transfer between the steel charge and cooling gas, the database of material properties was created, which includes physical quantities that allow to create a numerical model taking into account the so-called phase transitions with latent heat and the influence of the cooling rate to changes in the structure of the detail. Thanks to JMatPro4 program, the application of different material properties database of material properties could be applied.
W pracy przedstawiono etapy tworzenia oraz założenia do analizy wymiany ciepła w procesie chłodzenia w przemysłowej instalacji jednokomorowej. Do poszczególnych kroków tworzenia modelu zjawiska wchodzą: dyskretyzacja modelu, definicja warunków początkowych i brzegowych, obliczenia i przetwarzanie wyników z uwzględnieniem specyfiki programu ANSYS CFX, wykorzystującego numeryczną mechanikę płynów (ang. Computation Fluid Dynamics, CFD), bazującą na metodzie objętości skończonej (ang. Finite Volume Method, FVM).
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące opracowania technologii wytwarzania mieszanki nawęglającej o składzie 40% acetylenu, 40% etylenu oraz 20% wodoru. Analizie poddano wpływ temperatury, czasu oraz udziału substratów na skład wytwarzanej mieszanki oraz właściwości katalizatora. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że istnieje możliwość wytwarzania mieszanki nawęglającej bezpośrednio w trakcie procesu nawęglania pod obniżonym ciśnieniem. Zastosowanie opracowanego rozwiązania w piecach do nawęglania pod obniżonym ciśnieniem przyczyni się do obniżenia kosztu obróbki jednostkowej detali.
EN
In this article technology of on-line carburizing gas mixture synthesis composed of 40% acetylene, 40% ethylene and 20% hydrogen is described. Influence of temperature, time and substrates fractions on product composition and catalyst were taken into consideration. In the present study it was demonstrated that it is possible to produce on-line carburizing atmosphere for low pressure carburizing process. Application of worked out technology cause to cost decrease of elementary treatment of elements mainly in Asian countries.
Technologie duplexowe są obecnie jednym z głównych nurtów rozwoju inżynierii materiałowej. Praca ukazuje możliwości znacznego ograniczenia tarcia i zużycia uszlachetnionych przez azotowanie oraz azotonasiarczanie stali szybkotnącej przez dodatkowe pokrycie powierzchni niskotarciową powłoką na bazie dwusiarczku molibdenu. Powłoki na bazie MoS2 z dodatkiem tytanu i wolframu osadzono na podłożach ze spiekanej stali szybkotnącej Vanadis 23, wykorzystując rozpylanie magnetronowe. Głównym celem badań było zmniejszenie współczynnika tarcia oraz zużycia azotowanych i azotonasiarczanych stali szybkotnących w warunkach tarcia suchego. Dla porównania powłoki osadzono również na podłożach nieazotowanych. Wykonano badania morfologii powierzchni, składu chemicznego oraz fazowego, mikrotwardości, adhezji powłoki do stalowego podłoża oraz przeprowadzono próby tarcia suchego w układzie pin-on-disc. Dla podłoży azotowanych i azotonasiarczanych wykonano do- datkowo profile mikrotwardości na przekroju poprzecznym. Porównano zachowanie się powłoki w warunkach tarcia suchego na podłożu obrobionym cieplnie, azotowanym próżniowo oraz azotonasiarczanym. Dzięki zastosowaniu powłoki niskotarciowej MoS2(Ti, W) osiągnięto obniżenie wspołczynnika tarcia suchego do wartości poniżej 0,1.
