Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Józef Śleziona dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

12
III i IV kwartał 2011 III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r. „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” P R O JE K T W S P Ó Ł F IN A N S O W A N Y P R Z E Z UNIĘ E U R O P E JS K Ą Z E ŚRODKÓW E U R O P E JS K IE G O F U N D U S Z U R O Z W O JU REGIONALNEGO Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Józef Śleziona dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz. prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu ZB13. Opracowanie technologii przetapiania stopów niklu z zastosowaniem modyfikowania nanocząstkami proszków RT 13. Development of the technology of remelting nickel alloys with the use of nanopowder modifications Jednostki realizujące zadanie: Politechnika Śląska Politechnika Rzeszowska Politechnika Warszawska Partner przemysłowy: WSK-PZL Rzeszów

description

Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Józef Śleziona dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz. prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu. ZB13. Opracowanie technologii przetapiania stopów niklu z zastosowaniem modyfikowania nanocząstkami proszków - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Józef Śleziona dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Page 1: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

III i IV kwartał 2011

III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r.

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

PROJEKT W SPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZW OJU REGIONALNEGO

Liderzy projektu: prof. dr hab. inż. Józef Śleziona

dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk, p.o lidera projektu

ZB13. Opracowanie technologii przetapiania stopów niklu z zastosowaniem modyfikowania nanocząstkami proszków

RT 13. Development of the technology of remelting nickel alloys with the use of nanopowder modifications

Jednostki realizujące zadanie:Politechnika ŚląskaPolitechnika RzeszowskaPolitechnika WarszawskaPartner przemysłowy: WSK-PZL Rzeszów

Page 2: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

OCENA WPŁYWU PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH FORMY ODLEWANIA NA WŁASCIWOŚCI MECHANICZNE (Rm i HB)

EVALUATION OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS FORMS AND CASTING ON MECHANICAL PROPERTIES (Rm and HB)

MeltIndependent variable

A B C D

1 (-) (-) (-) (-)

2 (+) (-) (-) (+)

3 (-) (+) (-) (+)

4 (+) (+) (-) (-)

5 (-) (-) (+) (+)

6 (+) (-) (+) (-)

7 (-) (+) (+) (-)

8 (+) (+) (+) (+)

A: Mould surface, (-), white (without inoculant), (+) blue (with inoculant coating),

B: ceramic filter, (-) white, without modifier, (+) blue, with the inoculant coating,

C: casting temperature, (-) 1420oC, (+) 1480oC,

D: casting cooling conditions, (-) mould without thermal insulation, (+) mould with an insulating material.

Parameter Results of calculations

Rm HB

bo p bo p

Absolute term

1150 0,0218 406 0,0133

A 34 0,0197 7,48 0,0422

B 26,5 0,0403 1,55 0,5383

C -0,22 0,2511 -0,082 0,1679

D 0,10 0,4952 0,062 0,2020

R2 0,7393 0,0218

1. The value of the adjusted coefficient of determination R2 = 0,8395 indicates that approximately 84% of the results can be explained with a model described by the following relationship:

Rm = 1150 -/+ (34)·A –/+ (26,5)·B – 0,22·Todl + 0,1·Tf, [MPa]

2. The value of the adjusted coefficient of determination R2 = 0,7393 indicates that only approximately 74% of the results can be explained with a model described by the following relationship:

HB = 406 -/+ (7,48)·A -/+ (1,55)·B – 0,082·Todl + 0,062·Tf, MPa]

Part I

Page 3: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

MODYFIKACJA POWIERZCHNIOWA I OBJĘTOŚCIOWA STOPOW IN-713C i MAR-247SURFACE AND VOLUME MODIFICATION IN-713C AND MAR-247 ALLOYS

Badania prowadzono dla nadstopów niklu IN-713C i MAR-247 (odpady poprodukcyjne, braki, elementy układów wlewowych itp.)). Wytopy prowadzono w indukcyjnym piecu próżniowym typu IS 5/III, firmy Leybold – Heraeus.

Studies were conducted on an IN-713C nickel and MAR-247 superalloy (post-production waste: rejects, parts of the gating system, etc.). Melting was carried out in a vacuum induction furnace, model IS 5/III, made by Leybold – Heraeus.

1. Wytop IN-713C (forma niebieska, filtr niebieski)1. Melt IN-713C (a form of blue, blue filter)

2. Wytop IN-713C (forma biała, filtr niebieski)2. Melt IN-713C (a form of white, blue filter)

3. Wytop MAR-247 (forma niebieska, filtr niebieski)3. Melt MAR-247 (a form of blue, blue filter)

4. Wytop MAR-247 (forma biała, filtr niebieski)4. Melt MAR-247 (a form of white, blue filter)

Part II

Page 4: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

4.3. Ocena porównawcza makro- i mikrostruktury wykonanych odlewów.4.3. Comparative assessment of macro-and microstructure of castings made.

