Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Optymalizowanie struktury i właściwości mechanicznych stali martenzytycznych przeznaczonych na wielkogabarytowe pierścienie

Pachutko B., Lulkiewicz J., Surma M., Ziółkiewicz S., Kajpust S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 4

315--330

PL

Duże zapotrzebowanie na odkuwki w postaci pierścieni dla różnych gałęzi przemysłu wymaga stosowania nowoczesnych stali martenzytycznych o właściwościach mechanicznych dostosowanych do konkretnego zastosowania. Aby sprostać wymaganiom rynku, powstała koncepcja projektu niskoodpadowej technologii kształtowania wielkogabarytowych pierścieni ze stali X20Cr13 i X10CrMoVNb9-1 o profilowanych pobocznicach. Liderem projektu jest firma Zarmen FPA. Jednym z etapów tego projektu jest opracowanie technologii obróbki cieplnej pierścieni. Wykonano badania mikrostruktury i właściwości mechanicznych (wg norm PN-EN ISO 6892-1:2016-09, PN-EN ISO 148-1:2017-02 i PN-EN ISO 6507-1:2007) na próbkach pobranych z odkuwek kutych swobodnie przy temperaturze 1110±20°C z redukcją wysokości materiału wsadowego 50% oraz obrobionych cieplnie w 2 wariantach: hartowanie stali X20Cr13 z temperatury 1020±10°C w oleju oraz odpuszczanie przy temperaturze 600°C i 700°C, hartowanie stali X10CrMoVNb9-1 z temperatury 1050±10°C w oleju oraz odpuszczanie przy temperaturze 650°C i 700°C. Materiałem wsadowym były wałki ϕ40x60 mm. Wykonano też badania porównawcze na próbkach pobranych z wałków w stanie dostawy hutniczej i poddanych obróbce cieplnej w tych samych warunkach co odkuwki. Wskaźniki Rp0,2 i Rm, zgodne z założeniami, otrzymano dla obu stali po odpuszczaniu próbek pobranych z odkuwek przy temperaturze 700°C, wynoszące odpowiednio: 660 MPa i 844 MPa dla stali X20Cr13 oraz 764 MPa i 893 MPa dla stali X10CrMoVNb9-1. Wydłużenie próbek z obu stali wyniosło 21%, a praca łamania KV2: 25 J dla stali X20Cr13 i 38 J dla stali X10CrMoVNb9-1. Planowana jest weryfikacja właściwości mechanicznych uzyskanych na próbkach pobranych z kutych wałków oraz z eksperymentalnie walcowanych pierścieni.

EN

The large demand for forgings in the form of rings for various branches of industry requires the application of modern martensitic steels with mechanical properties adapted to the specific application. To meet the requirements of the market, the first concept of low-waste forming technology for large-size rings made of X20Cr13 and X10CrMoVNb9-1 steel, with profiled side surfaces, was created. The leader of the project is Zarmen FPA. One of the stages of this project is the development of ring heat treatment technology. Tests of microstructure and mechanical properties (according to standards PN-EN ISO 68921:2016-09, PN-EN ISO 148-1:2017-02 and PN-EN ISO 6507-1:2007) were performed on samples collected from flat-die forgings at temperature 1110±20°C with 50% height reduction of the stock material and heat treatment in 2 variants: hardening of X20Cr13 steel from temperature 1020±10°C in oil and tempering at temperature 600°C and 700°C, hardening of X10CrMoVNb9-1 steel from temperature 1050±10°C in oil and tempering at temperature 650°C and 700°C. The stock material was ϕ40x60 mm shafts. Comparative tests were also performed on samples collected from shafts in the state as delivered from the mill and subjected to heat treatment under the same conditions as forgings. Indicators Rp0.2 and Rm, according to assumptions, were obtained for both steels after tempering of samples collected from forgings at temperature 700°C, and were equal to, respectively: 660 MPa and 844 MPa for X20Cr13 steel and 764 MPa and 893 MPa for X10CrMoVNb9-1 steel. Elongation of samples for both steels was 21%, and energy absorbed during fracture KV2: 25 J for X20Cr13 steel and 38 J for X10CrMoVNb9-1 steel. It is planned to verify mechanical properties obtained in samples collected from forged shafts and from experimentally rolled rings.

