Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Unconventional methods of manufacturing thin wires for application as input material in additive manufacturing. Part 2: Drawing of Fe-based alloy wires

Burdek Marek, Adamczyk Mariusz, Marszowski Krzysztof

Journal of Metallic Materials

|

2022

|

Vol. 74, no. 3-4

24--29

EN

The article presents the technology of drawing thin wires made from selected iron-based alloys for use in additive manufacturing using WAAM method. The final technology of wire production was developed with the use of a drawing bench, depending on the deformed material. Steel wires with a diameter of 1 mm and mechanical properties adapted to the 3D printer were produced.

PL

W artykule przedstawiono technologię wykonania cienkich drutów z wybranych stopów na bazie Fe do zastosowania w technologiach przyrostowych metodą WAAM. Finalną technologię wykonania drutu opracowano z zastosowaniem ciągarki ławowej w zależności od odkształcanego materiału. Wykonano druty stalowe o średnicy 1 mm i właściwościach mechanicznych dostosowanych do drukarki 3D.

2

Unconventional methods of manufacturing thin wires for application as input material in additive manufacturing. Part 1: Preparation of input material for wire drawing

Burdek Marek, Garbarz Bogdan, Woźniak Dariusz, Adamczyk Mariusz, Skiba Jacek, Kulczyk Mariusz

Journal of Metallic Materials

|

2022

|

Vol. 74, no. 3-4

14--23

EN

Part 1 of the article presents the technological path of producing semi-finished products for wires constituting input material in additive technologies. On the basis of the developed chemical compositions of experimental Fe-based alloys, laboratory ingots with a square section of 120×120 mm / 130×130 mm were produced, which were then hot rolled into flat bars. In order to select the physical parameters of the drawing tests, numerical modelling of the process was performed. As a result of the simulations, it was found that the calculated drawing force exceeds the capabilities of the experimental drawing machine and for this reason, hydrostatic extrusion was used to produce bars intended for drawing wires. The hydrostatic extrusion method was used to make bars with a diameter of 5 mm from three tested materials, while three experimental steels showed insufficient susceptibility to extrusion at high pressure and cracked at various strain values. An analysis of possible causes of bar breakage during extrusion was carried out on the basis of the results of microstructure examination.

PL

W części 1 artykułu przedstawiono ścieżkę technologiczną wykonania półwyrobów przeznaczonych na druty będące materiałem wsadowym do technologii przyrostowych. Na podstawie opracowanych składów chemicznych eksperymentalnych stopów na bazie Fe wytworzono wlewki laboratoryjne o przekroju kw. 120×120 mm / 130×130 mm, które następnie poddano walcowaniu na gorąco na płaskowniki. W celu dobrania parametrów fizycznych testów ciągnienia wykonano modelowanie numeryczne tego procesu. W wyniku symulacji ustalono, że wyliczona siła ciągnienia przewyższa możliwości eksperymentalnej ciągarki i z tego powodu do wytworzenia prętów przeznaczonych do ciągnienia drutów zastosowano wyciskanie hydrostatyczne. Metodą wyciskania hydrostatycznego wykonano pręty o średnicy 5 mm z trzech badanych materiałów, natomiast trzy eksperymentalne stale wykazały niewystarczającą podatność do wyciskania z wysokim ciśnieniem i ulegały pękaniu przy różnych wartościach odkształcenia. Przeprowadzono analizę możliwych przyczyn pękania prętów w trakcie wyciskania na podstawie wyników badań mikrostruktury.

3

Microstructure, mechanical properties and geometry of a model batch of semi-spherical steel liners intended for use in the extractive industry

Stępień Jerzy, Burdek Marek, Marcisz Jarosław, Żak Artur, Janiszewski Jacek

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 3

7--22

EN

The article presents the results of investigation of the microstructure and mechanical properties of Fe-based materials intended for the production of semi-spherical liners for experimental shaped charges. The tests were carried out on samples taken in three directions in relation to the rolling direction: 0°, 45° and 90°, of the following materials: cold-rolled sheets made of DC04 steel, hot-rolled sheets made of 04J steel, and cold-rolled strips made of 004G steel developed at Łukasiewicz -IMŻ and annealed at 650°C. Semi-spherical drawpieces with a diameter of 106.4 mm, intended for liners, were made of the sheets with the use of cold stamping. Tests of the microstructure and HV hardness of samples taken from the test batch were carried out on cross-sections along the pressing direction and the model batch -on sections transverse to the stamping direction The geometry of the model batch drawpieces was also measured. The ferrite grain size evaluation was performed according to the ASTM E112 standard using µgrain software with a grain size evaluation module using counting the number of intersections of grain boundaries with a circle.

