Projekti / Programi
Modeliranje obrabe oploščenih orodij pri drsnem kontaktu z mehkejšo vročo kovino s celičnimi avtomati
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.02 |
Tehnika |
Materiali |
Kovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B430 |
Biomedicinske vede |
Gozdarstvo, gozdovi, gozdarska tehnologija |
celični avtomati, obraba, kompleksni sistemi, topografija površin, modeliranje, na pravilih temelječi sistemi
Raziskovalci (17)
Organizacije (1)
Povzetek
V predlaganem projektu bomo na podlagi celičnih avtomatov (CA) na mezo-skali razvili postopke za 3D modeliranje poteka obrabe oplaščenih orodij pri drsnem kontaktu z mehko vročo kovino. Pri uporabi CA tehnike definiramo celice in prehodne funkcije, ki določajo lokalno obnašanje sistema. Celicam pa priredimo ustrezne vrednosti spremenljivk stanja, kot so temperatura, obremenitve, stanje materiala, stanje mikrorazpok, itd. Skladno s fiziko na mikro-skali definiramo transformacijska pravila. Dinamični razvoj sistema dobimo z zaporedjem sinhrone uporabo prehodnih funkcij za vse celice. Na ta način bomo simulirali časovni potek obrabe orodij vključno z razvojem hrapavosti in porušitve prevlek, pri čemer bomo upoštevali izvore toplote, spreminjanje temperature, difuzijo, kemično nažiranje, mikrostrukturo in termične ter mehanske obremenitve. Parametre za predlagano modeliranje bomo dobili s počjo preskusov termičnega in mehanskega utrujanja in naprave “block-on-cylinder”. Modeliranje bo podprto z obsežno karakterizacijo.
Pomen za razvoj znanosti
Razumevanje variabilnosti procesov obrabe oplaščenih površin ter tudi prevladujočih mehanizmih obrabe je izredno pomembno za načrtovanje tehnologij, za njihovo ekonomičnost kot tudi za kvakiteto samih izdelkov. Pri obrabi, ki nastopa pri stiku »mehka in vroča kovina v drsnem kontaktu s trdim protitelesom« je študij mehanizmov še posebej otežen zaradi potrebnega dolgotrajnega testiranja pri dovolj velikih kontaktnih pritiskih in pri temperaturi preoblikovanca, ki zelo blizu njegove temperature tališča. Do sedaj test, ki bi omogočal vzdrževanje takih pogojev ni bil na voljo. V okviru tega projekta pa smo uspeli razviti ravno takšen test. S tem testom pa so se odprle možnosti za vpogled v dejanski potek obrabe.
Prav tako se je izkazalo, da je nastanek razpok še posebej pri nizkih kontaktnih pritiskih posledica termičnega in mehanskega utrujanja. Zaradi utrujanja se razvijejo zelo compleksne tribološke razmere. Prav zato, da bi bolje razumeli vpliv utrujanja v tribološkem sistemu, smo razvili računalniško voden test, ki omogoča testiranje termičnega utrujanja, ki mu je možno dodati računalniško vodeno mehansko utrujanje. S pomočjo teh dveh testov smo prišli do povsem novega pogleda za vzroke, ki povzročajo različne obrabne mehaizme in tudi obrabne poti.
S pomočjo modela, ki temelji na metodi celičnih avtomatov smo uspeli opisati in pojasniti opaženo kompleksnost obrabe tribološkega para »vroča mehka kovina v drsnem kontaktu z trdim protitelesom«.
Pomen za razvoj Slovenije
Ker je obravnavana tematika zelo relevantna za slovensko industrijo z velikim prispevkom v slovenski proračun, bo pojasnitev doslej še neznanih vzrokov za različne življenske dobe orodij za toplo extruzijo, vzroke za različne poteke obrab drsnih površin orodij, primernih nitriranih površin glede na možne različne kontaktne pritiske rezultiralo v daljših življenskih dobah orodij in temu posledično tudi večji produktivnosti. Posebej velja omeniti, da so vodilni člani tega raziskovalnega projekta zaradi uspešne aplikacije novo razvitega orodja za toplo ekstruzijo v proizvodnjo prejeli prvo nagrado med raziskovalnimi skupinami na FORUMU slovenskih inovacij za leto 2008. Aplikacija tega orodja je bistveno povečala dobiček (1.000.000 EURO za 2008) ter tudi v letih 2009 in 2010. Pridobljeno novo znanje bo omogočilo še nadaljno izboljšanje ekonomije, saj se načrtuje ponovno izboljšanje konstrukcije orodja, da bi zmanjšali kontaktne pritiske na drsne površine orodja, izboljšanje kvalitete nitriranih mikrostruktur ter tudi hitrosti iztiskanja profilov kompleksnih oblik.
Rezultati tega projekta so prenosljivi tudi na orodja za visokotlačna litja, saj livarska industrija zopet predstavlja pomemben segment v slovenski industriji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
