Projekti / Programi
Varjenje in oplemenitenje aluminijevih zlitin z gnetenjem
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.10.02 |
Tehnika |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Izdelovalna tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T130 |
Tehnološke vede |
Produkcijska tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.11 |
Tehniške in tehnološke vede |
Druge tehniške in tehnološke vede |
varjenje z gnetenjem, točkovno varjenje z gnetenjem, superplastičnost, aluminijeve zlitine, varjenje različnih materialov med seboj
Raziskovalci (24)
Organizacije (4)
Povzetek
Z naraščanjem števila znanstvenih raziskav na področju spajanja in oplemenitenja z gnetenjem (FSW in FSP) se povečuje pomembnost teh tehnologij in njihova uporaba v industriji. FSW omogoča spajanje različnih materialov, zlasti tistih, ki so mehkejši kot je material orodja. Omogočajo spajanje težko varivih aluminijevih zlitin, bakrovih zlitin, magnezijevih zlitin, titana in jekel, ter tudi spajanje različnih materialov med seboj. Prednost postopka se kaže v spajanju različnih materialov med seboj, ki jih s pretaljevanjem ne moremo spajati, v majhnem zvijanju varjencev ter v oplemenitenju materialov z manjšanjem velikosti zrn.
Varjenje z gnetenjem je termomehanski postopek spajanja, kjer z vrtenjem posebnega orodja – čepa ustvarjamo trenje (toploto) in mešanje materiala. Temperature materiala v spoju so različne in so najvišje na mestih pod ramo čepa, kjer dosežejo tudi temperature malo pod tališčem. Spoj med dvema materialoma nastane zaradi povišane temperature in mešanja (deformacij) in ne zaradi taljenja, kar omogoča spajanje materialov z različnim tališčem.
Mehanizmi nastajanja spoja pri FSW varjenju so deloma že pojasnjeni, v okviru projekta pa jih nameravamo poglobljeno raziskati. V okviru projekta nameravamo raziskati varivost zlasti težko varivih aluminijevih zlitin ter aluminijevih zlitin z magnezijevimi zlitinami, bakrom, jeklom in titanom. S poglobljenim znanstveno raziskovalnim delom bomo ugotavljali vpliv parametrov FSW, vpliv oblike orodja, sile pri FSW, okno stabilnih procesnih parametrov in varivost aluminijvaih zlitin. Večina teh materialov in spojev med različnimi materiali je izrazitega pomena za industrijsko uporabo ter zmanjšanje teže transportnih vozil. Raziskave na področju oplemenitenja aluminijevih zlitin bodo usmerjene v drobljenje zrn, ki so pogoj za superplastične lastnosti teh materialov. Po uspešnem testiranju superplastičnih lastnosti, bomo raziskave usmerili v hitrejšo in učinkovitejšo izdelavo superplastičnih pločevin s čimbolj enakomerno mikrostrukturo. Hkrati bomo tudi modelirali obnašanje superpastičnih zlitin v virtualnem okolju z uporabo programskega paketa za numerične simulacije.
Rezultati raziskav izvedeni v okviru predlaganega znanstveno raziskovalnega projekta bodo poleg razvoja znanja in širjenja rezultatov v podjetjih sofinancerjih pomembna tudi za ostala podjetja na področju energetike, spajanja materialov, toplotnih obdelav, preoblikovanja, … Rezultati raziskav bodo v podjetjih sofinancerjih omogočili povečanje dodane vrednosti z razvojem novih izdelkov in/ali storitev, pridobitev konkurenčne prednosti na svetovnih trgih, povečanje proizvodnje in števila zaposlenih in zmanjšanje negativnih vplivov na okolje. Sofinancerji projekta potrebujejo neposredno strokovno podporo ter podporo v obliki objav in sodelovanj na strokovnih in znanstvenih konferencah, ki naj bi afirmirale strokovno plat njihovega dela.