EN
Duplex technology is nowadays one of main streams of development of surface science and engineering. The work emerge the possibilities of considerable limitation of dry friction and wear of nitrided and sulfonitrided high speed steel due to additional low friction coating deposition. The MoS2-based coatings with titanium and tungsten admixture were deposited by means of magnetron sputtering onto Vanadis 23 HSS steel. The coatings were deposited also onto non-nitrided substrates. Main aim of the work was to perform dry friction tests in 'pin-on disc' geometry in order to find out if nitriding or sulfonitriding of high speed steel can improve good lubricating properties of MoS2(Ti, W) low friction coatings. Other investigations, such as, for example, coatings surface morphology, chemical and phase composition, microhardness, coatings' adhesion to the steel substrates have been performed as well. Moreover, for nitrided and sulfonitrided steel substrates microhardness distribution in a cross-section have been made. Dry wear and friction coefficients were determined and compared for substrates in different state of treatment (nitrided, sulfonitrided and non-nitrided) with and without the MoS2(Ti, W) low friction coatings. As a result, a significant decrease of wear coefficient during dry friction was achieved. Also, dry friction coefficient was lowered to a value below 0.1.
Omówiona w niniejszej pracy aplikacja SimHardR stanowi propozycję dla nowoczesnych instalacji realizujących obróbkę cieplną, gdzie wymagane jest uzyskanie ściśle określonych właściwości po obróbce cieplnej. Możliwość projektowania właściwości mechanicznych warstwy wierzchniej po procesie, z jednoczesnym uwzględnieniem charakterystycznych miejsc geometrii detalu, stanowi kolejny ważny krok naprzód w etapach opracowania kompletnego rozwiązania, będącego częścią kompleksowej technologii nawęglania próżniowego FineCarbR. W pracy omówiono możliwości modułu SimHardR w projektowaniu procesów nawęglania dla elementów uzębionych lub o rozwiniętej powierzchni, gdzie wpływ krzywizny powierzchni ma niebagatelne znaczenie na uzyskiwane wyniki obróbki cieplnej.
EN
Discussed, in this paper, SimHardR module is a proposition for modern installations realizing heat treatment processes, in which sharply indicated properties of charge after treatment are highly required. The possibilities of designing surface layer mechanical properties, including characteristic points of geometry, is next, important step to develop complete solution being the part of complex vacuum carburizing FineCarbR technology. The SimHardR module functionality is showed in the paper, in which the influence of curvature of toothed elements is important in calculating proper values of mechanical properties during heat treatment.
W artykule przedstawiono wyniki badań azotowania pod obniżonym ciśnieniem stopu gamma TiAl, prowadzonego w uniwersalnym piecu próżniowym VPT-4022/24. Badaniu poddano wpływ parametrów azotowania na strukturę, morfologię oraz grubość wytworzonej warstwy. Dodatkowo przeprowadzono analizę składów fazowych, a także nanotwardości wytworzonych warstw. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że azotowanie próżniowe realizowane w jednokomorowej instalacji uniwersalnej pozwala na modyfikację warstwy wierzchniej stopu gamma TiAl przez wytworzenie twardych, odpornych na ścieranie struktur azotowych oraz roztworu stałego w strukturze gamma-TiAl. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, iż proces azotowania przy obniżonym ciśnieniu, w odniesieniu do stopów tytanu, może być atrakcyjną alternatywą dla takich procesów, jak azotowanie w wyładowaniu o częstotliwości radiowej czy azotowanie za pomocą lasera diodowego, szczególnie przy obróbce detali o większych przekrojach.
EN
The research results of vacuum nitriding of gamma TiAl alloy in universal vacuum furnace VPT 4022/24 have been presented in this paper. Influence of nitriding parameters on structure, morphology and thickness of created layer was examined, additionally the analysis of phase composition and nanohardness has been obtained. On the basis of received results found, there is possibility to modify surface layer of gamma TiAl alloy in universal, one chamber vacuum installation by vacuum nitriding, where, during process, hard, abrasion resistant nitrogen compounds and nitrogen solid solutions in y-TiAl are created. Obtained results allow to state that vacuum nitriding process related to titanium alloys can be attractive alternative to radio frequency nitriding, diode laser nitriding, especially in treating details with larger transverse cross-sections.
