Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reparation of damaged forging dies by hard facing (HF) technology

Lazic V., Arsic D., Nikolic R. R., Aleksandrovic S., Milosavljevic D., Djordjevic M., Cukic R.

Production Engineering Archives

|

2015

|

Vol. 6, No. 1

26--29

EN

The forging dies are in exploitation exposed to elevated temperatures and variable impact loads, both compressive and shear. Steels for manufacturing of these tools must endure those loads while maintaining mechanical properties and being resistant to wear and thermal fatigue. For those reasons, the alloyed steels are used for making the forging dies, though they have less weldability, because alloying increases proneness to hardening. Any reparatory hard facing (HF) of the damaged dies would require the specially adjusted technology to the particular piece. In this paper reparatory hard facing of dies used for forging pieces in the automobile industry is considered. Prior to reparatory hard facing of the real tools, numerous experimental hard facings on models were performed. All the model hard facings were done on the same steels which were used for production of the real forging dies. To define the optimal hard facing technology one needs to derive the optimal combination of the adequate heat treatment(s), to select the proper filler metals and the welding procedure. The established optimal HF technology was applied to real forging dies whose service life was further monitored in conditions of exploitation.

2

Propozycja wykorzystania automatów komórkowych do modelowania inicjacji i propagacji pęknięć w wyniku zmęczenia cieplnego

Rauch Ł., Nowak P., Trębacz L., Marciniak M., Pietrzyk M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

737--742

PL

W artykule przedstawiono ogólną koncepcję modelu automatów komórkowych (CA) dla zjawiska zmęczenia cieplnego i opisano reguły przejścia. Wstępne symulacje wykonano dla próby zmęczenia cieplnego przeprowadzonej na stanowisku badawczym w Politechnice Wrocławskiej. Przedstawione zostały wyniki jakościowe otrzymane z symulacji MES w skali makro i automatów komórkowych w skali mikro.

EN

General idea of the cellular automata (CA) model for the thermal fatigue is presented in the paper. Transition rules are described. Primary simulations were performed for thermal fatigue test installed at the Wrocław University of Technology. Results of qualitative analysis using finite element code in macro scale and cellular automata in micro scale are presented.

3

Influence of PVD coatings on fatigue properties of hybrid layers in high temperatures

Kacprzyńska-Gołacka J., Mazurkiewicz A., Smolik J.

Problemy Eksploatacji

|

2013

|

nr 3

45--54

EN

Thermal fatigue is one of the most important mechanism of destroying tools operating in high temperatures, such as forging dies. Cyclical changes in the temperature gradient are a source of variable thermal stresses that cause the generation and propagation of thermal cracking in forging dies. Very effective operation of increasing the thermal fatigue resistance of forging dies is to shape the properties of the surface layer using surface engineering technology. One of the most perspective directions of the development of surface engineering is related to hybrid technologies. The best-known and widely used hybrid surface treatment technology is a combination plasma nitriding process with the PVD methods. The article presents the analysis of the impact of the different PVD coatings on the mechanism and intensity of the generation and propagation of cracks in the thermal fatigue hybrid layers “nitrided layer / PVD coating.”

PL

Zmęczenie cieplne jest jednym z najbardziej istotnych mechanizmów niszczenia narzędzi pracujących w warunkach intensywnych, cyklicznie zmiennych obciążeń cieplnych, jak np. matryce kuźnicze. Cykliczne zmiany gradientu temperatury pomiędzy powierzchnią i rdzeniem narzędzia są źródłem zmiennych naprężeń cieplnych, które są przyczyną generowania i propagacji pęknięć w matrycy kuźniczej. Bardzo skutecznym działaniem zwiększającym odporności na zmęczenie cieplne matryc kuźniczych jest kształtowanie właściwości ich warstwy wierzchniej poprzez wykorzystanie nowoczesnych metod inżynierii powierzchni. Jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków rozwoju rozwiązań inżynierii powierzchni są technologie hybrydowe. Najlepiej dotąd poznaną technologią hybrydową jest technologia łącząca proces azotowania plazmowego oraz proces osadzania powłoki metodą PVD. W artykule przedstawiono analizę wpływu różnych powłok PVD na mechanizm oraz intensywność generowania i propagacji pęknięć w procesie zmęczenia cieplnego warstw hybrydowych typu „warstwa azotowana + powłoka PVD”.

