Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie formowania bezciśnieniowego proszków do wytwarzania odpornych na zużycie warstw powierzchniowych

Matula G., Gołombek K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

752--755

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.

2

Carbon effect in the sintered high-speed steels matrix composites - HSSMC

Matula G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 1

90--107

EN

Goal: The goal of this monograph is 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, high-speed steels matrix composites (HSSMC) surface layers on steel substrate, combining the mutually exclusive mechanical properties like the high surface hardness and ductility of a tool. Project/methodology/approach: Modern powder forming technologies were used for fabrication of the developed tool materials, e.g., powder injection moulding, pressureless forming, and classic compacting. Sintering was carried out in the vacuum or protective atmosphere conditions, which makes direct material hardening possible from the sintering temperature. Testing of mechanical properties encompassed hardness testing, bending strength testing, and determining the abrasion wear resistance. Detailed structural examinations were carried out to determine the effect of temperature and atmosphere during sintering on type and size of the carbide- and carbonitride precipitations. Moreover, retained austenite portion was determined after hardening and tempering. Achievements: The original achievement is development of the method of the polymer-powder slurry moulding for fabrication of coatings which, because of the binding agent degradation and sintering, form the homogeneous or gradient HSSMC surface layers on the steel substrate - completed or fabricated in the same technological process. Tool materials fabricated with this method are characteristic of high ductility of the steel core and high hardness of the surface layer. Limitations of research/applications: The assumption of the powder injection moulding technique is forming of the small elements with complex shapes and, therefore, this technology is not designed for fabrication of tools with the big overall dimensions. In case of the pressureless forming of the surface layers from HSSMC on the steel core or in case of regeneration of the tool worn out, the limitations come only from the heating device chamber size and the necessity to heat up the entire treated element. Practical applications: 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. Originality/value: Employment of the modern powders forming techniques, and especially of the pressureless forming and sintering in the flowing nitrogen-hydrogen mixture atmosphere, makes it possible to fabricate tool materials with the layered or gradient structure with the multidirectional growing portion of the hard carbide- or carbonitride phases.

3

Struktura i własności spiekanej stali szybkotnącej HS6-5-2 formowanej wtryskowo

Dobrzański L. A., Matula G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2005

|

Vol. 72, nr 3

187--194

PL

Na podstawie porównania struktury i własności stali szybkotnących HS6-5-2 wytwarzanych metodą formowania wtryskowego proszku, formowania niskociśnieniowego, prasowania i spiekania oraz stali komercyjnych wytwarzanych metodą ASEA-STORA stwierdzono, że w strukturze wszystkich badanych stali szybkotnących w stanie spiekanym występują drobne węgliki równomiernie rozmieszczone w osnowie stali. Zastosowanie atmosfery zawierającej azot podczas spiekania, powoduje formowanie się drobnych, sferycznych węglikoazotków typu MX, trwałych w wysokiej temperaturze spiekania i austenityzowania. Wspólną zaletą stali formowanych wtryskowo oraz niskociśnieniowo jest szerszy zakres temperatury spiekania w stosunku do stali wytwarzanych przez tradycyjne prasowanie i spiekanie, dla których wynosi zaledwie 5 °C. Stale formowane niskociśnieniowo charakteryzują się najniższą temperaturą spiekania oraz najwyższą gęstością, wynikającą z wysokiego stężenia węgla pochodzącego z procesu degradacji lepiszcza. Dodatkowo wyższe stężenie węgla powoduje zwiększenie udziału austenitu szczątkowego i niższą twardość po hartowaniu i odpuszczaniu. Stal formowana wtryskowo w stanie obrobionym cieplnie osiąga twardość porównywalną do twardości stali komercyjnej typu ASP 23, wskazując na zasadność stosowania metody formowania wtryskowego proszku do wytwarzania stali szybkotnących. Formowanie wtryskowe proszku umożliwia wytwarzanie narzędzi na gotowo, tj. z pominięciem obróbki plastycznej i ubytkowej, koniecznej w przypadku stali typu ASP 23. Ponadto czas procesu degradacji i spiekania stali formowanych wtryskowo jest o ok. 10h krótszy niż stali formowanych niskociśnieniowo, co jest spowodowane zastosowaniem lepiszcza dwuskładnikowego.

EN

On the basis of comparison of structure and properties of high-speed steels HS6-5-2 manufactured by Powder Injection Moulding, Pressureless Forming, compacted and sintered andproduced by comercial ASEA-STORA method it has been shown that the structure of all examined high-speed steels in sintered state are small and spherical carbides uniformly distributed inferrite matrix. The use ofatmosphere with nitride during sintering process cause formation of the small and spherical carbonitrides MX type stable in high temperaturę of sintering and austenitizing in steel matrix. The common feature of steel formed by Powder Injection Moulding and Pressureless Forming is broaden range of sintering temperaturę in relation to steels produced by conventional compacting and sintering which equals only 5°C. Steels formed by Pressureless Forming are characterized by the lowest sintering temperature and the highest density resulting from high carbon content coming from thermal debinding process of a binder. Moreover, higher carbon concentration causes increase of the retained austenite portion and lower hardness after quenching and tempering. The steel formed by Powder Injection Moulding and heat treated obtain comparable hardness to hardness of commercial ASP 23 steel showing the reason of high speed steel manufacturing by Powder Injection Moulding. The Powder Injection Moulding makespossible production of final shape tools without plastic working and machining which is necessary in case of ASP 23 type steel. Moreover time of thermal debinding and sintering process of steels formed by Powder Injection Moulding is about 10 h shorter than steels formed by Pressureless Forming because two-component binder application.