Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 2023

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Electron beam hardening of nanobainitic steels

Śliwiński Piotr, Węglowski Marek St., Pikuła Janusz, Tański Tomasz, Wieczorek Andrzej N., Skołek Emilia

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

2023

Vol. 67, No. 2

24--37

Because of the unique combination of their properties, nanobainitic steels containing Si are particularly attractive materials for use in gear manufacturing. However, in order to achieve desired results, it is first necessary to obtain a surface of sufficient hardness (i.e. to increase the hardness of the surface layer using surface hardening techniques). One of such techniques is electron beam hardening. Due to the high power of electron beam welding machines and properties of the electron beam itself, the above-named technology makes it possible to harden workpieces within a wide range of thicknesses. Research-related tests discussed in the article involved the hardening of blocks made of nanobainitic steel (30 mm × 150 mm × 20 mm) using the oscillation-deflected electron beam. Test specimens were subjected to surface hardening with the electron beam using different beam settings. Surface hardening techniques involved both moving the specimen relative to the heat source and quenching only with beam oscillation. As part of the study, finite element simulations were performed along with the validation of results. The test specimens were then subjected to Vickers hardness tests as well as to light microscopic and microstructural tests (using scanning electron microscopy). The test results revealed that the electron beam hardening method made it possible to obtain hardened layers having a thicknesses of up to 1.9 mm. The distribution of hardness in the hardened zone was uniform, whereas the specimens hardened without movement were characterized by a higher average hardness of 674 HV0.1. The average hardness value of the hardened layer amounted to 626 HV0.1 in terms of the sample hardened at a speed of 250 mm/min. The results of the FEM numerical calculations were consistent with the results of the actual measurements, indicating that the assumptions and boundary conditions in the FEM modelling of the electron beam quenching process were defined correctly.

Ze względu na niezwykle korzystne połączenie właściwości, stale nanobainityczne zawierające Si są szczególnie atrakcyjnym materiałem do wykorzystania w produkcji kół zębatych. Aby jednak osiągnąć pożądane rezultaty, należy najpierw wytworzyć powierzchnię o odpowiedniej twardości. Konieczne jest więc zwiększenie twardości warstwy wierzchniej za pomocą technik hartowania powierzchniowego. Jedną z nich jest metoda hartowania wiązką elektronów. Dzięki niej możliwe jest hartowanie przedmiotów o szerokim zakresie grubości warstwy zahartowanej ze względu na dużą moc spawarek elektronowych oraz właściwości samej wiązki elektronów. W niniejszym artykule bloki ze stali nanobainitycznej o wymiarach 30×150×20 mm hartowano za pomocą odchylanej oscylacyjnie wiązki elektronów. Próbki poddano hartowaniu powierzchniowemu wiązką elektronów, przy różnych ustawieniach wiązki. Jako techniki hartowania powierzchniowego stosowano zarówno przemieszczanie próbki względem źródła ciepła, jak i hartowanie jedynie za pomocą oscylacji wiązki. W ramach badań przeprowadzono symulację metodą elementów skończonych wraz z walidacją uzyskanych wyników. Otrzymane próbki poddano następnie badaniom twardości metodą Vickersa, mikroskopii świetlnej oraz badaniom mikrostruktury metodą skaningowej mikroskopii elektronowej. Wyniki pokazały, że metoda hartowania wiązką elektronów umożliwia uzyskanie warstw zahartowanych o grubości dochodzącej do 1,9 mm. Rozkład twardości w strefie zahartowania był równomierny, natomiast próbki hartowane bez ruchu charakteryzowały się większą średnią twardością warstwy, wynoszącą 674 HV0,1. Średnie wartości twardości warstwy zahartowanej były równe 626 HV0,1 dla próbki hartowanej z prędkością 250 mm/min. Wyniki obliczeń numerycznych MES charakteryzowały się zgodnością z wynikami pomiarów rzeczywistych, co wskazuje na prawidłowe zdefiniowanie założeń i warunków brzegowych w modelowaniu MES procesu hartowania wiązką elektronów.

Supported by 2D and 3D Imaging Methods Investigation of the Influence of Fiber Orientation on the Mechanical Properties of the Composites Reinforced with Fibers in a Polymer Matrix

Saraczyn Robert, Deroszewska Martyna, Kowaluk Tomasz, Skołek Emilia, Rządkowski Witold, Myszka Dawid

Advances in Science and Technology. Research Journal

2023

Vol. 17, no 3

170--183

The aim of this study was to examine the behavior of the carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites depending on the fiber orientation and to understand the influence of microstructural discontinuities on mechanical properties. For the tests 210 gsm prepreg composite and 200 gsm carbon fabric with polymer matrix have been used. Samples were structured and later examined according to the ASTM-D3039 and ASTM-D3878 (equivalents are ISO 20975, ISO 527-4 and ISO 527-5). Accordingly, to the number of layers, three ways of the fibers arranging in relation to the applied force were used. Mechanical properties were determined in a static tensile test. The results of imaging studies, which included analyzes of Digital Image Correlation, Computed Tomography and Scanning Electron Microscopy, showed structural discontinuities, specific stress distribution and propagation of stresses depending on the production technology, which were correlated with the obtained strength results. The source of the gradual development of the degradation of the composite structure was observed in local microdamages and microcracks. As a result of a sub-critical crack growth within the resin matrix material, the defects are subject to a complex, multi-axial stress field on the micro-scale, even if the globally applied force is axial. Samples in which the load was applied along the axis of the fibers behave like an elastic material, while samples, where the force is applied at an angle to the axis of the fibers, tend to behave like an elastic-plastic material.