4

Hybrid surface treatment technology for increase of hot forging dies

Smolik J. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 3

657-664

EN

Hot working dies are influenced by three main factors causing their destruction: the cyclically changeable mechanical loads, intensive thermal shocks, as well as intensive friction, and erosion. Modification of surface properties with the use of hybrid plasma methods seems to be an effective way of improving its durability. The best known and widely used surface treatment hybrid technology is a combination of the nitriding process with the deposition of hard antiwear coatings by means of PVD methods. The designed composite layer "nitrided layer / Cr-CrN" was obtained with the use of the hybrid technology, which consist of ion nitriding followed by arc-evaporation coating deposition. The maintenance testing was performed on the forging dies employed for production of various parts in the automotive industry. The best durability was obtained for the dies used for the forging of rolling bearing tracks. In comparison with the durability of the dies subjected solely to the gas nitriding, nearly an increase of 600% in the durability was noticed.

PL

W procesie obróbki plastycznej na gorąco matryce kuźnicze narażone są na działanie trzech głównych czynników niszczących: cyklicznie zmiennych obciążeń mechanicznych, intensywnych szoków cieplnych oraz intensywnego tarcia i erozji. Jednym z najbardziej efektywnych sposobów zwiększania trwałości matryc kuźniczych jest modyfikowanie właściwości warstwy wierzchniej matryc hybrydowymi technologiami obróbki powierzchniowej. Najbardziej znana i jednocześnie najbardziej rozpowszechniona technologia hybrydowa jest połączenie procesu azotowania z osadzaniem twardych powłok o charakterze przeciwzużyciowym metodami PVD. Wybrana do badan warstwa hybrydowa typu "warstwa azotowana/powłoka Cr-CrN" została otrzymana z wykorzystaniem technologii hybrydowej będącej polaczeniem procesu azotowania jarzeniowego oraz nakładania powłok metoda odparowania łukowego. Testy eksploatacyjne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem matryc kuźniczych wykorzystywanych w produkcji różnych elementów dla przemysłu samochodowego. Najlepsza trwałość uzyskano dla matryc wykorzystywanych w procesie kucia bieżni łożysk tocznych. Opracowana hybrydowa technologia obróbki powierzchniowej umożliwiła uzyskanie blisko 6 krotnego wzrostu trwałości matryc kuźniczych, w porównaniu z trwałością matryc standardowych poddawanych jedynie procesowi azotowania.

5

The wear mechanism of hybrid layer “PN+CrN” during the hot forging process

Smolik J. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 49, nr 2

215--223

EN

Purpose: One of the most perspective development directions of surface engineering is related to hybrid technologies, which best fulfil the expectations of the industry concerning the obtainment of adequate properties of the surface of tools and machine components. The best known and widely employed hybrid technology of surface treatment using the diffusion phenomenon is the combination of gas nitriding or plasma nitriding (PN+CrN) followed by the deposition of hard, wear resistant coatings by the PVD methods. In this paper the wear mechanisms of forging dies, covered with the PN+CrN hybrid layer were analysed. Design/methodology/approach: The hybrid layers PN+CrN selected for testing were obtained by means of a multi-stage technology of surface treatment encompassing plasma nitriding (PN) and arc-evaporation process. Maintenance tests were conducted at Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen in Hannover, according to different forging time. Findings: It was demonstrated that the dominating mechanisms of the wear process of forging dies covered with the PN+CrN hybrid layer are: thermo-mechanical fatigue of the CrN coating and thermo-mechanical fatigue and plastic deformation of steel substrate. Research limitations/implications: The CrN coating is of great importance in the wear process of forging dies covered with the PN+CrN hybrid layer. Very important in the die wear process is the resistance of the CrN coating to brittle cracking. CrN coating reduces, and as a result significantly limits, stresses initiated in the substrate in the forging process by the operation of external impacts. According to the results of simulation tests, 3 μm-thick CrN coating limits stresses initiated in material and hence reduces the possibility of plastic deformation occurrence in substrate. Practical implications: The obtained results of the tests have been practically applied in the surface engineering laboratory to develop modern surface engineering solutions aimed at increasing the effectiveness of different hybrid layers PN+CrN. Originality/value: In order to ensure the required level of effectiveness of the use of layered composites of the PN+PVD type to increase the durability of forging dies, it is necessary to properly select the composites on the basis of the analysis of the intensity of forging dies wear mechanisms.