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati projekta, ki so pomembni za razvoj znanosti s področja varjenja so naslednji: Razvoj orodij, ki omogočajo uspešno spajanje oz. obdelavo materialov po postopku FSW/P in FSSW. Razvita orodja omogočajo spajanje različno velikih varjencev, spajanje pri kotu nagiba orodja 0°. Pomemben rezultat je tudi razvoj orodja z mirujočo glavo, ki ima prednosti pri spajanju različnih materialov. Parametrične analize FSW in FSSW varjenja različnih osnovnih materialov aluminijevih zlitin serij 1xxx, 5xxx in 6xxx, aluminijeve zlitine za litje AlSi12, ter bakra Cu ETP, in različnih kombinacij teh materialov med seboj. Razvoj novega postopka linjsko točkovnega varjenja s trenjem in mešanjem, ki omogoča izdelavo točkovnih zvarov visoke trdnosti ob minimalnem podaljšanju časa varjenja. Razvoj orodij in tehnologije spajanja bakra in bakra z aluminijevimi zlitinami za potrebe avtomobilske in elektro industrije. Razvoj orodja, spoja in tehnologije spajanja aluminijastih sendvič panelov. Rezultati projekta, ki so pomembni za razvoj znanosti s področja materialov so naslednji: Povprečna velikosti kristalnih zrn v coni mešanja FSP zlitin pri hitrosti vrtenja orodja 95 obr/min so 1.3µm v zlitini Al-5Mg-0.2Sc-0.15Zr in 3.4 µm v zlitinah Al-5Mg-0.2Sc in Al-5Mg-0.15Zr. Postopek FSP izboljša superplastične ponašanje zlitine Al-5Mg-0.2Sc-0.15Zr v primerjavi z običajno valjano zlitino. Raztezki brez porušitve nad 1900 % so bili doseženi pri hitrosti vrtenja orodja 95 obr/min in začetnih preoblikovalnih hitrostih v območju 1x10-3 do 1x10-1 s-1 in temperaturi 500 ?. Pri začetnih preoblikovalnih hitrostih ?1x10-2 s-1 nastanejo v FSP zlitini Al-5Mg-0.2Sc-0.15Zr do 5 x večji raztezki kot v valjani zlitini. FSP zlitini Al-5Mg-0.2Sc in Al-%Mg-15Zr, ki sta obdelani s hitrostjo vrtenja orodja 95 obr/min, nista superplastični pri začetnih preoblikovalnih hitrostih 1x10-3 do 1x10-1 s-1 in temperaturi 500 ? zaradi abnormalne rasti zrn.
Pomen za razvoj Slovenije
Pridobljena nova praktična znanja, informacije in veščine ter znanstvena spoznanja, bodo omogočale dvig tehnološke ravni ustanove, partnerjev projekta in regije. Rezultate raziskav na področju FSW/P bodo člani projektne skupine in širša javnost lahko uporabili za dvig tehnološke ravni, uvajanje novih produktov (superplastične zlitine izdelane v industrijskih pogojih, industrijski izdelki široke potrošnje, storitve), osvajanje novih kupcev in trgov ter krepitev na obstoječih trgih. Uspešen prenos znanj v proizvodnjo bo podjetjem omogočal višjo dodano vrednost, več prihodkov, zaposlovanje ustvarjanje novih podjetij. V času trajanja projekta sta dve slovenski podjetji ob pomoči projektne skupine vpeljali FSW v proizvodnjo izdelkov za hibridna in tovorna vozila. Produkta jima zagotavljata pomemben svetovni tržni delež in visoko dodano vrednost na izdelek. Rezultati projekta predstavljajo velik potencial za gospodarski razvij Slovenije. Pomembne znanstvene objave so prispevale in bodo prispevale h krepitvi izobraževalnega sistema, razvoja novih tehnologij in idej ter mednarodno sodelovanje. Pomembno so prispevale k prepoznavnosti raziskovalnih inštitucij ter sofinancerjev v mednarodnem okolju. Prepoznavnost je in bo omogočila znanstveno raziskovalno in razvojno sodelovanje s tujimi inštitucijami znanja, ter povezovanje v okviru mednarodnih projektov. Povezovanje bo omogočilo mednarodno izmenjavo študentov in osebja ter izboljšalo tehnološko znanje posameznikov, ki bodo svoje znanje lažje oplemenitili z ustanavljanjem novih podjetij, prenosom znanj v industrijo in z razvojem novih izdelkov. Povečano zaposlovanje, dodana vrednost na izdelek ter prihodki podjetij bodo pomembno vplivali na gospodarski razvoj Slovenije in blaginjo državljanov. Razvite tehnologije so prijazne do okolja in zaposlenih, porabljajo malo energije, pozitivno vplivajo na zdravstveno stanje zaposlenih, predstavljajo trajnostne tehnologije in so pomemben korak v smeri nizkoogljične družbe.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
