Agnieszka Grablewska Doradca kluczowy Regionalnego Ośrodka EFS w Poznaniu
Projekt kluczowy Nowoczesne technologie materia³owe...
Transcript of Projekt kluczowy Nowoczesne technologie materia³owe...
INNOWACYJNA GOSPODARKANARODOWA STRATEGIA SPÓJNOŒCI
UNIA EUROPEJSKAEUROPEJSKI FUNDUSZ
ROZWOJU REGIONALNEGO
Odlewanie precyzyjne stopów Ni na krytyczne czêœci silników lotniczych
PROJEKT WSPÓ£FINANSOWANY PRZEZ UNIÊ EUROPEJSK¥ ZE ŒRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
Nowoczesne technologie materia³owe stosowane w przemyœle lotniczym
II KONFERENCJA 14-15 Grudnia 2009 ZB 12
Projekt kluczowy
Politechnika Œl¹ska, Politechnika Warszawska, Politechnika Rzeszowska
Wyniki analizy ATD w stopach wsadowych (master heat) z nadstopu MAR M-247Stopy wsadowe o sk³adzie chemicznym zgodnym z norm¹ mog¹ mieæ istotnie ró¿ne temperatury krytyczne.
Konieczny jest indywidualny dobór parametrów przetapiania i odlewania dla poszczególnych stopów wsadowychna podstawie wyników analizy ATD
Wykres analizy DSC podczas nagrzewania i ch³odzenia próbki
stopu IN 713C
Zgar na powierzchni tygla
Cia³o obce z formy technologicznej
Powierzchnia tygla po zalaniu
Popió³ po teœcie spalania wosku modelarskiego
0,0000
0,0050
0,0100
0,0150
0,0200
0,0250
Se B Zn Pb Bi Cu Al. Cd Ba Co Tl Fe Mn Mg Cr Ca Sr
pierwiastek
zaw
art
oϾ
mg
/kg
PCC
Remet
Australia
Analiza pierwiastków œladowych proszków ZrSiO4
Mieszanka ZrSiO /Al O /LudoxSK – lepkoœæ w teœcie kubka zahna4 2 3
oraz test ciê¿aru p³yty – pozwala oszacowaæ gruboœæ warstwy
60.91°C
43.70°C57.43J/g
56.46°C
63.64°C51.82J/g
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
He
at
Flo
w (
W/g
)
20 40 60 80 100 120
Temperature (°C)Exo Up Universal V4.1D TA Instruments
Krzywa DSC dla wosku B405Dyfraktogram dla wosku A7FR60
Zmiany ciep³a w³aœciwego w funkcji temperatury dla pierwszej warstwy formy
ceramicznej na bazie elektrokorundu
Rozk³ad œredniej wielkoœci cz¹stek proszku ZrSiO - Zircosil4
Charakterystyka w³asnoœci cieplnych elementów form ceramicznych - symulacja procesów odlewniczych
Aparatura - LFA 427Opracowanie metodyki badañ
Dyfuzyjnoœæ cieplnaCiep³o w³aœciwe
Gêstoœæ
Przewodnictwo cieplneWspó³czynniki wymiany ciep³a
Stan wyjœciowy Stan po uwzglêdnieniu symulacji Po optymalnym ociepleniu form
PLATE WEIGHT
2535
02 wrz09
3 wrz09
4 wrz09
5 wrz09
6 wrz09
7 wrz09
8 wrz09
9 wrz09
10 wrz09
11 wrz09
12 wrz09
13 wrz09
14 wrz09
15 wrz09
16 wrz09
17 wrz09
18 wrz09
VISCOSITY
172737
16 sier
09
17 sier
09
18 sier
09
19 sier
09
20 sier
09
21 sier
09
22 sier
09
23 sier
09
24 sier
09
25 sier
09
26 sier
09
27 sier
09
28 sier
09
29 sier
09
30 sier
09
31 sier
09
01 wrz 09
Wyniki pomiaru lepkoœci materia³ów formy
Wyniki testu ciê¿aru p³yty materia³ów formy
ZADANIE Nr 12.1: Opracowanie bazy danych materia³owych do symulacji numerycznej procesu zalewania, krzepniêcia i krystalizacji odlewów precyzyjnych krytycznych czêœci silników lotniczych z nadstopów niklu
Nr i nazwa podzadania badawczego (Wykonawca) Zadania wykonane do 14.12.2009
1.1 (PŒl) Wykonanie analizy DTA i badañ kalorymetrycznych procesów krystalizacji i krzepniêcia nadstopów niklu stosowanych w przemyœle krajowym oraz wyznaczenie w³aœciwoœci cieplnych wielowarstwowych form ceramicznych
1. Zaprojektowano i wykonano stanowisko do analizy DTA procesów krzepniêcia nadstopów niklu. 2. Zaprojektowano wielowarstwow¹ formê ceramiczn¹ do wyznaczania w³aœciwoœci cieplnych oraz
uk³ad do pomiaru rozk³adu temperatury na przekroju formy. 3. Ustalono warunki metodyczne otrzymywania powtarzalnych wyników badañ w³aœciwoœci cieplnych
form na urz¹dzeniu LFA 427 firmy Netzsch. 4. Opracowano metodykê i wyznaczono w³aœciwoœci cieplne waty izolacyjnej stosowanej do
ocieplania form ceramicznych, mis wlewowych i filtrów ceramicznych na urz¹dzeniu LFA 427 firmy Netzsch.
