III i IV kwartał 2011 III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r. Nowoczesne technologie materiałowe.

Prezentacja na temat: "III i IV kwartał 2011 III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r. Nowoczesne technologie materiałowe."— Zapis prezentacji:

1 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 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

2 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) Melt Independent variable ABCD 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, (-) 1420 o C, (+) 1480 o C, D: casting cooling conditions, (-) mould without thermal insulation, (+) mould with an insulating material. ParameterResults of calculations RmRm HB bop p Absolute term 11500,02184060,0133 A 340,01977,480,0422 B 26,50,04031,550,5383 C -0,220,2511-0,0820,1679 D 0,100,49520,0620,2020 R2R2 0,73930,0218 1. The value of the adjusted coefficient of determination R 2 = 0,8395 indicates that approximately 84% of the results can be explained with a model described by the following relationship: R m = 1150 -/+ (34)·A –/+ (26,5)·B – 0,22·T odl + 0,1·T f, [MPa] 2. The value of the adjusted coefficient of determination R 2 = 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·T odl + 0,062·T f, MPa] Part I

3 Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych MODYFIKACJA POWIERZCHNIOWA I OBJĘTOŚCIOWA STOPOW IN-713C i MAR-247 SURFACE 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

4 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 1Wytop 2Wytop 3Wytop 4 Liczba ziaren Number of grains Średnia powierzchnia ziaren The average size of grains

5 Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych 4.4. Określenie właściwości mechanicznych: R m. R e, A 5 i HB 4.4. Determination of mechanical properties: R m. R e, A 5 and HB Wytrzymałość na rozciąganie Twardość HB Granica plastyczności Wydłużenie A 5

6 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.

7 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)

8 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.

9 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

10 Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej Współpraca z WSK PZL Rzeszów Widok ogólny General 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 Al 2 O 3 (φz 60x80mm)

11 Propozycje dodatkowych badań na lata 2012-2013 Określenie podstawowych właściwości odlewniczych najczęściej stosowanych stopów niklu Determination of the basic casting properties of nickel alloys 1. 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)

12 DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