Conference papers (KMM)

Permanent URI for this collection

http://hdl.handle.net/11025/31218

Browse

Showing 1 - 20 out of 41 results

Vysokorychlostní laserové svařování s indukčním předehřevem
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Němeček, Stanislav; Leták, Radek
Svařování laserem může být výhodně uplatněno v automatizovaných procesech, a to i při dosažení vysokých svařovacích rychlostí v řádu desítek metrů za minutu. Příspěvek se věnuje možnostem kombinace vysokorychlostního svařování laserovým paprskem s indukčním předehřevem. V rámci projektu výroby podélně svařovaných trubek z oceli 1.4509 se část experimentů věnuje možnostem kombinace laseru s indukčním předehřevem. Cílem experimentu bylo zjistit, zda při použití indukčního předehřevu dojde k „ušetření“ výkonu laseru a jak se předehřev projeví na geometrii svaru a jeho vlastnostech.
Zbytková napětí a mikrostrukturní parametry laserem kalé oceli EA1N
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Čapek, Jiří; Trojan, Karel; Kec, Jan; Černý, Ivo; Ganev, Nikolaj; Němeček, Stanislav
Příspěvek je zaměřen na povrchovou úpravu s využitím laserového kalení pro zvýšení odolnosti proti únavovému porušení. Byly zkoumány válcové vzorky vyrobené ze standardní oceli EA1N využívané při výrobě železničních náprav.
Vliv tepelného příkonu na vlastnosti návarů z nástrojové oceli a homogenizace tvrdosti tepelným zpracováním
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Němeček, Stanislav; Arseniuk, Vladyslav
Cílem tohoto článku je popsat vliv tepelného příkonu na mikrostrukturu a vlastnosti laserem navařované nástrojové oceli AISI H13 a Capilla 66 a stanovit optimální podmínky tepelného zpracování. Proces laserového navařování je ovlivněn řadou parametrů, které by mohly zhoršit konečné vlastnosti povrchu. Prášek z nástrojové oceli H13 se často používá pro opravy nástrojů pro práci za tepla a také pro aditivní výrobu. Během navařování se zvyšuje teplota předchozí vrstvy, což mění podmínky procesu. Samotné navařování ovlivňuje výsledné vlastnosti, zejména pokud jde o tvrdost a otěruvzdornost. Akumulace tepla během 3D navařování vede také ke ztrátě vlastností vlivem teploty. Prášek Capilla66 vykazuje menší ztrátu vlastností ve srovnání s běžněji používanou ocelí H13. Navzdory podobnému chemickému složení vykazuje ocel Capilla66 menší tendenci popuštění jak během navařování, tak během následného tepelného zpracování.
Comparison of physical, mechanical and chemical properties of barrel steel 32CrMoV12-10 and nitriding steel 31CrMoV9 after nitriding in gas
(IOP Publishing Ltd, 2023) Coufal, Vladislav; Hájek, Jiří; Průcha, Vojtěch; Šimeček, Jiří; Kučerová, Ludmila; Jirková, Hana
2CrMoV12-10 and 31CrMoV9 steels are used not only for components in the automotive industry, but also for firearms parts in the weapons industry. In these applications, high strength and surface layer hardness is required while maintaining the toughness of the core, which is achieved by nitriding. The aim of the work was to determine which of the steels exhibits better physical, mechanical and chemical properties after nitriding in a gaseous atmosphere. Metallographic samples were made to compare the structure of the nitride layer after nitriding. Hardness and fracture toughness were measured and Charpy impact testing and corrosion resistance evaluation were also carried out. The test results revealed that 31CrMoV9 steel shows better physical and chemical properties than 32CrMoV12-10 steel.