5. Wykonano analizê termiczn¹ ATD 4 stopów wsadowych IN-713C i 4 stopów MAR M247.
1.2 (PW) Opracowanie bazy danych materia³owych dla wosków modelarskich i form ceramicznych w kontekœcie wytworzenia modelowych, wirtualnych form odlewniczych
1. Opracowano metodykê pomiaru temperatur charakterystycznych wosków modelarskich technik¹ DSC.
2. Opracowano metodykê pomiaru sk³adu fazowego wosków modelarskich technik¹ RTG. 3. Opracowano metodykê wyznaczania ciep³a w³aœciwego materia³u pierwszej warstwy formy
odlewniczej.
1.3 (PRz) Wykonanie symulacji komputerowych procesu zalewania, krystalizacji i krzepniêcia wybranych odlewów precyzyjnych krytycznych czêœci silników lotniczych z nadstopów niklu oraz weryfikacja wyników badañ symulacyjnych w badaniach doœwiadczalnych odlewów precyzyjnych krytycznych czêœci silników lotniczych z nadstopów niklu
1. Wykonano symulacje komputerowe procesu zalewania, krystalizacji i krzepniêcia odlewu czêœci silnika odrzutowego PZL – 10W w komercyjnych programach ProCAST i MAGMA i ustalono zalety i wady obydwu programów.
2. Na podstawie wyników symulacji komputerowej opracowano technologiê i wykonano odlewy
doœwiadczalne kad³uba (element konstrukcyjny silnika odrzutowego PZL – 10W) i wirnika turbiny
(ìSO-1).
Model CAD wykonany w
wirnika turbiny ìSO-1 Unigraphics Nx 4)
Zestaw modelowydla wirnika turbiny ìSO-1
Jeden z odlewów doœwiadczalnychwirnika turbiny ìSO-1
ZADANIE Nr 12.2: Ocena wp³ywu czynników materia³owych i technologicznych na jakoœæ ciek³ego metalu
Nr i nazwa podzadania badawczego (Wykonawca) Zadania wykonane do 14.12.2009
2.1 (PW) Analiza zjawisk zachodz¹cych na granicy tygiel-ciek³y metal w procesie przetapiania stopów wsadowych
1. Przeprowadzono analizê termodynamiczn¹ procesu przetapiania w tyglu cyrkonowym stabilizowanym MgO
2. Przeprowadzono badania tygla cyrkonowego oraz jednorazowego korundowego po procesie przetopu nadstopów niklu i kobaltu.
2.2 (PRz) Analiza wp³ywu materia³u tygla oraz wp³ywu parametrów przetapiania stopów wsadowych na jakoœæ doœwiadczalnych odlewów precyzyjnych krytycznych czêœci silników lotniczych z nadstopów niklu
1. Przygotowano do badañ: eksploatowany wielorazowy tygiel cyrkonowy ZrO2 stabilizowany tlenkiem magnezu MgO firmy REMET; nieeksploatowany wielorazowy tygiel cyrkonowy ZrO2 stabilizowany tlenkiem magnezu MgO firmy REMET; eksploatowany jednorazowy tygiel z Al2O3; zgar z tygli ceramicznych: wielorazowego tygla cyrkonowego ZrO2 stabilizowanego tlenkiem magnezu MgO firmy REMET, jednorazowy tygiel z SiO2 i z Al2O3.