6

The development of surface hybrid technologies as a result of practical industrial applications

Smolik J., Mazurkiewicz A.

Problemy Eksploatacji

|

2010

|

nr 3

105-114

EN

The paper presents the results of industrial implementations in the area of hybrid surface treatment technologies obtained at the Institute for Sustainable Technology - National Research Institute (ITeE-PIB) in Radom. Problems generated both at the stage of conducting research in the area of hybrid surface treatment technologies, as well as at the stage of their industrial implementation were discussed. The effective designing scheme of hybrid layer for specific maintenance applications adopted by ITeE-PIB in Radom was described and its efficacy, based on the example of industrial implementations, was proved. Further the properties of the designed and created hybrid layers of the diffusion layer/PVD coating type (morphology, phase structure, chemical composition, adhesion, mechanical properties) and their implementation results in the range of tools working at high, cyclically changeable thermal loading (moulds for pressure aluminum casting), tools working at high mechanical loading and intensive friction (tools for cold plastic treatment) as well as machine cutting tools working in intensive, cyclic mechanical loading conditions (machining moulds) were demonstrated. As a result of the implementation experience gained by the authors, they present a project of the structure, manufacture technology and properties of hybrid layer "nitrided layer/multi-layer coating Cr/CrN" increasing the durability of tools working in complex maintenance conditions, i.e. at high cyclically changeable thermal and mechanical loading, intensive friction and erosion (forging dies). The paper also demonstrates the results of maintenance studies carried out in industrial conditions for forging dies covered with hybrid layer "diffusion layer/multilayer Cr/CrN coating".

PL

W artykule przedstawiono wyniki wdrożeń przemysłowych w zakresie hybrydowych technologii obróbki powierzchni opracowanych w Instytucie Technologii Eksploatacji - Państwowym Instytucie Badawczym w Radomiu. Omówiono problemy generowane zarówno na etapie prowadzenia prac badawczych z zakresu hybrydowych technologii obróbki powierzchni, jak również na etapie ich realizacji przemysłowych. Zaprezentowano przyjęty w ITeE-PIB w Radomiu, efektywny system projektowania warstwy hybrydowej, przeznaczony do specjalnie wymagających zastosowań eksploatacyjnych, którego skuteczność została wykazana na przykładzie wdrożeń przemysłowych. Następnie przedstawiono właściwości zaprojektowanych i wytworzonych warstw hybrydowych typu warstwa dyfuzyjna/powłoka PVD (morfologia, skład fazowy, skład chemiczny, adhezja, właściwości mechaniczne) oraz wyniki ich zastosowań praktycznych, w tym: na narzędziach pracujących przy cyklicznie zmiennych obciążeniach cieplnych (formy do ciśnieniowego odlewania aluminium), na narzędziach pracujących przy dużych i cyklicznie zmiennych obciążeniach mechanicznych oraz intensywnym tarciu (narzędzia do obróbki plastycznej na zimno) oraz na narzędziach pracujących przy wysokich, cyklicznie zmiennych obciążeniach mechanicznych (matryce skrawające). Na podstawie zdobytych doświadczeń autorzy przedstawiają propozycję struktury oraz technologii wytwarzania warstwy hybrydowej typu "warstwa azotowana/wielowarstwowa powłoka Cr/CrN" zwiększającej trwałość narzędzi pracujących w złożonych warunkach eksploatacyjnych, tj. przy wysokich, cyklicznie zmiennych obciążeniach cieplnych i mechanicznych, intensywnym tarciu oraz erozji (matryce kuźnicze). W artykule przedstawiono także wyniki badań eksploatacyjnych przeprowadzonych w warunkach przemysłowych na matrycach kuźniczych pokrytych warstwą hybrydową typu "warstwa dyfuzyjna/powłoka wielowarstwowa Cr/CrN ".