The processing of experimental data from the physical model of a FDU refining unit
(TANGER Ltd., 2024) Kolínský, Jan; Prášil, Tomáš; Socha, Ladislav; Gryc, Karel; Sviželová, Jana; Dvořák, Martin; Nuska, Petr
The present paper describes a method for processing experimental data obtained on a physical model of a refining unit, the Foundry Degassing Unit (FDU). For different refining gas flow rates and rotor rotation speeds of the FDU, the concentration of oxygen removed was measured depending on time. A large number of experiments were carried out with different rotor types and under different conditions. After examining the character of the data obtained, a method was proposed to evaluate the performance of different rotor types in degassing at a given gas flow rate at different rotor speeds. This method is based on interpolating several degassing curves in such a way that the resulting characteristic can be expressed by a single parameter. This final parameter then allows the degassing efficiency (refining capacity) to be quantified. In this unique way, the degassing efficiency of different rotor types can then be objectively compared. Furthermore, the parameter thus obtained can be used to determine the expected time at which the desired decrease in the concentration of undesirable gas in the bath will occur. Attention is also paid to the possible deviation that occurs when a large amount of experimental data is reduced to a single parameter by the described approximation.
Application of tool electrodes oxidised with humid and dry air during the electro-discharge drilling of MAR-M247 alloy
(2021) Uhlmann, Eckart; Polte, Mitchel; Streckenbach, Jan; Camin, Bettina; Chocholatý, Ondřej; Dinh Ngoc, Chuong
The requirements and challenges of machining advanced materials in the field of aerospace, automotive and tool industry are increasing constantly. Due to their mechanical properties, cutting of high-strength materials such as superalloys is severely limited. Electro-discharge drilling can be used for the manufacturing of holes in hard to machine materials. Although electrical discharge machining (EDM) is successfully applied to the machining of holes in turbine blades, a lack of performance and challenges concerning the geometrical accuracy still remain. By applying inner flushing, the resulting electrically conductive debris is flushed through the lateral working gap, increasing the probability of arcs and short circuits. The resulting increased tool wear, conicity of the hole, limited hole depth and process instabilities are still challenging in electro-discharge drilling. In order to decrease the effects of the arcs and short circuits, a surface modification is applied to increase the electrical resistance of the lateral surface of the tool electrode. As a result, the mentioned impairments occur less frequently due to decreased occurrence of arcs and short circuits in the lateral working gap. For the present investigation copper tool electrodes were thermally oxidised in dry and humid air with different durations and used afterwards for electro-discharge drilling of MAR-M247. The tests were carried out on the machine tool AGIETRON Compact 1 from the company GF AgieCharmilles, Losone, Switzerland. Holes with a depth of t = 11 mm were drilled using various surface-modified tool electrodes with a diameter of d = 2 mm. Oxidation with dry air and a extended oxidation time resulted in a 18 % lower erosion duration, accompanied by an increase of the linear wear of the tool electrode Δle below 10 %.
Effect of tool temperature and dwell time in the tool for press hardening on the mechanical properties of modern high-strength steel with 3% Mn
(IOP Publishing Ltd., 2023) Janda, Tomáš; Jirková, Hana; Leták, Radek; Skřivanová, Nikola; Kučerová, Ludmila; Holá, Martina
The production of sheet safety parts for car bodies is currently carried out using press hardening technology. This technology enables the creation of complex-shaped profiles even from high-strength steels without a significant spring-back effect. In combination with modern high-strength steels, which have retained austenite in their structure, it is possible to achieve high ultimate strength and ductility values. As a result, these parts are used in bodywork areas with high energy absorption requirements during impact. To achieve the required mechanical properties, suitable processing parameters must be selected. High-strength steel with 0.2%C, 3%Mn and 2%Al was used for the experiment. Press-hardening was carried out in a tool fixed in a hydraulic press and can be heated up to temperatures around 450 °C. Different tool temperatures of room temperature and 425 °C were tested and different holding times in the tool from 1 s to 600 s. After hardening in a tool at RT, the ultimate strength of about 1400 MPa with a ductility of 18 % was obtained. But quenching and holding in the preheated tool caused the ductility to increase to 28% with a drop in ultimate strength to 1050 MPa.