2

Wykorzystanie inżynierii odwrotnej do kontroli zmian wymiarowych w cyklu eksploatacyjnym części maszyn

Lulkiewicz J., Chruściński M., Szkudelski S., Ziółkiewicz S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 3

213--222

PL

Inżynieria odwrotna (z ang. reverse engineering) zajmuje się badaniem obiektów już istniejących – czy to wytworzonych przez człowieka, czy też powstałych w sposób naturalny – po to, aby odkryć reguły determinujące ich nadane lub naturalne funkcje, działania lub przyjęte założenia konstrukcyjne. Z głównych zastosowań inżynierii odwrotnej można wytypować trzy istotne dla przemysłu: ocena zużycia części, ocena poprawności zaprojektowania procesu technologicznego oraz odtworzenie dokumentacji technicznej istniejącej części. W artykule przedstawiono zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykonania aktualizacji dokumentacji konstrukcyjnej elementu tłocznika wielotaktowego. Obiektem badanym była płyta podstawowa przyrządu wielotaktowego o wymiarach 630x400 mm. Przyrząd podczas eksploatacji wykazywał naturalne zużycie, w wyniku którego legalizowano położenia i wielkości otworów ustalających. Przesunięcia ich położenia o 0,01–0,02 mm za każdą naprawą oraz kołkowanie po ustaleniu i skręceniu elementów doprowadziły do sytuacji, że istniejąca dokumentacja stała się nieaktualna. Precyzja wykonania znajdujących się na niej wycięć kształtowych, jak i ich położenia, wymagała zastosowania systemu pomiarowego zapewniającego największy dopuszczalny błąd pomiaru na poziomie 10% pola tolerancji. Takie wymagania były konieczne dla zapewnienia współdziałania odtworzonej płyty z pozostałymi w przyrządzie. Dla poprawnego zrealizowania zadania badawczego opracowano metodykę oraz wytypowano urządzenie pomiarowe spełniające określone wcześniej wymagania. Dodatkowo przeprowadzono ocenę elementów geometrycznych znajdujących się na przedmiocie badanym, które mogły posłużyć do określenia początku układu współrzędnych, czyli docelowo bazy wymiarowej dla obróbki mechanicznej.

EN

Reverse engineering is concerned with the study of existing objects, whether manmade or natural, in order to discover the rules determining their endowed or natural functions, operation or adopted design assumptions. The main applications of reverse engineering include three of significance to industry: assessment of part wear, assessment of the design of a technological process, and reproduction of technical documentation of an existing part. This article presents an application of reverse engineering for updating the design documentation of a part of a multi-stage die. The studied object was the base plate of a multi-stage die, with dimensions 630x400 mm. During operation, the tool exhibited natural wear, as a result of which the positions and sizes of pinholes were verified. A 0.01-0.02 mm shift in their position after every repair as well as pinning after positioning and fastening of elements led to the situation where existing documentation was no longer accurate. The precision of making the shaped recesses on the plate and of their positions required the application of a measuring system ensuring maxi mum error of measurement at the level of 10% of the tolerance field. Such requirements were necessary for ensuring inter-operation of the reproduced plate with other parts in the die. To correctly perform the research task, methodology was developed, and a measuring device meeting the aforementioned requirements was selected. In addition, geometrical elements on the studied object that could serve to determine the origin of the coordinate system or the target dimensional base for machining were evaluated.

3

Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie optycznego skanowania i badań metalograficznych

Pachutko B., Lulkiewicz J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

107--118

PL

W publikacji przedstawiono wyniki optycznego skanowania matrycy do kucia pierścieni synchronizatora typu 682 oraz badań metalograficznych, które przeprowadzono po eksploatacji matrycy. Matrycę wytworzono i eksploatowano w Fabryce Armatur „Swarzędz” Sp. z o.o. Matrycę po ulepszeniu cieplnym azotowano gazowo metodą ZeroFlow w Politechnice Poznańskiej, w procesie dwustopniowym przy następujących parametrach: I stopień: 490°C, 1 h, Np=15 atm-1 II stopień: 550°C, 43,5 h, Np=0,3 atm-1/2. Warstwa azotowana charakteryzowała się twardością przy powierzchni ok. 1000 HV 0,1, grubością wynoszącą 0,25 mm i jedynie drobnymi wydzieleniami azotków żelaza w strefie azotowania wewnętrznego. Technologia azotowana metodą ZeroFlow miała być konkurencyjna do technologii azotowania jarzeniowego prowadzonego w temperaturze ok. 550°C w czasie 10 h pod względem braku występowania siatkowego układu wydzieleń fazy γ’ w strukturze strefy dyfuzyjnej α. We wcześniej prowadzonych badaniach zaobserwowano podatność warstwy azotowanej z siatkowym układem wydzieleń azotków żelaza do jej wykruszania podczas eksploatacji. Optyczne skanowanie matrycy wykonano po procesie azotowania i po eksploatacji matrycy. Planowano wykonanie 3000 sztuk pierścieni synchronizatora na badanej matrycy. Jednak po 2500 cyklach kucia pierścieni stwierdzono wyginanie się kolejnych pierścieni. Dlatego przeprowadzono badania metalograficzne na próbkach wyciętych z matrycy w celu wyjaśnienia przyczyny jej przedwczesnego zużycia. Największe zużycie materiału matrycy wystąpiło w obszarach promienia powierzchni kształtującej powierzchnię pierścienia synchronizatora i krawędzi otworu o średnicy ok. 104 mm. W tych obszarach zaobserwowano największe pęknięcia i największą redukcję grubości warstwy azotowanej.