PL

Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych materiałów na bazie Fe przeznaczonych do wytwarzania wkładek półsferycznych do eksperymentalnych ładunków kumulacyjnych. Badania wykonano na próbkach pobranych w trzech kierunkach w stosunku do kierunku walcowania 0°, 45° i 90° z następujących materiałów: blach walcowanych na zimno ze stali DC04, blachy walcowanej na gorąco ze stali 04J oraz taśm walcowanych na zimno i wyżarzanych w temperaturze 650°C ze stali 004G opracowanej w Łukasiewicz -IMŻ. Z blach metodą tłoczenia na zimno wykonano wytłoczki półsferyczne o średnicy 106,4 mm przeznaczone na wkładki kumulacyjne. Przeprowadzono badania mikrostruktury i twardości HV próbek pobranych z partii testowej na przekrojach wzdłuż kierunku tłoczenia i partii modelowej -na przekrojach poprzecznych do kierunku tłoczenia oraz pomiary geometrii wytłoczek partii modelowej. Badania wielkości ziaren ferrytu wykonano zgodnie z normą ASTM E112 z zastosowaniem oprogramowania µgrain z modułem do oceny wielkości ziarna metodą zliczania liczby przecięć granic ziaren z okręgiem.

4

Microstructure and mechanical properties of steels for shaped charge liners and preliminary assessment of the effectiveness of experimental shaped charges intended for use in the mining industry

Marcisz Jarosław, Żak Artur, Stępień Jerzy, Burdek Marek, Tomczak Tymoteusz, Burian Wojciech, Janiszewski Jacek, Pytlik Mateusz

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 2

2--12

EN

The paper presents the results of investigation of the microstructure and mechanical properties of Fe-based materials designed for the manufacture of semi-spherical liners for experimental shaped charges. The tests were carried out on material samples taken from two semi-finished products, i.e. a rod for the manufacture of charge liners with a diameter of 50 mm using machining, and sheets for the manufacture of liners with a diameter of 100 mm using cold drawing. Microstructure examination was also carried out on a test specimen obtained using the additive method (3D-WAAM), made of low-carbon unalloyed steel wire. Firing tests on concrete blocks were carried out in order to quantify the effects of drilling at the Experimental Mine Barbara. The scope of the tests consisted of firing at cylindrical concrete blocks using projectiles containing 50 mm diameter liners made of Fe-based alloys. Based on the results of the laboratory material, two experimental steel grades were selected for further testing. Plates made of the selected steels will be used to manufacture charge liners with a diameter of 100 mm.

PL

Przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych materiałów na bazie Fe przeznaczonych do wytwarzania wkładek półsferycznych do eksperymentalnych ładunków kumulacyjnych. Badaniom poddano próbki materiałowe pobrane z dwóch półfabrykatów, tj. pręta do wytwarzania wkładek kumulacyjnych o średnicy 50 mm metodą obróbki skrawaniem oraz blach do wytwarzania wkładek o średnicy 100 mm metodą tłoczenia na zimno. Przeprowadzono badania mikrostruktury próbki testowej wykonanej metodą przyrostową (3D-WAAM) z drutu ze stali niskowęglowej niestopowej. Próby strzelania do bloków betonowych w celu ilościowego oszacowania skutków drążenia otworów przeprowadzono w Kopalni Doświadczalnej Barbara. Zakres badań obejmował strzelanie do walcowych bloków betonowych z wykorzystaniem pocisków zawierających wkładki o średnicy 50 mm wykonane ze stopów na bazie Fe. Na podstawie wyników badań materiału laboratoryjnego wytypowano do dalszych badań dwa eksperymentalne gatunki stali. Blachy z dobranych stali będą wykorzystane do wytwarzania wkładek kumulacyjnych o średnicy 100 mm.