Changes in Structure and Corrosion Resistance of Cryogenically Treated WC-Co Cemented Carbides
(IOP Publishing LTD, 2021) Bricín, David; Průcha, Vojtěch; Jansa, Zdeněk; Kříž, Antonín
Článek se zabývá hlubokým kryogenním zpracováním (DCT) slinutých karbidů (SK) typu WC-Co. K experimentu byly vybrány čtyři sort SK, které se lišily hrubostí zrn WC a objemem pojiva Co. U části vzorků bylo provedeno jejich DCT zpracování při teplotě -186 0C v prostředí kapalného dusíku. Druhá část vzorků byla popuštěna při teplotě 450 0C. U zpracovaných vzorků byla následně provedena analýza změn v jejich korozní odolnosti v prostředí uměle připravené důlní vody potenciodynamickou zkouškou. Změny v mikrostruktuře analyzovaných vzorků byly hodnoceny s použitím RTG difrakční anlýzy. Výsledky experiment ukázaly, že vzorky po DCT procesu mají vyšší korozní odolnost vůči vzorkům bez tohoto zpracování a vzorkům popuštěným. RTG difrakční analýza prokázala, že při DCT zpracování vzorků došlo ke změně podílu fází ε-Co a α-Co. Podíl takto přeměněné faze závisel na hrubosti zrn karbidické faze a podílu pojiva Co.
XRD Analysis of Tungsten Carbides with Cobalt Binder
(AIP Conference Proceedings, 2021) Jansa, Zdeněk; Průcha, Vojtěch; Šutta, Pavol; Minár, Jan
High-temperature tribological protection of laser cladding materials for power generation components
(Tanger, 2020) Čejková, Petra; Kříž, Antonín; Brom, Karel; Steidl, Petr
Článek je zaměřen na analýzu a porovnání vlastností laserových návarů typu „Stellit 6“ a „Stellit 21“ na základní materiál 1.4923 + QT používaný pro komponenty energetických zařízení. V toto článku je řešeno porovnání vlastností návarů navařených na hřídel o průměru 63 mm navařených bez předehřevu i s předehřevem dvěma odlišnými šířkami návarových housenek, které jsou navařeny laserovou svařovací hlavou s šířkou návarové housenky 1 mm a 3 mm. Dále je zde vyhodnoceno pomocí EDX analýzy chemické promíšení návarových housenek se základním materiálem. V článku je popsáno podrobně metalografické zhodnocení návarů vrstev a zhodnocení tepelně ovlivněné oblasti v závislosti na změně tvrdosti včetně tribologická analýzy navařené vrstvy za provozních podmínek 550 °C.
Influence of processing parameters of medium manganese steel with 5% mn on the development of mechanical properties
(TANGER Ltd., 2022) Janda, Tomáš; Leták, Radek; Skřivanová, Nikola; Volkmannová, Julie; Jirková, Hana; Kučerová, Ludmila
Středně manganové oceli patří do skupiny vysokopevných ocelí třetí generace, které vykazují vynikající kombinaci pevnosti a tažnosti. Jejich obsahem manganu se pohybuje okolo 3 až 12%. Po tváření za tepla je jejich struktura většinou tvořena martenzitickou matricí. Během interkritického žíhání dochází k reverzní přeměně martenzitu na austenit. Zvolení správného legování i parametrů interkritického žíhání, zejména teploty ohřevu, vede k získání dostatečně stabilního zbytkového austenitu, který výrazně ovlivňuje mechanické vlastnosti. Zbytkový austenit během deformace za studena vykazuje tzv. TRIP efekt a přispívá k výraznému deformačnímu zpevnění materiálu. Pro experiment byla zvolena středně manganová ocel s 0,2%C , 5% Mn a 3% Al, která byla po tváření za tepla podrobena různým režimům interkritického žíhání. Pro zvýšení stability zbytkového austenitu byla v oblasti bainitické přeměny provedena izotermická výdrž při různé teplotě. Pro ověření vlivu deformace byla odzkoušena i varianta s vloženou inkrementální deformací během ochlazování. Po zpracování byly získány martenzitické struktury s různým podílem bainitu, který byl podpořen výdrží na teplotě 425°C, feritem a zbytkovým austenitem. Mez pevnosti dosáhla až 1940 MPa s tažností okolo 10%.