Wytop 1 Wytop 2 Wytop 3 Wytop 4

0,388

0,042

0,668

0,045

0

0,2

0,4

0,6

0,8

IN713C(N) IN713C(B) MAR247(N) MAR247(B)

Stop

Lic

zba

zia

ren

na

1 m

m2

Liczba ziarenNumber of grains

2,58

23,84

1,51

22,03

0

10

20

30

IN713C(N) IN713c(B) MAR247(N) MAR247(B)

Stop

Śre

dn

ia p

ow

ierz

ch

nia

zia

ren

, m

m2

Średnia powierzchnia ziarenThe average size of grains

Page 5: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

4.4. Określenie właściwości mechanicznych: Rm. Re, A5 i HB4.4. Determination of mechanical properties: Rm. Re, A5 and HB

923

804

964

944

700

800

900

1000

IN713C(N) IN713C(B) MAR247(N) MAR247(B)

Stop

Rm

, MP

a

785

736

808

848

700

750

800

850

900

IN713C(N) IN713C(B) MAR247(N) MAR247(B)

Stop

Re, M

Pa

7,33

5,3

6,97,2

2

4

6

8

IN713C(N) IN713C(B) MAR247(N) MAR247(B)

Stop

A5

, %

321

360

346

336

280

300

320

340

360

380

IN713C(N) IN713C(B) MAR247(N) MAR247(B)

Stop

Tw

ard

ość

HB

Wytrzymałość na rozciąganie

Twardość HB

Granica plastyczności

Wydłużenie A5

Page 6: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

4.4. Określenie właściwości mechanicznych: wysokotemperaturowe pełzanie.(Politechnika Rzeszowska)

4.4. Determination of mechanical properties: high-temperature creep.(Rzeszow University of Technology)

Wytop IN-713C (forma biała, filtr niebieski)Melt IN-713C (a form of white, blue filter)

Wytop IN-713C (forma niebieski, filtr niebieski)Melt IN-713C (a form of blue, blue filter)

Wytop MAR-247 (forma niebieska, filtr niebieski)Melt MAR-247 (a form of blue, blue filter)

Wytop MAR-247 (forma biała, filtr niebieski)Melt MAR-247 (a form of white, blue filter)

250 h 15min.

317 h 23min.26 h 43min.

25 h 21min.

Page 7: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Referaty (Papers): (prof.dr hab.inż. Franciszek Binczyk)

I. XI Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Optymalizacja Systemów produkcyjnych w Odlewniach”. 06. Łódź:

1. Oddziaływania na granicy forma – powłoka modyfikująca - ciekłe stopy niklu (Interactions at the mould – modifying coating – molten nickel alloy interface)

II. 52 Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Krzepnięcie i Krystalizacja Metali:Cedzyna-Kielce 09. 2011r.:2.Wpływ parametrów technologicznych formy i warunków odlewania na makrostrukturę

odlewów ze stopów niklu.( Effect of technological parameters on structure of castings made from IN-713C nickel alloy

3. Filtry ceramiczne do modyfikowania objętościowego odlewów ze stopów niklu. (Ceramic filters for bulk inoculation of nickel alloy castings

III. Seminarium Naukowe Indywidualnego projektu kluczowego: „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”, Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007÷2013, Zakopane, 12 ÷ 16 września 2011 r.

4. Wnioski wynikające z dotychczasowych analiz ATD oraz badań strukturalnych stopów wsadowych „master heat” nadstopów niklu i nadstopu kobaltu MAR M509

(Conclusions from the previous ATD studies and structural studies of alloys batch “master heat "super alloy of nickel and cobalt superalloy MAR M509)

5. Reakcje zachodzące na granicy ciekły metal-forma ceramiczna w procesie odlewania precyzyjnego elementów z nadstopów niklu i ich wpływ na jakość odlewów.

(Reactions occurring on the border of a form of liquid metal-ceramic precision casting process elements from nickel superalloys and their impact on the quality of castings.

6. Modyfikacja powierzchniowa odlewów precyzyjnych z nadstopów niklu.(Surface Modification of investment casting of superalloys of Nikel)7. Wielokrotne przetapianie nadstopów niklu z udziałem złomu - możliwości i ograniczenia(Multiple remelting nickel superalloys with scrap - possibilities and limitations)

Page 8: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Publikacje ((Publications)

1. Binczyk F., Śleziona J., Gradoń P.: Modification of the macrostructure of nickel superalloys with cobalt nanoparticles, Composites, nr 1, 2011 , pp. 49-55.