W pracy przedstawiono wyniki badań grubości warstw nawęglonych po hartowaniu gazowym oparte na rzeczywistych procesach przeprowadzonych na stanowisku do obróbek cieplno-chemicznych oraz symulacji wyznaczającej profile twardości warstw po hartowaniu gazowym. Aplikacja komputerowa wyposażona została w opcję definicji komory roboczej urządzenia realizującego obróbkę cieplno-chemiczną i obrabiany wsad, co w dużym stopniu przyczyniło się do zmniejszenia czasu optymalizacji parametrów całego procesu. Ponadto prezentowana aplikacja stanowić będzie integralną część opracowanego systemu eksperckiego SimVaC™ przeznaczonego do doboru prawidłowej, dla założonych warunków eksploatacyjnych, budowy warstwy wierzchniej oraz optymalnego przebiegu procesu technologicznego.
EN
The results of investigation of carburized layers depth after gas quenching, based on real processes made at heat-treatment device and determining the hardness profile of hardened layers model simulation, are presented in the paper. Computer simulation has been equipped with furnace chamber definition option and charge pieces definition procedure leading to decrease of calculation and optimizing time. Moreover, the application is the essential part of expert system SimVaC™ for optimal process course selection.
Postęp w dziedzinie obróbek cieplnych i cieplno-chemicznych w ostatnich kilkunastu latach spowodował potrzebę opracowania metod pozwalających na optymalizację konstrukcji tychże urządzeń w celu spełnienia powyższych wymagań. Niniejsza praca przedstawia metodykę badań zjawisk cieplno-przepływowych procesu wymiany ciepła w komorze pieca podczas chłodzenia wsadu w gazach pod wysokim ciśnieniem. Analizie poddane zostały parametry mające wpływ na intensywność chłodzenia, takie jak: geometria komory roboczej pieca, ciśnienie gazu w komorze, prędkość przepływu gazu w komorze oraz konfiguracja chłodzonego wsadu. W prezentowanych badaniach wykorzystany został program ANSYS-CFX, wykorzystujący techniki obliczeniowe CFD. Dane uzyskane z obliczeń skonfrontowane zostały z badaniami eksperymentalnymi, i na tej podstawie sformułowane zostały wnioski co do przydatności tej metody optymalizacji parametrów procesu dla sterowania procesami bez długotrwałych i kosztownych eksperymentów.
EN
Progress in the field of thermo-chemical and thermal treatments during last years caused the necessity of elaboration methods allowing optimizing the construction of furnaces and devices to fulfill high requirements. The thermal-flow phenomena analysis in furnace chamber during charge cooling in gases under high pressure is presented in this paper. Following parameters, having influence on cooling rate, underwent analysis: furnace chamber geometry, gas pressure, gas flow velocity and configuration of the charge. ANSYS-CFX was applied in presented researches. Data obtained from calculations were compared with experimental ones. On this base, the conclusions were drawn regarding usefulness of this method of optimizing process parameters for controlling processes without long and expensive experiments.
W artykule przedstawiono omówienie metody określania twardości granicznej warstw nawęglonych po hartowaniu w gazach pod wysokim ciśnieniem, będącej integralną częścią opracowanego w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej systemu FineCarb. Istotą problemu było opisanie modelu matematycznego zmian temperatury w badanym detalu, stworzenie baz materiałowych dla wytypowanych gatunków stali zawierających informacje odnośnie struktury i właściwości, wyznaczenie zależności wielkości wsadu, wielkości komory chłodzenia i ciśnienia gazu od szybkości chłodzenia. Te zależności w połączeniu z wymaganiami odnośnie właściwości warstwy wierzchniej są danymi wejściowymi do symulacji procesu nawęglania próżniowego spełniającego wymagania postawione przez użytkownika systemu.
EN
The method of limiting hardness of carburized and quenched layers analysis has been investigated in the paper. This method is integral part of FineCarb system created at Material Science Institute at Technical University of Lodz. The main goal of investigations and researches was to define a mathematical model of temperature distribution and cooling rate in heat-treated part, create materials database and dependence between charge size, cooling ability of quenching chamber and properties of quenching gases. This assumption leads to perform conditions about surface layer required by users.