Zvýšení únavové životnosti materiálů metodou laser shock peening
(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Špirit, Zbyněk; Kaufman, Jan; Brajer, Jan; Strejcius, Josef; Chocholoušek, Michal; Polach, Pavel; Stuna, Lukáš
Laser Shock Peening (LSP) se řadí mezi moderní bezkontaktní technologie zpevňování povrchu kovových materiálů na principu vzniku rázových vln, které se generují během interakce krátkých laserových pulzů s povrchem materiálu. Rázové vlny v materiálu vyvolávají strukturní změny, které mají za důsledek vznik zbytkového tlakového napětí a zvýšení tvrdosti, což obecně vede ke zlepšení únavových vlastností materiálu, zabraňování vzniku a šížení trhlin a zlepšuje odolnost vůči koroznímu praskání a opotřebení. V tomto článku se zabýváme aplikací technologie LSP na vzorky z nerezové austenitické oceli 08Ch18N10T, kdy po ovlivnění došlo k nejméně desetinásobnému prodloužení životnosti materiálu při vysokocyklických únavových zkouškách.
Formation of iron sulfide photocatalytic colloidal dispersion via pulsed laser ablation in liquids
(IOP Publishing Ltd., 2019) Vála, Lukáš; Vavruňková, Veronika; Jandová, Věra; Pola, Michal; Křenek, Tomáš
Ozařování pulsním laserem sulfidu železnatého ve vodě a v ethanolu generuje díky laserové ablaci nano/mikro částice FeS. Měření distribuce částic odhaluje částice o velikosti 100, 1000, 5000 nm při ozařování ve vodě a 180 nm v ethanolu. Hodnoty zeta potenciálů ve vodě: 13,2 mV naznačuje počáteční nestabilitu a koagulační tendenci, zatímco v ethanolu: -40,6 mV hodnota vykazuje dobrou stabilitu částic. SEM analýzy částic získaných odpařením rozpouštědel na substrátu Ta odhalily beztvaré, kulaté tvary a listovou morfologii aglomerátů, jejichž velikost se pohybuje od jednotek až do desítek nm. Byly také detekovány sférické částice o velikosti kolem desítek nm. EDX ukazuje poměr Fe/S ~ 3,25 a ~ 1,2 pro částice získané ablací ve vodě a v ethanolu. Ramanova spektroskopie ukazuje na vznik mackinawitové (Fe1+xS) a pyrrhotitové (Fe1-xS) fáze. Fotokatalytický účinek připraveného vodného koloidu byl testován na degradaci methylenové modři (MB) za denního světla.
Microstructure, tribological behaviour and xrd analysis of hvof sprayed and laser remelted cocrtaalcsiy coatings
(TANGER Ltd., 2020) Glanc, Aleš; Houdková Šimůnková, Šárka; Jansa, Zdeněk; Vostřák, Marek
Influence of heat treatment on properties of SD251-PH1 composite produced by additive SLM technology
(IOP Publishing Ltd, 2020) Bricín, David; Jansa, Zdeněk; Somr, Josef; Elmanová, Andrea; Kříž, Antonín
Cílem této případové studie bylo vyhodnotit to, jakým způsobem ovlivňuje tepelné zpracování strukturu a vlastnosti uměle vytvořeného kompozitního materiálu s označením SD251-PH1. Tento kompozitní materiál byl vytvořen smísením dvou práškových směsí v hmotnostním poměru 90 hm. % WC-Co prášku SD251 s 10 hm. % ocelového precipitačně vytvrditelného prášku PH1. Z takto připravené směsi byly vytvořeny vzorky na aditivním zařízení typu SLM a to za parametrů, při kterých byla jejich struktura tvořena otevřenou porézností. Vytištěné vzorky byly potom rozděleny do skupin. Část z nich byla ponechána a druhá část z nich byla použita pro tepelné zpracování vytvrzováním. Zvolený postup tepelného zpracování prototypových vzorků vycházel z normy ASM 5659. Metalografická analýza za pomoci světelného a elektronového mikroskopu spolu s RTG difrakční analýzou byly poté použity k vyhodnocení strukturních a fázových změn v objemu prototypových vzorků. Tyto analýzy byly provedeny před a po jejich tepelném zpracování. Hlavní pozornost byla věnována změnám ve fázovém složení vzorků. Kromě toho byly studovány změny ve velikosti a tvaru pórů a zrn karbidu wolframu (WC). Metalografická analýza byla u vytvořených vzorků doplněna o hodnocení změn v jejich mechanických vlastnostech a změn v jejich odolnosti proti opotřebení. K tomuto účelu bylo použito měření tvrdosti podle Vickerse a zkouška Ball on Disk. Na základě provedených experimentů bylo například možné stanovit, že díky zvolenému postupu tepelnému zpracování došlo k precipitaci nových strukturních fází, které se lišily od původní struktury vzorků, svým tvarem, velikostí, chemickým složením a mechanickými vlastnostmi.