2. Binczyk F, Śleziona J, Gradoń P, J. Michalska, S. Bąk: Interactions at the mould – modifying coating – molten nickel alloy interface, Archives of Foundry Engineering, vol.11, Issue 3, 2011, pp.5 -11.

3. Binczyk F., Śleziona J., Gradoń P.: Ceramic filters for bulk inoculation of nickel alloy castings, Archives of Foundry Engineering, vol.11, Special Issue 3, 2011, pp.29-33.

4. Binczyk F., Śleziona J., Szymszal J., Gradoń P. : Effect of technological parameters on structure of castings made from IN-713C nickel alloy, Archives of Foundry Engineering, vol.11, Issue 4, pp. 9-13.

Page 9: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Prace magisterskie obronione (Master theses defended) (29.06. 2011r.):

1. Mańka Marcin: „Makrostruktura oraz twardość odlewów ze stopu IN 713C po modyfikacji powierzchniowej i objętościowej”. (Macrostructure and hardness of the IN 713C cast alloy after the surface and volume modification). Promotor: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk.

2. Wers Paweł: „Wpływ sposobu modyfikowania odlewów na proces krzepnięcia i mikrostrukturę odlewów ze stopu IN 713C” (Effect of modifying the process of casting solidification and microstructure of cast alloy IN 713C). Promotor: prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk.

3. Szehyński Tomasz: Opracowanie składu mieszanin na filtry ceramiczne do modyfikowania objętościowego żarowytrzymałych stopów niklu” (Development of the composition of mixtures of ceramic filters for modifying the volumetric creep of nickel alloys). Promotor prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk.

Prace magisterskie realizowane (Master theses realized):

1. Piotr Wit: Wpływ modyfikacji powierzchniowej i objętościowej na strukturę i właściwości mechaniczne odlewów ze stopu niklu IN-713C (Influence of surface and bulk modifications to the structure and mechanical properties of cast nickel alloy IN-713). Promotor prof. dr hab. inż. Franciszek Binczyk.

Prace doktorskie realizowane (PhD thesis realized)

Mgr inż. Paweł Gradoń „Procesy fizykochemiczne w układzie forma- modyfikator-ciekły stop, kształtujące makro- i mikrostrukturę wybranych nadstopów niklu.” (Physic and-chemical processes in the system form-modifier-liquid alloy, shaping the macro-and microstructure of selected nickel superalloys). Przewód otwarty 15. 11. 2011r.

Udział studentów / doktorantów (The share of students / doctoral): 5

Page 10: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej

Współpraca z WSK PZL Rzeszów

Widok ogólnyGeneral view

Opracowanie koncepcji adaptacji pieca indukcyjnego Balzers do oceny jakości metalurgicznej wlewków „master heat” w warunkach WSK Rzeszów.

Develop the concept of adaptation induction furnace Balzers to assess the quality of metallurgical ingots "master heat" in a WSK Rzeszow.

Wnętrze komory z cewką indukcyjna z systemem pomiaru temperatury

The interior chamber of the induction coil temperature measurement system

Proponowane zmiany adaptacyjne pieca The proposed changes to adapt the furnace

1. Zmniejszyć objętość tygla do 1,4-1,8 litra (tygiel w tyglu),2. Zainstalować dwa dodatkowe przepusty do

pomiaru temperatury metalu w tyglu i próbniku ATD.1.Reduce the volume to 0.2 liters crucible (crucible in the crucible),

2 Install two additional culverts to measure the temperature of metal in the crucible and the sampler ATD.

0,14-0,18 litr~1,2 kg stopu

Tygiel Al2O3 (φz 60x80mm)

Page 11: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

Propozycje dodatkowych badańna lata 2012-2013

Określenie podstawowych właściwości odlewniczych najczęściej stosowanych stopów niklu

Determination of the basic casting properties of nickel alloys1. Skurcz liniowy (linear change).2. Skłonność do tworzenia jam skurczowych i porowatości (tendency to form contraction cavity and porosity).3. Lejność (castability).

Poprawa jakości metalurgicznej wlewków wsadowych „master heat”Improving the metallurgical quality of batch „master heat " ingots

1. Zastosowanie badań ultradźwiękowych wlewków „master heat” do identyfikacji jam skurczowych i porowatości .1. The use of ultrasonic testing of ingots "master heat" to identify contraction cavity and porosity

2. Badania umożliwiające eliminację zanieczyszczeń we wlewkach wsadowych, poprzez ich topienie i ponowne krzepnięcie w warunkach kierunkowego odprowadzania ciepła. 2. Research for the elimination of impurities in ingot batch, through their re-melting and directional solidification in terms of heat dissipation.

odrzucić(to be rejected)

Page 12: Liderzy projektu:  prof. dr hab. inż. Józef Śleziona     dr hab. Krzysztof Kubiak, prof. P.Rz.

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