III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r.

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” ZB7 Plastyczne kształtowanie stopów magnezu (kucie precyzyjne, tłoczenie, wyciskanie, itd.

Lider merytoryczny Prof. d r hab. inż. Eugeniusz Hadasik- lider merytoryczny ze strony konsorcjum CZT Dr hab. inż. Romana Ewa Śliwa, prof. PRz - lider merytoryczny ze strony koordynatora CZT Instytucje partnerskie w zadaniu Politechnika Lubelska Politechnika Rzeszowska Politechnika Śląska Instytut Lotnictwa III i IV kwartał 2011 PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Badania plastyczności i mikrostruktury stopu AZ61 i AZ80

a)

200C bliźnia ki Migracja GZ 400C Rys. 1. Krzywe płynięcia i mikrostruktura stopu AZ60 W ramach zadania przeprowadzono badania Prędkość odkształcania 0,01 - 1s-1, odkształcenie ε = 1. W zależności od parametrów odkształcenia uwidaczniają dwa odmienne mechanizmy metodą jednoosiowego ściskania:temperatura 250 °C - 400 °C.

odkształcenia. Dla wyższych temperatur i mniejszych prędkości odkształcenia krzywa ma klasyczny przebieg zmian naprężenia uplastyczniającego. W niższych temperaturach i dla większych prędkości odkształcenia przebieg zmian naprężenia jest charakterystyczny dla procesu bliźniakowania,

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Model zmian mikrostruktury i plastyczności odkształcanego na gorąco stopu magnezu Mg – Al – Zn



p

  0    0  sinh   1  

sse A

0   

n

1 0  0     1  exp   

st t

0.5

  

r

  1

A

   2

n

   0

D

0

N

   

Q srx

   10

ss

 9 

X

 0.3

dyn D

0 0.23

exp    100 000   

c c

1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 450°C 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,0001 400°C 0,001 350°C 300°C 250°C 0,01 0,1 1 Czas wytrzymania t, s 200°C 10 100

X st D rec



B k



t st

0.5

   

A

 

n



D

0

N d

exp  

t t st

0.5

 

r avr

 

Q srx RT

 10  9     

t t st

0.5

  0.60

 

k



D

0

k d

exp   

Q drv RT

   276   0.17

  0.1

D

0 0.1

exp   16 100

RT

  0.3

D

0 0.23

exp 100 000

RT

W ramach zadania opracowano model zmian struktury i plastyczności w warunkach zmiennych parametrów procesu dla stopu magnezu AZ31.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Model zmian mikrostruktury i plastyczności odkształcanego na gorąco stopu magnezu Mg – Al – Zn

Rys. 1.

Porównanie zmierzonej i obliczonej siły w zależności od odkształcenia Model zweryfikowano w oparciu przeprowadzoną próbę wielostopniowego spęczania na symulatorze obróbki cieplno – plastycznej. Porównano zmierzony i obliczony średni rozmiar ziarna na poszczególnych etapach procesu po ściskaniu i wytrzymaniu. Uzyskane wyniki umożliwią prognozowanie parametrów siłowych oraz zmian mikrostruktury w warunkach walcowania na gorąco blach wykonanych z badanego stopu, przeznaczonych na konstrukcyjne elementy tłoczone.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Opracowanie technologii kucia odkuwki piasty samolotowej ze stopu magnezu AZ80 oraz konstrukcja narzędzi do realizacji procesu

A 6 x 60° Cechy (wkl ęsłe lub wykonane tuszem trudnozmywalnym): 3LP, gat. matri ału nr wsadu obróbki cieplnej, partii hutniczej A-A 33 +1 -1,5 (34,5) 20 (32) +1 -1,5 R 7 +3 -1 R 5 ±3 R 5 +5 -2 R 3 ±1,5 pomiar HB miejsce sprawdzania m akrostruktury R 6,6 inf.

6 +1 -0,5 R 8 +4 -1 R 2,5 ±1 R 5 +2 -1 21,1 (17) +0,5 -0,8 M M R 6,8 +0,5 -0,3 R 6 +1,5 -0,5 3° ±1 3° ±1° O 95, 2 ±0, 5 R 5,5 inf R 5 +1 -2 45° ±3° A Warunki techniczne odbioru: 1. Pochylenie k uźnicze 5° (+2/-1) oprócz niezwymiarowanych 2. Wymiary oznaczone ,, inf. " nie podlegaj ą sprawdzeniu 3. Linia i wymiary w nawiasach dotycz ą gotowej części 4. Dopuszczalne o dchyłki wymiarów nietolerowanych +2/-0,5 mm 5. Dopuszczalne przesadzenie: 0,5 mm 6. Dopuszczalne zwichrowanie: 1 mm 7. Dopuszczalna pozost ałość wypływki 1,5 mm 8. Dopuszczalne wady powierzchni: a) na pow. nie obrabianych maks. dolnej o dchyłki wymiarowej b) na pow. obrabianych 1/3 naddatku na obróbk ę 9. Stan powierzchni: trawiona 10. Stan dostawy: s chłodzony z temperatury kucia i sztucznie starzony - stanT5 11. Twardo ść: min 60 HB 12. Kontroli twardo ści podlega 100% odkuwek 13. Sprawdzenie makrostruktury w przekroju M-M. P ęknięcia, rozwarstwienia i inne nieci ągłości niedopuszczalne.

