Oferta badawcza | Laboratorium procesów wyciskania

Optymalizacja konwencjonalnych technologii wyciskania

W tym obszarze prowadzone są prace związane z ustaleniem parametrów temperaturowo-prędkościowych i intensyfikacją procesów wyciskania współbieżnego i przeciwbieżnego stopów lekkich, głównie aluminium i magnezu oraz stopów miedzi. Zespół badawczy bazuje na doświadczeniu zdobytym w ramach realizacji projektów badawczych w krajowych przedsiębiorstwach, takich jak Grupa Kęty S.A., Hutmen S.A., Walcownia Metali Dziedzice, Albatros Aluminium Sp. z o.o oraz firm zagranicznych, np. Kombinat Aluminium w Podgoricy.

Projektowanie innowacyjnych technologii wyciskania

Projektowane są nowe materiały i innowacyjne procesy wyciskania, w których przez kontrolowane warunki odkształcenia i obróbki cieplnej można wytworzyć materiały i wyroby o żądanych własnościach użytkowych, przy akceptowalnych parametrach ekonomicznych produkcji. Badania dotyczą stopów Al, stopów Mg, materiałów proszkowych na bazie aluminium i kompozytów. Prace są ukierunkowane na uzyskanie innowacji procesowej (rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne) i produktowej (optymalizacja składu chemicznego oraz kształtu i grubości ścianek wyrobu).

Dobór parametrów obróbki cieplnej

Laboratorium Procesów Wyciskania oferuje dobór parametrów procesów obróbki cieplnej metali nieżelaznych i ich stopów z uwzględnieniem ograniczeń w zakresie składu chemicznego materiałów, możliwości technologicznych Zleceniodawcy oraz wymagań dotyczących własności materiałów po obróbce cieplnej. Dobór parametrów procesów obróbki cieplnej, tj. homogenizacji wlewków do wyciskania oraz przesycania i starzenia wyrobów wyciskanych, dokonywany jest w oparciu o szczegółowe badania struktury, własności mechanicznych i kalorymetryczne.

Projektowanie CAD/CAM matryc do wyciskania

Projektowanie zestawów narzędziowych do wyciskania metali i stopów (matrycy z uwzględnieniem mostka i przedkomory, obejmy matrycy oraz backerów i bolsterów) jest prowadzone z wykorzystaniem komputerowego wspomagania (SolidWorks). Prace projektowe są ukierunkowane na uzyskanie optymalnej wydajności produkcji (kanały wlotowe, paski kalibrujące, liczba otworów matrycy) i wysokiej jakości wyrobu (kontrolowanie płynięcia i warunków odkształcenia metalu), z uwzględnieniem aspektów wytwarzania i korekcji narzędzi oraz ich wytrzymałości i funkcjonalności.

Modelowanie numeryczne MES procesów wyciskania

Oprogramowanie MES (Deform, Qform-Extrusion) umożliwia import modeli narzędzi z programów CAD-owskich oraz implementację własnych modeli materiałowych. Obliczenia numeryczne są ukierunkowane na analizę sposobu płynięcia metalu podczas wyciskania (stabilność kształtu i wymiarów wyrobu) oraz rozkładów temperatur, naprężeń i odkształceń kształtowanego plastycznie metalu. Możliwe jest prognozowanie parametrów siłowych procesu, określenie warunków zgrzewania metalu (w tym lokalizacji zgrzewów w wyrobie) i analizowanie wytrzymałości narzędzi.

Badania jakości wyrobów wyciskanych

Przeprowadza się standardowe badania własności mechanicznych wyrobów w statycznej próbie rozciągania, próby odkształcalności materiału w próbie wysokotemperaturowego ściskania, badania twardości, geometrii i stanu powierzchni wyrobów, badania strukturalne z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej i elektronowej. Badana specjalne/testy technologiczne obejmują m.in. próby roztłaczania rur, jak również badania wytrzymałości zgrzewów w wyrobach wyciskanych przez matryce mostkowo-komorowe na próbkach płaskich i pierścieniowych.