Properties of Borided Cemented Carbides with Various Binders
(Trans tech Publication, 2020) Průcha, Vojtěch; Bricín, David
Příspěvek se zabývá možností chemicko-tepelného zpracování slinutých karbidů (SK) boridováním. Pro experimentální program byly zvoleny 3 různé sorty SK s velice jemnou frakcí zrn karbidu wolframu (WC). Struktura těchto SK se lišila chemickým složením pojiva. Byly vybrány dvě sorty SK, u kterých bylo pojivo tvořeno čistými kovy a to kobaltem a niklem. U třetí sorty SK bylo zvoleno komplexní pojivo na bázi Fe-Co-Cr. Objem pojiva byl pro všechny zvolené sorty SK shodný a to 8 hm. %. Velikost zrna WC se pohybovala mezi 0,5-0,8 µm. Z vybraných sort SK byly vytvořeny vzorky, z nichž část podstoupila proces boridování a to v několika různých režimech. Cílem provedeného experimentu bylo určit, jakým způsobem ovlivňuje proces boridování konečné vlastnosti SK a jejich strukturu. K hodnocení strukturních změn byly použity techniky RTG difrakce a techniky světelné a elektronové mikroskopie. K hodnocení změn v mechanických vlastnostech a odolnosti proti opotřebení byly použito měření tvrdosti a zkouška Ball on Disk.
Properties of Cryogenic Treated Cemented Carbides (WC-Co)
(Trans tech Publication, 2020) Průcha, Vojtěch; Bricín, David; Kříž, Antonín; Jansa, Zdeněk
Článek se zabývá vlivem technologie kryogenního zpracování (DCT-Deep Cryogenic Treatment) na vlastnosti slinutých karbidů typu WC-Co. Pro experimentální program byly zvoleny celkem 4 různé sorty SK (slinuté karbidy), z nichž dvě byly hrubozrnné s frakcí zrn WC větší jak 6 µm, podílem pojiva 10 a 15 hm. % a druhé dvě sorty SK byly jemnozrnné, s frakcí zrn WC 0,5-0,8 µm, podílem pojiva 10 a 15 hm. %. Příprava vzorků před DCT spočívala v úpravě jejich povrchu broušením a leštěním. Jedna polovina takto připravené plochy byla podrobena testům vlastností SK před jejich kryogenním zpracováním. Druhá polovina této plochy byla poté použita k analýze vlastností SK po DCT. K analýze vlastností SK před a po DCT byly použity techniky optické a elektronové skenovací mikroskopie, RTG difrakční analýza, analýza mechanických vlastností zkouškou tvrdosti podle Vickerse doplněná výpočtem lomové houževnatosti KIC a zkouškou odolnosti povrchu SK vůči opotřebení metodou Ball on Disk. Výše uvedené analýzy například prokázaly, že vlivem kryogenního zpracování SK došlo k poklesu působících zbytkových napětí a snížení jejich lomové houževnatosti KIC.