W pracy przedstawiono analizę badania hartowności stali metodą hartowania od czoła w oparciu o wyniki symulacji komputerowej. Do przeprowadzenia modelowania komputerowego tego zjawiska został użyty program ANSYS, który wykorzystuje zaawansowane techniki obliczeniowe z dziedziny CFD. Określenie zmian temperatury podczas tego badania ma decydujący wpływ dla późniejszego wykorzystania ich przy określaniu struktury danego materiału a co za tym idzie, określenia jego własności. Opisana metoda pozwala określić szybkość chłodzenia w dowolnym miejscu w próbce, co bezpośrednio przekłada się na jej możliwości aplikacyjne dla celów badawczych. W połączeniu z analizą wykresów CTPc i CTPi stanowi przydatne narzędzie w praktyce inżynierskiej, znacznie ograniczając potrzebę żmudnych badań eksperymentalnych.
EN
The analysis of steel hardenability using Jominy end quench test made on the basis of computer simulation, is presented in the paper. All kind of calculations were made with ANSYS application which utilizes advanced CFD calculating methods. Determination of temperature profile changes during mentioned above test has a decisive influence on its further usage in description of the particular material structure and what is connected its properties. CFD method allows obtaining the cooling rate at each point of material and in function with CCT and TIT diagrams widely used in engineering practice creates on useful tool reducing the number of experimental researches.
Hartowanie różnych części maszyn w gazach jest nowoczesną metodą obróbki cieplnej, zazwyczaj stosowaną bezpośrednio po procesie nawęglania próżniowego. Tą obróbkę cieplną wykonuje się w specjalnych komorach pieców próżniowych. Hartowanie w gazach charakteryzuje się możliwością regulacji tempa chłodzenia wsadu poprzez zmianę niektórych parametrów procesu, np. ciśnienia i prędkości gazu. Praca przedstawia wyniki symulacji komputerowych, które dotyczą zagadnień cieplno-przepływowych procesu chłodzenia w gazach pod wysokim ciśnieniem stalowego walca w komorze pieca. Zmieniane są parametry, które mają bezpośredni wpływ na tempo chłodzenia, tzn. ciśnienie i prędkość gazu. Do przeprowadzenia modelowania komputerowego tych zjawisk został użyty program ANSYS-CFX, który wykorzystuje zaawansowane techniki obliczeniowe z dziedziny CFD. Otrzymane wyniki zmian temperatury na przekroju walca przy warunkach zmiennego strumienia ciepła na powierzchni zostały porównane z wynikami eksperymentalnymi. Z przeprowadzonych analiz wynika, ze opracowana metoda wyznaczania zmian temperatury w czasie, wspomagana technikami symulacji komputerowych może być wykorzystana przy opracowywaniu serii badan mających na celu określenie parametrów takich jak współczynnik przejmowania ciepła do optymalizacji procesu obróbki cieplnej za pomocą metod numerycznych. Ten kierunek badań pozwala optymalnie sterować tymi procesami bez dlugotrwałych i kosztownych eksperymentów.
EN
Gas quenching of different machine parts is a modem heat treatment method, commonly used directly after vacuum carburizing process. It is realized in special vacuum furnace chambers and is characterized by ability of charge cooling control by changing process parameters i.e.: pressure, gas velocity etc. Thermo-flow problems computer simulations of high pressure gas quenching of steel cylinder in furnace chamber are presented in the paper. The parameters (pressure and gas velocity), which influence the cooling rate, has been changed. All kind of calculations were made with ANSYS-CFX application which utilizes advanced CFD calculating methods. Calculated temperature changes at the cross-section of the cylinder have been compared with experimental results. The carried out analysis depicted that elaborated method of time-dependent temperature changes determination, computer simulation aided, can be a useful tool in elaboration of series of researches aiming at specifying process parameters as i.e. heat transfer coefficient by means of numerical methods. This researches direction allows for optimal controlling of these processes without long-lasting and expensive experiments.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.