5

Development of technology for the production of lightweight observation and protective container (LOOK) made of nanostructured ultra-strength steels

Marcisz Jarosław, Garbarz Bogdan, Tomczak Tymoteusz, Janik Aleksandra, Zalecki Władysław, Burdek Marek, Adamczyk Mariusz, Starczewski Lech, Gmitrzuk Michał, Nyc Robert, Gołuński Marcin, Żółkiewski Krzysztof, Lubowiecki Paweł, Skurczyński Marcin

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 2

13--39

EN

The article contains results of research and analyses concerning application of nanostructured bainitic steel in the form of plates for manufacturing of armour components. The presented results of examination of microstructure and properties include a wide range of laboratory experiments and industrial tests, which resulted in the achievement of the assumed functional properties. In the period of 2017-2021, a scientific and industrial consortium consisting of Łukasiewicz - Institute of Ferrous Metallurgy (leader); WITPiS, Tarnów Mechanical Works, Alchemia and Heatmasters Poland carried out a project funded by the POIR 04.01.04 programme aimed to develop the design and to manufacture an observation and protective container with a specified resistance to penetration by armour-piercing projectiles and with a lower mass of steel armouring in relation to that currently produced. The aim of the project was achieved by using armour plates made of nanostructured bainitic steel (nanobainitic), which are characterised by high resistance to high-energy impact concentrated in a small area. The technological tests carried out in the project mainly concerned the development of a new container and industrial technology of armour plates production and their application in the armour of this container. Based on the results of investigation of the semi-industrial scale material, the optimum chemical composition for industrial scale melting and casting was determined. An industrial technology for the production of plates of nano-structured bainitic steel was developed, which includes the following processes: smelting and casting, preliminary heat treatment and ingot hot processing, as well as hot rolling, final heat treatment, and surface treatment. A test batch of the material in the form of 1500×2470 mm armoured plates was fabricated under industrial conditions. The final result of the project is a container armoured with bainitic nanostructured steel plates with implementation documentation and a technology for producing armoured plates from this steel under the technical and technological conditions of domestic steel manufacturers.

PL

Artykuł zawiera wyniki badań i analiz dotyczące zastosowania stali nanostrukturalnej bainitycznej w postaci blach arkuszowych do wytwarzania elementów opancerzenia. Przedstawione wyniki badań mikrostruktury i właściwości obejmują szeroki zakres eksperymentów laboratoryjnych i badań przemysłowych, w wyniku których osiągnięto założone właściwości użytkowe. W latach 2017-2021 konsorcjum naukowo-przemysłowe w składzie: Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza (lider), Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej (WITPiS), Zakłady Mechaniczne Tarnów S.A. (ZMT), Alchemia S.A. i Heatmasters Poland sp. z o.o. zrealizowało projekt finansowany z programu POIR 04.01.04, którego celem było opracowanie konstrukcji i wykonanie kontenera obserwacyjno-obronnego o określonej odporności na przebicie pociskami przeciwpancernymi oraz o niższej masie opancerzenia stalowego w odniesieniu do obecnie wytwarzanego. Cel projektu osiągnięto przez zastosowanie blach pancernych ze stali nanostrukturalnej bainitycznej (nanobainitycznej-NBA), które charakteryzuje wysoka odporność na skoncentrowane na małym obszarze wysokoenergetyczne oddziaływania udarowe. Zrealizowane badania przemysłowe w projekcie dotyczyły w głównej mierze opracowania konstrukcji nowego kontenera oraz przemysłowej technologii wytwarzania blach pancernych i ich zastosowania w opancerzeniu tego kontenera. Na podstawie wyników badań materiału wytworzonego w skali półprzemysłowej ustalono optymalny skład chemiczny dla wytopów przemysłowych. Opracowano przemysłową technologię wytwarzania blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej, która obejmuje następujące procesy: wytapianie i odlewanie, wstępną obróbkę cieplną i przetwarzanie wlewków oraz walcowanie na gorąco blach i finalną obróbkę cieplną oraz obróbkę powierzchniową. Wykonano testową partię materiału w warunkach przemysłowych w postaci pancernych blach arkuszowych o wymiarach 1500×2470 mm. Finalnym rezultatem projektu jest kontener opancerzony za pomocą blach ze stali nanostrukturalnej bainitycznej z dokumentacją wdrożeniową oraz technologia wytwarzania blach pancernych z tej stali w warunkach techniczno-technologicznych krajowych wytwórców wyrobów stalowych.

6

Production technology and mechanical properties of a new grade of steel for forgings with increased strength and impact strength

Burdek Marek, Marcisz Jarosław, Stępień Jerzy

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 4

15--21

EN

The study involved the development of the basics of production technology and the testing of the mechanical properties of a new grade of steel for forgings with increased strength and impact strength, intended for special products. The scope of the tests included a proposal for a new steel composition along with the production of ingots and its further processing into forgings in industrial conditions, using an input with various dimensions of the cross-section, proposed as a result of numerical calculations, including the performance of heat treatment in two variants. As a result of tests and analyses, it was found that the proposed technology enables the production of semi-finished products with the assumed level of strength and impact strength.