Development of the structure of cemented carbides during their processing by SLM and HIP
(MDPI, 2020) Bricín, David; Ackermann, Michal; Jansa, Zdeněk; Kubátová, Dana; Kříž, Antonín; Špirit, Zbyněk; Štafka, Jiří
Předložená studie se zabývá vývojem struktury práškové směsi WC-Co a to při jejím postupném zpracování SLM a HIP technologií. Použitá prášková směs obsahovala 13±0.6% hmotnostní podíl pojiva Co a WC frakci o průměrné velikosti zrna(3.0±1.9) μm.Jejím zpracováním SLM technologií došlo, v důsledku aplikace různé hustoty energie (VED), k vývoji různého stupně hustoty vytvářených vzorků. Při vysokých hodnotách VED bylo dosaženo hustoty až 88 %. Aplikovaná hodnota VED ovlivnila kromě hustoty pórů, které se ve struktuře vzorků vytvářely, typy strukturních fází a hrubost WC fáze. Při vysokých hodnotách VED se ve struktuře vzorků začaly utvářet trhliny, které vznikaly v důsledku zkřehnutí struktury vzorků a to z několika důvodů, mezi které patřilo hrubnutí α-fáze (WC), vypařování β-fáze (pojiva Co) a precipitace η-fáze. Při nízkých hodnotách VED byla oproti tomu struktura pórů tvořena převážně tvarově nesymetrickými póry, i o velikosti vyšší jak 500 μm. Následným zpracováním vybraných vzorků technologií HIP bylo dosaženo zvýšení jejich hustoty až na hodnotu 96 % kompaktního materiálu. Na tomto zvýšení hustoty se podílely strukturní přeměny zejména pak opětovné hrubnutí α-fáze až o 1300 % oproti původní velikosti zrna práškové směsi a vývoj η-fáze ve struktuře analyzovaných vzorků. Na základě získaných výsledků pak bylo možné rozhodnout o dalším směřování experimentálního programu, který se do větší hloubky bude zabývat zpracováním vybraných práškových směsí WC-Co technologiemi SLM a HIP za doposud nerealizovaných parametrů jejich zpracování.
Influence of boridation on microstructure and properties of aluminium alloy EN AW-2024
(DAAAM International, 2020) Bricín, David; Špirit, Zbyněk; Kříž, Antonín
Cílem této případové studie bylo provést analýzu vlivu procesu boridování na strukturu a mechanické vlastnosti hliníkové slitiny ENAW-2024. Připravené vzorky byly zpracovány za různých procesních parametrů v zásypu prášku Durferit. Po provedení chemicko-tepelného zpracování, byly hodnoceny změny v mikrostruktuře vzorků s použitím metod světelné a skenovací elektronové mikroskopie. Fázové složení vzorků bylo stanoveno s použitím RTG difrakční analýzy. Změny v mechanických vlastnostech byly posouzeny na základě provedené analýzy tvrdosti povrchové vrstvy a substrátu vzorků, zkouškou tvrdosti podle Vickerse. U vzorků byl dále změřen korozní odpor vůči zvolenému koroznímu prostředí 5% roztoku NaCl pomocí potenciostatu a odolnost vůči tribologickému otěru metodou Ball on disk. Na základě získaných dat je například možné uvést, že při procesu boridování této slitiny je důležité zamezit vzniku pasivační vrstvy Al2O3 před a v průběhu procesu chemicko-tepelného zpracování. Toho je možné docílit například okamžitým nanesením boridovacího přípravku případně jiného prostředku, který zamezí interakci kyslíku s povrchem upravovaného vzorku. U vzorků po procesu boridování byl dále zaznamenán nárůst odporu vůči použitému koroznímu prostředí 5% roztoku NaCl a Nižší hodnota koeficientu opotřebení oproti vzorkům bez provedeného chemicko-tepelného zpracování.
Influence of the quality of models made by additive technologies on the quality of castings cast by investment casting
(DAAAM International, 2020) Bricín, David; Votava, Filip; Kubátová, Dana; Kříž, Antonín
Článek se zabývá problematikou aplikace aditivních technologií (AM) v procesu výroby odlitků vyráběných metodou lití na vytavitelný model. AM technologie SLA, FDM nebo PolyJet byly použity k vytvoření modelů odlitku z různých polymerních materiálů. U vytvořených modelů byl stanoven profil jejich drsnosti a provedena zkouška jejich spalitelnosti při procesu výpalu formy. Po provedení těchto zkoušek došlo po zaformování připravených modelů a výpalu formy k odliti vybrané slitiny kovu. Konečná kvalita vytvořených odlitků pak byla hodnocena pomocí metalografické analýzy s využitím technik SM, SEM a RTG. Na základě vyhodnocení získaných dat pak bylo například možné uvést, že pracnost opracování odlitku po jeho odlití stoupá s podílem popelovin, které vznikají při procesu výpalu formy a je dále závislá na kvalitě povrchu vytvořeného modelu.

Browse

Recent Submissions