EN

This publication presents the results of optical scanning of a 682-type die for forging of synchronizer rings and of metallographic examinations, which were performed after exploitation of the die. The die was manufactured and exploited at the Fabryka Armatur “Swarzędz” Sp. z o.o. After heat treatment, the die was subjected to ZeroFlow gas nitriding at the Poznań University of Technology, in a two-step process according to the following parameters: 1st step: 490°C, 1 h, Np=15 atm-1 2nd step: 550°C, 43.5 h, Np=0.3 atm-1/2. The nitrided layer was characterized by near-surface hardness of approx. 1000 HV 0.1, thickness amounting to 0.25 mm, and only fine precipitations of iron nitrides in the interior nitriding zone. ZeroFlow nitriding technology was to be competitive to ion nitriding conducted at a temperature of approx. 550°C over 10 h due 108 Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie... Pachutko Beata, Jarosław Lulkiewicz. 2016. „Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie optycznego skanowania i badań metalograficznych”. Obróbka Plastyczna Metali XXVII (2): 107–118. to the absence of a network of γ’-phase precipitations in the structure of the α diffusion zone. Susceptibility of nitrided layers with a network system of iron nitride precipitations to chipping during operation was observed in earlier studies. Optical scanning of the die was performed after the nitriding process and after exploitation of the die. It was planned to make 3000 synchronizer rings using the studied die. However, after 2500 ring forging cycles, bending of rings was observed. This is why metallographic examinations were performed on specimens cut out from the die in order to explain the causes of its premature wear-out. The greatest die wear occurred in areas of the radius of the surface forming the surface of the synchronizer ring and the edge of the hole with a diameter of approx. 104 mm. The largest cracks and greatest reduction of the nitrided layer were observed in these areas.

4

Wpływ zmęczenia cieplnego na udarność stali narzędziowej do pracy na gorąco Orvar Supreme

Lulkiewicz J., Pachutko B., Gąsiorkiewicz M., Szkudelski S., Garczyński Z., Ziółkiewicz S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 1

21--32

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zmęczenia cieplnego stali do pracy na gorąco Orvar Supreme (odpowiednik stali WCLV) na stanowisku badawczym zaprojektowanym w Instytucie Obróbki Plastycznej. Stanowisko składało się głównie z następujących elementów: nagrzewnicy indukcyjnej, układu chłodzenia i pirometrów. Pęknięcia cieplne wytworzono na próbkach prostopadłościennych, które wymiarami były zbliżone do standardowych próbek udarnościowych, ale nie miały karbu. Cykle nagrzewania próbki prowadzono w temperaturze wynoszącej: 500°C, 600°C i 650°C. Liczba cykli wynosiła 1 tysiąc i 5 tysięcy. Nieniszczące pomiary łącznej długości pęknięć cieplnych na krawędzi próbki wykonano za pomocą tomografu komputerowego w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie. Próbę udarności sposobem Charpy’ego wykonano w temperaturze wynoszącej: 500°C, 600°C i 650°C na próbkach poddanych 1 tysiącowi oraz 5 tysiącom cykli nagrzewania. W badaniach stosowano młot wahadłowy o początkowej energii uderzenia wynoszącej 300 J. Przeprowadzono pomiary głębokości pęknięć na przekrojach próbek, po wykonaniu prób udarności oraz przeanalizowano wyniki otrzymanych badań. Badania te wykonano na próbkach poddanych cyklicznemu nagrzewaniu w temperaturze 600°C i 650°C. W wyniku cyklicznego nagrzewania próbek do temperatury 500°C przy 5 tysiącach cykli nie stwierdzono pęknięć cieplnych. Nagrzanie próbek poddanych cyklicznemu zmęczeniu cieplnemu w temperaturze 500°C i 650°C spowodowało zwiększenie energii uderzenia w porównaniu do próbek ulepszonych cieplnie. W temperaturze 600°C wystąpił efekt zwiększenia twardości, co skutkowało zmniejszeniem energii uderzenia potrzebnej na złamanie próbki udarnościowej. Najdłuższe pęknięcia otrzymano na próbkach poddanych 5 tysiącom cykli nagrzewania w temperaturze wynoszącej 650°C.

