Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia projektowe urządzenia do badania zmęczenia cieplnego.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia projektowe urządzenia do badania zmęczenia cieplnego."— Zapis prezentacji:

1 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia projektowe urządzenia do badania zmęczenia cieplnego tworzyw metalowych Instytut Odlewnictwa w Krakowie Tadeusz Grochal, Krzysztof Jaśkowiec Zakład Stopów Żelaza 1

2 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne – cele Instytut Odlewnictwa w Krakowie Cele budowy stanowiska badawczego –badanie wpływu modyfikacji składu chemicznego i procesu obróbki na parametry wytrzymałościowe –badanie długoterminowych zmian właściwości materiału pod wpływem zmęczenia cieplnego –określenie zjawisk i procesów zachodzących w metalach pod wpływem stresów temperaturowych oraz oddziaływania sił zewnętrznych. 2

3 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne Instytut Odlewnictwa w Krakowie Zmęczenie cieplne materiału jest to zjawisko pękania materiału pod wpływem cyklicznie zmieniających się naprężeń powstałych w materiale na skutek różnicy temperatur w sąsiednich warstwach materiału. Pęknięcie zmęczeniowe żeliwa sferoidalnego EN-GJS-700 Zniszczenie elementu pod wpływem zmęczenia cieplnego 3

4 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne Instytut Odlewnictwa w Krakowie W układach rzeczywistych zmęczenie cieplne nigdy nie zachodzi w czystej postaci, lecz sumują się z nim: cykliczne naprężenia mechaniczne (zmęczenie cieplno-mechaniczne) procesy korozyjne (zmęczenie cieplno-korozyjne) ścieranie, itp. Typowe uszkodzenia wskazujące na dominującą role zmęczenia cieplno-korozyjnego 4

5 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne Instytut Odlewnictwa w Krakowie Istnieje wiele konstrukcji gdzie zmęczenie cieplne jest podstawowym czynnikiem powodującym zniszczenie danego elementu. Ciągły wzrost wymagań oraz względy ekonomiczne powodują że grupa tychże elementów stale się powiększa. Formy metalowe, głowice i kolektory silników spalinowych, tarcze hamulcowe, turbiny gazowe, elementy kołów są przykładami konstrukcji gdzie omawiany mechanizm zużycia jest dominujący. Zdjęcie uszkodzonej tarczy hamulca z Forda F-250 Pęknięcia zmęczeniowe dyszy turbiny gazowej 5

6 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne - próbki Instytut Odlewnictwa w Krakowie Na wynik końcowy pomiarów bardzo duży wpływ ma kształt próbki. W czasie badań bardzo często dochodzi do paczenia próbki, zwłaszcza w materiałach odlewanych (wady wewnętrzne). Możliwe jest, że próbki o różnym kształcie dają zgoła odmienne wyniki. Dlatego dobiera się kształt próbki w zależności od potrzeb. Próbki stosowane w próbach na zmęczenie cieplno-mechaniczne 6

7 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne – nagrzewanie próbki Instytut Odlewnictwa w Krakowie Metody nagrzewania próbki mają istotne znaczenie ze względu na rozkład temperatury oraz propagację pęknięć. W większości istniejących rozwiązań stosuje się: piecyk nagrzewający próbkę - piecyk (oporowy) nagrzewa próbką umieszczoną w jego wnętrzu. Rozwiązania tego typu stosowane są często w urządzeniach takich firm jak ISTRON, Zwick. Połączenie maszyny wytrzymałościowej oraz elementu grzejnego pozwala na pomiary pełzania, wytrzymałości na zimno i gorąco badanych próbek. nagrzewanie próbki płomieniem gazowym. Płomień nagrzewa próbkę jednoczenie następują reakcję między produktami spalania a powierzchnią próbki. nagrzewanie oporowe próbki. Do próbki przykłada się napięcie powodując przepływ prądu o natężeniu pozwalającym na uzyskanie wymaganej temperatury Nagrzewanie indukcyjne próbki. Pole elektromagnetyczne wytworzone w uzwojeniu cewki nagrzewa próbkę 7

8 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne Instytut Odlewnictwa w Krakowie Rozciąganie/ściskanie dwuosioweRozciąganie/ściskanie jednoosiowe 8