7

Badanie wpływu warstw hybrydowych na trwałość matryc do kucia na gorąco

Meller A., Legutko S., Smolik J.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2010

|

Vol. 30, nr 4

199-211

PL

Artykuł dotyczy zagadnień związanych z procesem kucia matrycowego, a w szczególności problemu trwałości narzędzi kuźniczych. Przedstawiono wyniki badań przemysłowych wpływu warstw hybrydowych na trwałość matryc do kucia na gorąco. Ocenie poddano skuteczność warstw hybrydowych typu warstwa azotowana/powłoka PVD w zwiększeniu żywotności narzędzi kuźniczych, których powierzchnie robocze są w czasie pracy narażone na tak złożone wymuszenia eksploatacyjne, jak m.in.: cyklicznie zmienne duże obciążenia cieplne i mechaniczne, a także intensywne ścieranie w podwyższonej temperaturze. Badaniom poddano komplet narzędzi kuźniczych wykonanych ze stali unimax, a przeznaczonych do kucia stalowych pierścieni synchronizatora skrzyni biegów w Fabryce Armatur „Swarzędz" (FAS) w Swarzędzu.

EN

The paper includes issues related to the die forging process and in particular raises the problem of forging tools life. Article presents the results of industrial research: impact of the hybrid layers on the hot forging dies life. Evaluating the effectiveness of the action has been subjected to the hybrid layer - nitrided layer/PVD coating applied to enhance the lifetime of forging tools which are exposed, while working, on particularly complex operating conditions, including cyclical variables, large thermal and mechanical load and also intensive abrasive wear at high temperature. The study was conducted on the set of forging tools made of Unimax steel for forging steel synchronizer rings to the gearbox in Fabryka Armatur „Swarzędz" in Swarzędz.

8

Analiza wpływu grubości powłoki CrN w warstwie hybrydowej typu "warstwa azotowana/powłoka CrN" na trwałość matryc kuźniczych

Smolik J., Tacikowski J.

Problemy Eksploatacji

|

2009

|

nr 2

181-192

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań, które pozwoliły określić rolę powłoki CrN oraz wpływ jej grubości na skuteczność warstwy hybrydowej "warstwa azotowana / CrN" w procesie zwiększania trwałości matryc kuźniczych. Matryce pokryte warstwami hybrydowymi "warstwa azotowana / CrN" o różnej grubości powłoki CrN, po różnym czasie eksploatacji, poddano badaniom metalograficznym, badaniom kształtu 3D, analizie SEM oraz wyznaczono rozkłady twardości. Uzyskane wyniki badań wykazały, że dla wszystkich badanych matryc, niezależnie od grubości powłoki CrN, głównymi mechanizmami ich niszczenia było zmęczenie cieplno-mechaniczne oraz odkształcenie plastyczne. Wykazano, że główną rolą powłoki CrN w warstwie hybrydowej "warstwa azotowana/powłoka PVD" jest przeciwdziałanie wpływowi wysokiej temperatury, której źródłem jest odkuwka, na materiał matrycy. W tym celu powłoka CrN powinna charakteryzować się znacznie niższym współczynnikiem przewodności cieplnej w stosunku do stali oraz małą kruchością, aby skutecznie przeciwstawiać się procesom zmęczeniowym w procesie kucia. Na podstawie badań przeprowadzonych metodą sin2[psi] wykazano istotne znaczenie naprężeń własnych w powłoce CrN na odporność zmęczeniową warstwy hybrydowej "warstwa azotowana / CrN" w procesie kucia.

