Przejdź do głównej zawartości

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.


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.
 
Fot. 1. Widok wyprasek z prób wyciskania brązu CuSn10

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).

Komentarze

  1. To 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

Prześlij komentarz

Popularne posty z tego bloga

Zastosowanie termografii aktywnej do badań nieniszczących wybranych połączeń zakładkowych

W ostatniej dekadzie zaobserwować można rosnące zainteresowanie termografią aktywną jako nieniszczącą metodą badań materiałów inżynierskich. Metoda ta jest obecnie najczęściej stosowana do badań materiałów kompozytowych o osnowie polimerowej w przemyśle lotniczym, w którym występuje problem kontroli elementów o dużych gabarytach, gdzie tradycyjne metody (np. techniki ultradźwiękowe) są wprawdzie skuteczne, ale jednocześnie mało wydajne. W obszarze badań tych materiałów, termografia aktywna jest najczęściej wykorzystywana do detekcji rozwarstwień, obcych wtrąceń, uszkodzeń wywołanych uderzeniem. Termografia aktywna jest również z powodzeniem stosowana do wyznaczania przewodności/dyfuzyjności cieplnej ciał stałych. Pomimo znacznego rozpowszechnienia termografii aktywnej jest ona nadal uznawana za niekonwencjonalną i stosunkowo nowoczesną metodę badań, o nie do końca poznanym jeszcze obszarze zastosowań. Obecnie w wielu jednostkach naukowo-badawczych prowadzone są prace nad rozwojem t

Badania nad intensyfikacją produkcji miedzi katodowej W HM Głogów II

Intensyfikacja produkcji miedzi elektrolitycznej wiąże się z podwyższeniem gęstości prądu na elektrodach (skróceniem cyklu katodowego) lub umieszczeniem dodatkowych elektrod w wannach (co można osiągnąć poprzez zmniejszenie rozstawu elektrod). Możliwy jest też wariant mieszany polegający na podwyższeniu gęstości prądu, przy jednoczesnym zmniejszeniu rozstawu elektrod. Znaczące zwiększenie produkcji katod miedzianych najwyższej jakości, przy zachowaniu obecnej liczby wanien elektrolitycznych, jest możliwe poprzez zastosowanie nowoczesnej, bezpodkładkowej technologii elektrorafinacji miedzi, znanej pod nazwą ISA-Process (ISA/KIDD). Według licznych danych pochodzących zarówno z literatury, jak i bezpośrednio z przemysłu, w zakładach pracujących w oparciu o tę technologię, stosuje się katodową gęstość prądu w zakresie od 280 do 350 A/m 2 , a jej średnia wartość wynosi 310 A/m 2 .

Innowacyjna, prośrodowiskowa technologia wytwarzania miedzianych wyrobów przewodowych z wykorzystaniem odpadów poprodukcyjnych

Zakład Technologii Przetwórstwa Metali i Stopów Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach opracował we współpracy z Fabryką Przewodów Energetycznych S.A. w Będzinie technologię wytwarzania miedzianych wyrobów przewodowych z wykorzystaniem odpadów poprodukcyjnych. Stosowana obecnie technologia produkcji wyrobów przewodowych jest oparta na wsadzie produkowanym z wyselekcjonowanych katod miedzianych. Powstające odpady są sprzedawane jako złom miedzi. Powtórne uzyskanie miedzi katodowej ze złomu wymaga energochłonnych procesów rafinacji ogniowej i elektrorafinacji. Proponowana przez IMN innowacyjna technologia pozwoli na zastosowanie wsadu z odpadów poprodukcyjnych jako materiału wyjściowego do produkcji przewodów.