PL

Opracowano podstawy technologii produkcji oraz przeprowadzono badania właściwości mechanicznych nowego gatunku stali na odkuwki o podwyższonej wytrzymałości i udarności z przeznaczeniem dla wyrobów specjalnych. Zakres badań obejmował propozycję nowego składu stali wraz z wykonaniem wlewków i jej dalszym przetwarzaniem na odkuwki w warunkach przemysłowych, wykorzystując wsad o różnych wymiarach przekroju poprzecznego zaproponowanych w wyniku obliczeń numerycznych łącznie z wykonaniem obróbki cieplnej w dwóch wariantach. W wyniku badań i analiz stwierdzono, że zaproponowana technologia umożliwia uzyskanie półwyrobów o założonym poziomie wytrzymałości i udarności.

7

Wpływ parametrów wytwarzania na właściwości użytkowe korpusów silników rakietowych kalibru 227 mm

Burdek Marek, Marcisz Jarosław, Stępień Jerzy, Skowron Ewelina, Król Józef

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2019

|

R. 48, z. 152

91--103

PL

W pracy przeprowadzono badania procesu wytwarzania korpusów kalibru 227 mm ze stali niskowęglowej w gatunku 15HGMVŻ w skali przemysłowej. Określono wpływ parametrów technologii produkcji, takich jak stan materiału przed zgniataniem i wielkość odkształcenia w procesie zgniatania na właściwości mechaniczne korpusu. Wskazano optymalne właściwości materiału po ulepszaniu cieplnym oraz wartości odkształcenia w procesie zgniatania obrotowego dla uzyskania określonych właściwości finalnych korpusów. Wyznaczono rozkład twardości na grubości ścianki korpusu oraz wykonano badania mikrostruktury. Uzyskane wyniki badań wskazują na poprawność procesu wytwarzania korpusów w zakresie doboru parametrów ulepszania cieplnego i wartości odkształcenia.

EN

The paper presents a process of industrial fabrication of 227 mm calibre frames made of 15HGMVŻ grade low-carbon steel. Influence of production technology parameters such as the state of material before forming and the degree of deformation during the forming on mechanical properties of frames was established. Optimal material properties after thermal improvement, and levels of deformation at a rotary forming process needed for getting the specific characteristics of final frames were indicated. The hardness across the frame wall was identified and the microstructure was studied. Received results of tests indicate on correctness of the frame production process regarding the selection of parameters for thermal improvement and rates of deformation.

8

Comparative analysis of wire drawing processes with the use of monolithic and roller dies

Burdek Marek

Journal of Metallic Materials

|

2019

|

Vol. 71, no. 3

3--7

EN

The paper presents a comparative analysis of wire drawing with the use of monolithic and roller dies on the basis of numerical simulations performed using the QForm 3D program. Significant differences between the above types of drawing dies in the aspect of round wire technology are presented. Distributions of stresses and strains on the semi-finished cross-section during drawing and the final product were analysed in particular. Numerical simulations were performed for the low-carbon unalloyed C10D steel. The calculations concerned the production of wires with a diameter of 6.5 mm from a wire rod with a diameter of 8.5 mm. The results of simulations and analyses showed the validity of using roller dies in the aspect of widely understood production profitability and process efficiency, dependent on tool and energy consumption and time consumption, while maintaining the guarantee of obtaining the required surface quality, shape and internal quality.

PL

W artykule przeprowadzono analizę porównawczą ciągnienia drutów w ciągadłach monolitycznych i rolkowych na podstawie symulacji numerycznych wykonanych za pomocą programu QForm 3D. Przedstawiono istotne różnice pomiędzy ww. rodzajami ciągadeł w aspekcie technologii wytwarzania drutów okrągłych. Analizie poddano w szczególności rozkłady naprężeń i odkształceń na przekroju półwyrobu w trakcie ciągnienia i wyrobu końcowego. Symulacje numeryczne wykonano dla stali niskowęglowej niestopowej w gatunku C10D. Obliczenia dotyczyły wytwarzania drutów o średnicy 6,5 mm z walcówki o średnicy 8,5 mm. Wyniki symulacji i analiz wykazały zasadność stosowania ciągadeł rolkowych w aspekcie szeroko rozumianej opłacalności produkcji i wydajności procesu, zależnych od zużycia narzędzi i energii oraz czasochłonności, przy zachowaniu gwarancji uzyskania wymaganej jakości powierzchni, kształtu i jakości wewnętrznej.