EN

The article presents the results which enabled to determine the role of CrN coating and the influence of its thickness on the effectiveness of hybrid layer "nitrided layer / CrN coating" in the process of increasing the durability of forging dies. Dies coated with hybrid layers, "nitrided layer / CrN coating," with various CrN coating thickness were studied, in relation to different maintenance periods. The obtained results revealed that, for all tested dies, independent of CrN coating thickness, the main mechanisms of their destruction were mechanical and thermal fatigue and plastic deformation. It has been proven that the main role of the CrN coating in the hybrid layer, "nitrided layer / PVD coating" is to counteract a high temperature influence, the source of which is forging on die material. Based on testing conducted by means of the sin2[psi] method, a vital importance of stresses in the CrN coating for fatigue resistance of hybrid layer, "nitrided layer / CrN coating" in the forging process was revealed.

9

Wymrażanie narzędzi do obróbki plastycznej

Łataś Z., Ciski A.

Inżynieria Powierzchni

|

2006

|

nr 2

51-58

PL

Treścią artykułu jest wymrażanie oraz wymrażanie połączone z azotowaniem narzędzi do obróbki plastycznej. W odróżnieniu od tradycyjnego wymrażania stali, przeprowadzanego zwykle w temperaturze ok. - 70°C i w czasie kilku godzin, zastosowano głębokie, długookresowe wymrażanie w temperaturze ok. -180°C i w czasie kilkudziesięciu godzin. Autorzy podjęli próbę, w oparciu o badania dylatometryczne i termoróżnicowe, wyjaśnienia przebiegu przemian zachodzących w wyniku głębokiego, długookresowego wymrażania. Ponadto porównawczo omówiono na podstawie wyników badań, wpływ wymrażania na odporność na zużycie w wysokiej temperaturze oraz twardość stali narzędziowych do pracy na gorąco. Przedstawiono wyniki potwierdzające wzrost trwałości matryc kuźniczych po procesie wymrażania i azotowania połączonego z wymrażaniem.

EN

The paper deals with cryogenic treatment and nitriding process combined with succesive cryogenic treatment of forging dies made of tool steels. In differentiation from traditional cold treatment of steel, usually performed for a couple of hours at approx. -70°C, cryogenic treatment was performed for tens of hours at approx. - 180°C. Authors made an attempt to explain the way of microstructural changes during cryogenic treatment by means of the dilatometric tests and differential thermal analyses (DTA) of specimen. Furthermore comparative characterization of specimens with und without cryogenic treatment was made. Characterization included the effect of cryogenic treatment on such parameters as wear resistance at elevated temperature and hardness of hot-work steels. Results confirming an increase of lifetime of tested forging dies after cryogenic treatment and after nitriding combined with succesive cryogenic treatment are presented.

10

Selection of the optimum technology of the forging dies reparation from the aspect of tribological characteristics

Lazić V., Jovanović M., Adamović D., Ratković N.

Tribologia

|

2005

|

nr 2

11-30

EN

This paper presents a preceding procedure that should be conducted in order to successfully regenerate damaged forging dies by the hard facing process. After the tool damage types identification, as well as their causes, we have chosen the procedure and the parameters of hard facing that we further corrected by conducting the test hard facings on models. Thus, we were able to relate the output results with the repair technology, taking as a criterion the quality of the surface layers wear resistance, micro hardness, level of residual stresses and strains, etc. This enabled the selection of the optimum technology of hard facing for the adopted procedure and filler material, as well as the selected thermal-treating regime. Our tribological and other investigations have shown that the working life of the hard-faced tool can be longer than that of the new tool.