EN

The paper presents the results of investigation of thermal fatigue of Orvar Supreme steel (equivalent of WCLV steel) on a test stand designed by the Metal Forming Institute. The stand consisted of the following main elements: induction heater, cooling system of pyrometers. Thermal cracks have been made on rectangular samples with the dimensions close to those of standard impact test pieces but without notch. The heating cycles of the sample have been performed at the temperature of 500oC, 600oC, and 650oC. The number of cycles was 1 thousand and 5 thousand. Non-destructive measurements of the total length of thermal cracks on the sample edge have been performed by means of a computer tomograph by the Institute of Casting in Cracow. Charpy impact test has been performed at the temperature of 500oC, 600oC and 650oC on samples subjected to a thousand and 5 thousand heating cycles. In the tests, Charpy pendulum machine with initial impact energy of 300 J has been used. The crack depths have been measured on the cross sections of samples after impact tests and the test results have been analysed. The tests have been performed on samples subjected to cyclic heating at the temperature of 600oC and 650oC. As a result of the cyclic heating of the samples up to the temperature of 500oC, at 5 thousand cycles, thermal cracks have not been found. Heating has caused increase of the impact energy as compared to toughened samples. At the temperature of 600oC, the effect of hardness increase has taken place, which has resulted in reduction of the energy necessary to break the impact test piece. The longest cracks have been obtained on the samples subjected to 5 thousand heating cycles at 650oC.

5

Studium adaptacji konstrukcji urządzenia kuźniczego TR dla potrzeb metody N-TR

Walczyk W., Lulkiewicz J., Gąsiorkiewicz M., Szkudelski S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 2

159--176

PL

Celem studium było sprawdzenie możliwości stworzenia, na bazie klasycznego urządzenia kuźniczego TR, urządzenia umożliwiającego stosowanie złożonych schematów technologicznych kształtowania wykorbień wałów korbowych. Możliwość stosowania złożonych schematów kształtowania wykorbienia pozwoli optymalizować technologię kucia wałów korbowych pod kątem uzyskania dokładniejszego kształtu odkuwki, przy mniejszych naddatkach technologicznych, na co nie pozwala klasyczna metoda TR. Pokazano zasady działania klasycznego urządzenia kuźniczego TR, urządzenia kuźniczego N-TR według patentu chińskiego oraz klasycznego urządzenia RR i udoskonalonego urządzenia NRR. Opracowano założenia konstrukcyjne urządzenia kuźniczego N-TR36, będącego adaptacją klasycznego urządzenia TR36. Urządzenie N-TR36 współpracuje z niezależnym mechanizmem ruchu wyginaka, będącym elementem prasy współpracującej z urządzeniem kuźniczym. W celu zbadania skutków wprowadzenia niezależnego mechanizmu ruchu wyginaka przeprowadzono symulację metodą elementów skończonych (MES) procesu kucia wału korbowego w programie QForm 3D v. 5.1. w klasycznym urządzeniu kuźniczym TR36 i nowym urządzeniu kuźniczym N-TR36. Symulacja MES procesu kucia w urządzeniu N-TR36 wykazała, że siła potrzebna do utrzymania wyginaka w nieruchomej pozycji jest dużo większa niż spodziewana, co prowadzi do konieczności stosowania odpowiednio mocniejszego napędu hydraulicznego wyginaka. W celu określenia skutków adaptacji klasycznego urządzenia TR36 do urządzenia N-TR36 przeprowadzono obliczenia MES głównych elementów obu urządzeń w programie ADINA. Obliczenia wykazały, że wprowadzone zmiany konstrukcyjne wpłynęły pozytywnie na sztywność i wytrzymałość urządzenia kuźniczego N-TR36.

EN

The goal of the study was to verify the possibility of creating a device based on the classical TR forging device enabling the utilization of complex technological schemes for forming cranks of crankshafts. The possibility of using complex crank forming schemes will make it possible to optimize shaft forging technology from the perspective of achieving a more accurate forging shape with lower technological allowances, which the classical TR method does not allow for. The operation of the classical TR forging device, N-TR device according to a Chinese patent, and classical RR device, as well as of an improved NRR device, was shown. The design assumptions of the N-TR36 device, an adaptation of the classical TR36 device, were developed. The N-TR36 device cooperates with an independent bending tool motion mechanism, which is a component of the press cooperating with the forging device. In order to study the effects of introducing the independent bending tool motion mechanism, FEM simulation of the crankshaft forging process was conducted using QForm 3D v. 5.1 software for the classical TR36 forging device and new N-TR36 forging device. FEM simulation of the forging process in the N-TR36 device showed that the force required for maintaining the bending tool in an immobile position is much larger than expected, which leads to the necessity of using a more powerful hydraulic drive of the bending tool. To determine the effects of adaption of the classical TR36 device to the N-TR36 device, FEM calculations of the primary components of both devices were conducted using ADINA software. Calculations showed that the introduced design changes had a positive impact on the rigidity and strength of the N-TR36 forging device.