2. Wykonano badania SEM i analizy sk³adu chemicznego przy u¿yciu spektrometru EDS prze³omu i przekroju poprzecznego tygla cyrkonowego stabilizowanego tlenkiem magnezu wielokrotnego u¿ytku firmy REMET.
Przyk³adowy spektrogram sk³adu chemicznego (EDS) oraz obraz mikrostruktury materia³u tygla odlewniczego REMET
ZADANIE NR 12.3: Ocena wp³ywu czynników materia³owych i technologicznych na jakoœæ modeli i zestawów modelowych
Nr i nazwa podzadania badawczego (Wykonawca) Zadania wykonane do 14.12.2009
3.1 (PW) Ocena wybranych wosków modelarskich pod k¹tem kszta³towania jakoœci modeli i zestawów modelowych oraz mo¿liwoœci ich recyclingu
1. Zbadano zawartoœci popio³ów w woskach modelarskich. 2. Opracowano metodykê badania w³aœciwoœci wytrzyma³oœciowych modeli z wosków
modelarskich. 3. Opracowano metodykê pomiaru k¹ta zwil¿ania w uk³adzie model woskowy/spoiwo
formierskie. 3.2 (PRz)
Ustalenie wp³ywu parametrów wytwarzania modeli i zestawów modelowych na ich jakoœæ, determinowan¹ wymagan¹ dok³adnoœci¹ wykonania ceramicznych form odlewniczych przeznaczonych do precyzyjnego odlewania czêœci lotniczych z nadstopów niklu
1. Przygotowano do badañ woski modelarskie stosowane w technologii precyzyjnego odlewania w WSK „PZL Rzeszów: jasnozielony A7FR/60 firmy BLAYSON – do wytwarzania elementów krytycznych silników lotniczych; ciemnozielony KC 4017B firmy KINDT COLLINS – do wytwarzania modeli elementów krytycznych silników lotniczych i czerwony B405 firmy REMET – do wytwarzania uk³adów wlewowych.
2. Wykonano badania strukturalne i ocenê chropowatoœci wosków.
ZADANIE NR 12.4: Ocena wp³ywu czynników materia³owych i technologicznych na jakoœæ form ceramicznych
Nr i nazwa podzadania badawczego (Wykonawca) Zadania wykonane do 14.12.2009
4.1 (PW) Badanie wp³ywu sk³adu chemicznego mineralogicznego i granulometrycznego proszków ceramicznych, wype³niaczy i posypek oraz wybranych czynników technologicznych na w³aœciwoœci wielowarstwowych form ceramicznych do precyzyjnego odlewania krytycznych czêœci silników lotniczych z nadstopów niklu
1. Opracowanie metodyki wyznaczani sk³adu chemicznego i fazowego proszków ceramicznych do wytwarzania form.
2. Opracowanie metodyki wykonywania pomiarów wielkoœci cz¹stek proszków technik¹ laserow¹.
3. Opracowanie metodyki wyznaczani pierwiastków œladowych w proszkach formierskich na 1 warstwê formy i w spoiwie.
4.2 (PW)
Opracowanie metodyki i wykonanie badañ w³aœciwoœci reologicznych i technologicznych mieszanek stosowanych do wytwarzania wielowarstwowych form ceramicznych do precyzyjnego odlewania krytycznych czêœci silników lotniczych z nadstopów niklu
1. Opracowanie wytycznych dla mieszanek ceramicznych na pierwsz¹ warstwê i warstwy konstrukcyjne formy
2. Opracowanie kompozycji i wytworzenie mieszanki na pierwsz¹ warstwê w uk³adzie ZrSiO4/Al2O3/LudoxSK
Powierzchnia wosków modelarskich: obrazy z mikroskopu stereoskopowego (a,b) oraz SEM (c) dla wosku czerwonego B405 firmy REMET (a), wosku jasnozielonego A7FR/60 firmy BLAYSON (b) oraz wosku ciemnozielonego KC 4017B firmy KIND COLLINS (c).
Misa wlewowa
Zasilacz
Ramiêdoprowadzaj¹ce
Wirnik
1.1
1.2
1.1
1.1
1.3
2.1 2.2
3.1
3.2
4.1 4.2