PL

W artykule przedstawiono procedurę, którą powinna poprzedzać regenerację uszkodzonych matryc kuźniczych metodą napawania. Po zidentyfikowaniu rodzajów zużycia matryc kuźniczych i jego przyczyn, autorzy wybrali procedurę i parametry napawania, a następni zweryfikowali je na próbkach modelowych. Badano wpływ technologii regeneracji na odporność na zużycie, mikrotwardość, poziom naprężeń szczątkowych, odkształceń itp. Pozwoliło to na wybór optymalnej technologii napawania oraz materiału elektrody, a także warunków obróbki cieplnej. Wykonane badania wykazały i potwierdziły, że trwałość narzędzi regenerowanych napawaniem może być wyższa niż narzędzi nowych.

11

Modelowanie numeryczne obciążeń cyklicznych matrycy

Kocańda A., Czyżewski P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2003

|

z. 201

37--41

PL

W przypadku analiz obciążeń narzędzi ważne jest uwzględnienie rzeczywistych warunków ich pracy. W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej proceu kucia odkuwki z wykorzystaniem MES. W wykonanym modelu analizowano proces wykonania 3 odkuwek tym samym kompletem narzędzi. Pozwoliło to na prześledzenie zmian pola naprężeń w matrycy przy wykonywaniu kolejnych odkuwek. Do obliczeń wykorzystano oprogramowanie MSC/SuperForm.

EN

An analysis of tool loading requires real working conditions to be taken into account. The results of FEM analysis of hot forging tool have been presented in this paper. Numerical model of this process was prepared in such a way that three subsequent forging processes would be analyzed. Then changes of stress states in forging tool for different parts running production would be revealed.

12

Kształtowanie właściwości przeciwzużyciowych matryc kuźniczych

Smolik J., Mazurkiewicz A., Walkowicz J., Tacikowski J.

Problemy Eksploatacji

|

2001

|

nr 2

215-226

PL

Jednym z najważniejszych problemów w procesach kucia matrycowego jest trwałość matryc kuźniczych. W artykule przedstawiono istotne mechanizmy niszczenia matryc kuźniczych. Na bazie wykorzystania kompozytów warstwowych "warstwa azotowana - powłoka PAPVD" wytwarzanych technologiami "duplex" opracowano model funkcji, jakie muszą być spełnione przez poszczególne elementy kompozytu, aby proces zwiększania trwałości eksploatacyjnej narzędzi do obróbki plastycznej na gorąco był skuteczny. Weryfikację przyjętego modelu przeprowadzono w warunkach produkcyjnych. Wykazano, że istotne znaczenie w procesie zwiększania trwałości eksploatacyjnej matryc kuźniczych ma przewodność cieplna wierzchniej warstwy narzędzia.

EN

Anti-wear properties are one of the most important problems in the forging processes. The paper presents research results concerning the influence of different materials of PAPVD coatings obtained by means of the reactive arc-vacuum evaporation method on the maintenance properties of the composites "nitrided layer /PAPVD coating". Authors suggested the model of functions, which must be meet by particular elements of composites for increase anti-wear properties of forging dies. Maintenance tests of tools covered with the examined composites proved the anti-wear properties of forging dies essentially depends on heat conductivity of PAPVD coating.

13

Wpływ warstw utwardzających i smarów na rozkład naprężeń i odkształceń w matrycach kuźniczych

Lacki P.

Problemy Eksploatacji

|

2000

|

nr 2

185-192

PL

W artykule zaprezentowano wyniki analizy numerycznej wpływu nacisku powierzchniowego na wymianę ciepła w procesie kucia. Do analizy wymiany ciepła pomiędzy odkuwką i narzędziem zastosowano rozkłady nacisków powierzchniowych otrzymane z symulacji komputerowej procesu kucia. Pokazano wyniki badań doświadczalnych wpływu nacisku powierzchniowego na wymianę strumienia ciepła pomiędzy powierzchniami styku. Analizę numeryczną prowadzono z użyciem programu ADINA.

EN

In the paper the numerical analysis of influence of contact pressure on the heat transfer in the forging process has been presented. The contact pressure distribution obtained from the simulation of the forging process has been used to analyse the heat transfer between the forging and the tool. The experimental results of the research of influence of contact pressure on the heat flux exchange between two contact surfaces have been shown. The numerical analysis has been performed on the Adina system.