Badania własności mechanicznych

Laboratorium Procesów Wyciskania oferuje badania własności mechanicznych metali i stopów, z wykorzystaniem nowoczesnej maszyny wytrzymałościowej INSPEKT 100. Testy statycznej próby rozciągania są wykonywane z wykorzystaniem głowicy pomiarowej, ekstensometru liniowego i video-ekstensometru, jak również przy użyciu 3-strefowego pieca grzewczego (w temperaturze do 1200°C), czy szczęk hydraulicznych z niezależnym zasilaniem i aktywną zmianą niezbędnej siły. Prowadzimy też badania oparte na rozciąganiu z cyklicznymi skokami siły lub zmienną prędkością.

Badania struktury

Laboratorium wykonuje badania makro- i mikrostruktury metali i stopów. Badania mikrostruktury wykonane mogą być z zastosowaniem mikroskopu optycznego i/lub skaningowego mikroskopu elektronowego SEM. Obrazy mikrostruktury mogą być poddane analizie ilościowej, np. w celu określenia udziału faz w strukturze stopu, opisu ich morfologii i dyspersji, czy wyznaczenia wielkości ziarna. Badania obejmować mogą również analizy składu chemicznego w mikroobszarach metodą dyspersji energii: punktowe, z obszarów, liniowe oraz mapy rozkładu pierwiastków.

Badania kalorymetryczne (DSC)

Laboratorium oferuje wykonanie badań kalorymetrycznych z wykorzystaniem skaningowego kalorymetru różnicowego typu przepływ ciepła. Badania obejmować mogą wyznaczenie temperatur przemian fazowych (np. likwidus, solidus) oraz efektów energetycznych procesów strukturalnych. Rezultaty wspomnianych badań stanowią podstawę do projektowania procesów obróbki cieplnej (homogenizacji, przesycania, starzenia, wyżarzania rekrystalizującego) i przeróbki plastycznej na gorąco metali i stopów. Badania mogą być prowadzone w zakresie temperatury od -50 do 700 oC.

Badania podatności do zgrzewania

Prace prowadzone są z wykorzystaniem autorskiej metody i urządzenia (Patent PL 220476 B1), które odwzorowuje warunki łączenia metalu, jakie panują w komorze zgrzewania matryc mostkowo-komorowych. Test zgrzewalności polega na ścinaniu dwóch przylegających do siebie próbek z badanego stopu i następnie docisku osiowym w założonej temperaturze, czasie i przy założonym nacisku jednostkowym. Ocena jakości połączenia polega na odniesieniu właściwości mechanicznych próbek zgrzewanych do analogicznych właściwości próbek referencyjnych.

Pomiary fotogrametryczne 3D przy użyciu systemu ARAMIS

Wykonujemy pomiary 3D w czasie rzeczywistym wykorzystywane do analizy przemieszczeń i odkształceń elementów obciążanych statystycznie lub dynamicznie, z wykorzystaniem systemu fotogrametrycznego ARAMIS. System jest wyjątkowym rozwiązaniem pozwalającym uzyskać kompletną powierzchnię 3D oraz wartości przemieszczeń i odkształceń – zastępując dużą liczbę tradycyjnych czujników pomiarowych (tensometry, LVDT, ekstensometry). Wyniki konwertuje się do modeli CAD w celu transformacji współrzędnych i porównania odchyłek geometrycznych.

Procesy nadzorowane na terenie przedsiębiorstw

Prowadzimy procesy nadzorowane na terenie przedsiębiorstw, mające na celu monitorowanie i diagnozowanie operacji technologicznych w cyklu produkcyjnym kształtowników wyciskanych z metali i stopów – identyfikację wiarygodnych danych procesowych i śledzenie jednostki produkcyjnej w czasie rzeczywistym. Procesy nadzorowane pozwalają na eliminowanie strat w produkcji (tzw. wąskich gardeł), w tym wynikających ze złej jakości wyrobu (analiza przyczyn występowania wad wyrobów) oraz analizę wydajności produkcji.

Projektowanie i wdrażanie Eksperckich Systemów sterowania procesami produkcyjnymi

Systemy Ekspertowe umożliwiają wizualizację bieżącego stanu procesu produkcyjnego i rozwiązywanie zadań z zakresu projektowania procesów, jakości wyrobów, eliminowania strat, obniżania kosztów wytwarzania, terminowości wykonania zamówień oraz doboru optymalnych ścieżek technologicznych. Systemy pracują z wykorzystaniem baz danych: stałych (technologicznych), zmiennych (śledzenia produkcji) i archiwalnych oraz modułów: wnioskowania i analiz, planowania, raportowania oraz zarządzania systemem produkcji.