Badanie możliwości poprawy trwałości eksploatacyjnej matrycy prasy do wyciskania metodą KOBO, poprzez zastosowanie połączonych zabiegów obróbki kriogenicznej i cieplno-chemicznej
Współczesna inżynieria materiałowa poszukuje
możliwości poprawy trwałości eksploatacyjnej narzędzi roboczych
wykorzystywanych w procesach przeróbki plastycznej i ubytkowej na drodze
zabiegów obróbki powierzchniowej. Zagadnienie to jest szczególnie istotne w
przypadku procesów, w trakcie których obrabiane są materiały
trudnoodkształcalne, takie jak np. stopy utwardzane wydzieleniowo (CuTi,
CuCrZr). Jedną z takich metod jest proces wyciskania na prasie metodą KOBO. W
metodzie tej elementem kształtującym materiał i jednocześnie najbardziej
narażonym na zużycie jest matryca. Wytrzymałość matrycy jest zatem elementem
kluczowym i w dużym stopniu determinuje możliwość wyciskania danego materiału.
Efektem pracy zrealizowanej w Instytucie jest podniesienie trwałości użytkowej
matrycy oraz umożliwienie przeróbki materiałów, których wyciskanie w chwili
obecnej jest utrudnione lub wręcz niemożliwe.
W Zakładzie Technologii Przetwórstwa Metali i Stopów przeprowadzono badania celem opracowania optymalnych rozwiązań umożliwiających podniesienie odporności na zużycie elementów kształtujących prasy KOBO. Zastosowana obróbka wpłynęła na poprawę trwałości eksploatacyjnej matrycy, a co za tym idzie, potwierdziła możliwość przeróbki materiałów trudnoodkształcalnych.
W Zakładzie Technologii Przetwórstwa Metali i Stopów przeprowadzono badania celem opracowania optymalnych rozwiązań umożliwiających podniesienie odporności na zużycie elementów kształtujących prasy KOBO. Zastosowana obróbka wpłynęła na poprawę trwałości eksploatacyjnej matrycy, a co za tym idzie, potwierdziła możliwość przeróbki materiałów trudnoodkształcalnych.
Wariant 1
(porównawczy)
|
Wariant 2
|
Wariant 3
|
Wariant 4
|
Wariant 5
|
Hartowanie
↓
Odpuszczanie
|
Hartowanie
↓
Odpuszczanie
↓
Azotowanie
|
Hartowanie
↓
Odpuszczanie
↓
Wymrażanie
|
Hartowanie
↓
Odpuszczanie
↓
Wymrażanie
↓
Azotowanie
|
Hartowanie
↓
Odpuszczanie
↓
Azotowanie
↓
Wymrażanie
|
Wytworzone w pięciu wariantach matryce ze stali narzędziowej poddano
badaniom: strukturalnym, twardości, udarności oraz tribologicznym. Zastosowanie
azotowania nie wpłynęło zasadniczo na zmiany struktury i własności rdzenia
próbek jakie uzyskano uprzednią obróbką cieplną (hartowaniem i odpuszczaniem).
Wynika to z faktu, że przed azotowaniem odpuszczanie przeprowadzono w
temperaturze wyższej od temperatury azotowania. Natomiast proces azotowania
wpłynął korzystnie na znaczący wzrost twardości matrycy oraz odnotowano dla
niej najniższą wartość głębokości wytarcia po przeprowadzonych próbach
tribologicznych. Uzyskała ona też najwyższą wartość w próbie udarnościowej
metodą Charpiego. Zastosowanie wymrażania – wariant 3 (H+O+W) skutkowało
spadkiem zarówno twardości narzędzia, jak również udarności oraz najwyższą
wartością głębokości wytarcia na poziomie 82,52µm. Matryca wykonana zgodnie z
wariantem 4 (H+O+W+A) charakteryzowała się ponad 4-krotnie niższą wartością
głębokości wytarcia oraz nieznacznym ubytkiem masy, bo aż 92% niższym niż w
wariancie 1 (H+O). Uzyskała ona też najniższą wartość w próbie udarnościowej na
poziomie 4,20 [kJ / m²]. Matryca, wytworzona zgodnie z wariantem 5 (H+O+A+W)
uzyskała najwyższą wartość twardości HV10 na poziomie 533,64 oraz jedną z
najniższych wartości głębokości wytarcia przy niskim ubytku masy podczas badań
tribologicznych.
Przeprowadzone w skali półprzemysłowej próby wyciskania
metodą KOBO brązów CuSn10 w przypadku wariantu 4 (H+O+W+A) spowodowały
zniszczenie matrycy już w początkowym etapie procesu wyciskania. Wprowadzona modyfikacja
geometrii narzędzia poprzez głębsze nacięcia rowków na powierzchni matrycy
pozwoliła na wyciśnięcie wyprasek z wlewków o wymiarach Ø50x60mm i Ø50x100mm
dla wariantów 2, 3 oraz 5. Dla żadnej matrycy (z wyjątkiem wariantu 4) nie
zaobserwowano efektu „naklejania” wyciskanego materiału na narzędzie.
Oddzielenie tzw. piętki od matrycy nie stanowiło problemu.
Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że:
- najkorzystniejsze wyniki pomiaru twardości, jedną z najniższych wartości współczynnika tarcia oraz jedną z najwyższych wartości udarności uzyskano dla wariantu 5 (H+O+A+W);
- najniższe wartości twardości oraz jedną z najniższych wartości udarności odnotowano dla wariantu 3 (H+O+W);
- najlepsza do wyciskania materiałów trudnoodkształcalnych jest matryca wykona zgodnie z wariantem 2 (H+O+A).
Dzięki
OdpowiedzUsuńTo tematyka dla mnie zbyt trudna. Co innego dla pracowników placówki Unihut https://unihut.pl/ , którzy doskonale znają się na maszynach obrabiających metale różnego rodzaju. Stąd mi się wydaje, że warto jeśli już, to u nich pytać o takie właśnie sprawy. Sami nie będziemy w stanie wykonać takich prac, a to profesjonaliści.
OdpowiedzUsuń