9 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Zmęczenie cieplne – rozwiązania komercyjne Instytut Odlewnictwa w Krakowie Na rynku znajdują się urządzenia przeznaczone do badań zmęczenia cieplnego. Przykładem tego typu rozwiązania jest system do badań zmęczeniowych firmy INSTRON. 9

10 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia co do możliwości techniczno pomiarowych urządzenia Instytut Odlewnictwa w Krakowie Podstawowe parametry wymagane od urządzenia do badań zmęczenia cieplnego: naprężenia maksymalne 20 kN prąd minimalny 330 A ( z możliwością rozbudowy do 800A) chłodzenie uchwytów zapewniające właściwy rozkład temperatur w próbce konstrukcja układu zapewniająca stabilną prace ciągłą urządzenia 10

11 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia co do możliwości techniczno pomiarowych urządzenia Instytut Odlewnictwa w Krakowie Wymuszone nagrzewanie i studzenie badanej próbki [dalej nazywanej bp] zgodnie z na stawionym programem utrzymywanie zadanej temperatury (bp) przez określony czas. uzyskiwanie zadanej temperatury bp w określonym czasie [sek]. T = F(t) poddawanie bp zmiennej cykliczne temperaturze. kontrola temperatury bp z możliwością rejestracji przebiegu w czasie 11

12 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia co do możliwości techniczno pomiarowych urządzenia Instytut Odlewnictwa w Krakowie Poddawanie bp określonemu naprężeniu ściskającemu lub rozciągającemu: Warunki kontrolowanych wstępnych naprężeń i ograniczeń rozszerzania i kurczenia próbki. badana próbka bp bez wstępnych naprężeń. swoboda wydłużeń i skurczów pod wpływem temperatury ograniczona. poddawanie bp wstępnemu naprężeniu ściskającemu lub rozciągającemu o zadanej regulowanej wartości. 12

13 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia co do możliwości techniczno pomiarowych urządzenia Instytut Odlewnictwa w Krakowie Możliwości pomiarowe urządzenie. pomiar temperatury Tbp. [ o C] pomiar zmian długości próbki L [mm] pomiar naprężeń w bp [Mpa] pomiar zmian oporności elektrycznej na długości 13

14 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Wybór kształtu i wymiarów próbki Instytut Odlewnictwa w Krakowie z6,2 mm; w3,2mm przekrój=~20,22mm 2 grubość ścianki =1,5mm naprężenia max =~50Mpa siła oddziaływania na próbkę = ~100KG =~1kN [F= 5KG mm 2 x20,22 mm 2 ] gęstość prądu =~20A/mm 2 sumaryczne natężenie prądu = ~300A Próbka stosowane w urządzenia do pomiaru zmęczeń cieplno-mechanicznych żeliwa 14

15 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia co do możliwości techniczno pomiarowych urządzenia Instytut Odlewnictwa w Krakowie Rysunek ideowy sterowania i pomiarów koniecznych parametrów dla przeprowadzenia pomiaru określającego wytrzymałość materiału na zmęczenie cieplne rozciągających 15

16 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Wybór kształtu i wymiarów próbki Instytut Odlewnictwa w Krakowie W realizowanym projekcie zaplanowano wykonanie urządzenia do badania nowoczesnych tworzyw odpornych na pracę w warunkach zmęczenia cieplnego. Urządzenie powinno dostarczać wyniki zapewniając możliwie powtarzalne warunki w czasie pomiarów. Mimo że urządzenie jest prototypem należy dołożyć wszelkich starań w celu zapewnienia bezpieczeństwa w czasie użytkowania. Aparat powinien mieć możliwość pracy w dwóch wariantach, jako aparat do badania: zmęczeń cieplnych próbki, badania oporności elektrycznej oraz możliwość rozbudowy o badania wytrzymałości w podwyższonych temperaturach Opracowane założenia oraz wymagania zostały przekazane Wykonawcy. W dalszych etapach prac przedstawiciele Instytutu Odlewnictwa uczestniczyli w pracach nad urządzeniem w roli konsultantów. Prace oraz pewne modyfikacje doprowadziły do powstania w pełni funkcjonalnego aparatu do badania zmęczenia cieplnego 16

17 Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Instytut Odlewnictwa w Krakowie 17 Dziękuje za uwagę


Pobierz ppt "Badania i rozwój nowoczesnej technologii tworzyw odlewniczych odpornych na zmęczenie cieplne Założenia projektowe urządzenia do badania zmęczenia cieplnego."

Podobne prezentacje


Reklamy Google