14. Własności wytrzymałościowe sprawdzać na 1 odkuwce (na 3 próbkach) z ka żdej partii Rm min 290 MPa, R0,2 min 200 MPa, A5 min 6 % 15. Parti ę odkuwek stanowią odkuwki tego samego gat. materiału, jednego nr wsadu obróbki cieplnej i jednego nr partii hutniczej 16. Nr rys. odkuwki, gatunek materi ału, nr partii hutniczej nr wsadu obróbki cieplnej i znak KJ poda ć na przywieszce d ołączonej do partii odkuwek 17. Odkuwki podlegaj ą zabezpieczeniu przed korozją roztworem oleju LAN15 i Antocoritu OHK lub galwanicznie metod ą bichromizacji 3 próbki Rm w poprzek włókien po szerokości

m=1,116 kg V=619974,55 mm3

Opis zmiany Data Nazwisko

R 3 (R1 ) +1 -2

Podpis

16 (11) 38 (34) 5 inf.

R 10 +1,5 -2,5 (8) Nazwa 62,1 (57,1) Konstruktor Metalurg Techn. obr. cieplnej Nazwis ko Materia ł Data Podpis Nr rys.

3LP PS4247

AZ80 (MgAl8Zn) Piasta m at. AZ80 Index rys.

Spraw dził Zatwier dził A Nazwis ko N r części Uwagi

Nr karty zmian/index

Rys. 1. Rysunek odkuwki piasty ze stopu magnezu AZ80

Data PS4247 Podpis Podz.

1 : 1

Sys.

C.A.D

Format

A 3

W ramach zadania na podstawie gotowej części piasty samolotowej zaprojektowanej przez Instytut Lotnictwa w Warszawie opracowano rysunek odkuwki oraz technologię kucia na młocie i prasie, a także skonstruowano narzędzia do realizacji procesu.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Weryfikacja numeryczna technologii kucia odkuwki piasty ze stopu magnezu AZ80 oraz opracowanie wytycznych do przetargu na wykonanie prób przemysłowych

a) b)

Rys. 1. Odkuwka uzyskana w symulacji procesu kucia na prasie z przedstawionym okdształcenia: a) widok od góry, b) widok od dołu rozkładem intensywności

W ramach zadania przeprowadzono weryfikację teoretyczną zaprojektowanego procesu kucia odkuwki piasty ze stopu AZ80. Na podstawie uzyskanych wyników uznano, że uzasadnione jest przeprowadzenie prób kucia w warunkach przemysłowych. Opracowano wytyczne i ogłoszono przetarg na wykonanie próbnej partii odkuwek. Obecnie, po rozstrzygnięciu przetargu, przygotowywane są próby kucia, które zostaną przeprowadzone jeszcze w 2011 roku.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Badania wytrzymałościowe żywic SL5170 i FullCure720 wykorzystanych do wykonania modeli piasty koła samolotu w procesach szybkiego prototypowania SLA i JS

a) b)

Rys. 1. Model odkuwki piasty – a); próbki testowe – b); wykres rozciągania – c)

W ramach zadania przeprowadzono próby rozciągania modeli z fotoaktywnych żywic polimerowych które wykazują obniżone własności materiałowe w stosunku do deklarowanych przez producenta średnio o 30%.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Analiza rozkładu naprężeń w modelu JS dźwigni układu sterowania śmigłowca - badania elastooptyczne z wykorzystaniem światła odbitego

c) a) b)

Rys. 1. Wykonanie powłok aktywnie czynnych – a); badania elastooptyczne z wykorzystaniem światła odbitego obciążenie 0.7 – b) i 19 kg- c)

W ramach zadania przeprowadzono badania rozkładu naprężeń w dźwigni układu sterowania śmigłowca i stwierdzono koncentrację naprężeń wzdłuż ramion bocznych dźwigni oraz w obszarach bezpośredniego kontaktu z elementami układu obciążenia – wokół otworów montażowych.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Opracowanie sposobów kucia wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie kształtowym W ramach zadania opracowano cztery nowe sposoby kształtowania użebrowanych wyrobów płaskich, różniących się kształtem zarysu żebra. Dokonano czterech zgłoszeń patentowych w tym zakresie: 1.

2.

3.

4.

Gontarz Andrzej, Dziubińska Anna: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie prostokątnym. Nr zgłoszenia P.395392, 21.06.2011.

Gontarz Andrzej, Dziubińska Anna: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie falistym. Nr zgłoszenia P.395406, 22.06.2011.

Dziubińska Anna, Gontarz Andrzej: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie półokrągłym. Nr zgłoszenia P.395407, 22.06.2011.

Dziubińska Anna, Gontarz Andrzej: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie trójkątnym. Nr zgłoszenia P.395408, 22.06.2011.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Badania doświadczalne procesu kształtowania płaskich odkuwek użebrowanych ze stopu magnezu

a) b) a) b)

i Rys. 1.

Przykładowy komplet narzędzi do kształtowania wyrobu z żebrem o zarysie trójkątnym: a) stemple boczne płyta dolna, b) złożenie kompletu narzędzi Rys. 2. Schemat kształtowania płyty z jednym żebrem w wykroju zamkniętym: a) początek procesu, b) koniec procesu

Na obecnym etapie realizacji zadania wykonano komplety narzędzi do kształtowania półswobodnego, w wykroju zamkniętym oraz wyrobu z żebrem o zarysie trójkątnym. Przeprowadzenie badań doświadczalnych zaplanowano na grudzień 2011 roku.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Kształtowanie stopów magnezu niekonwencjonalnymi metodami

Rys. 1. walcarka laboratoryjna duo z poosiowym ruchem walców roboczych

Wyposażenie stanowiska do walcowania z wymuszoną drogą odkształcenia w piec grzewczy umożliwia wykonanie badań w warunkach kształtowania charakterystycznych dla przeróbki plastycznej stopów magnezu.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych Model numeryczny procesu wyciskania stopu magnezu WE43

Rys. 1. Obliczone i zmierzone przebiegi siły wyciskania współbieżnego stopu WE31

Opracowano i zweryfikowano w warunkach laboratoryjnych model numeryczny procesu wyciskania stopu magnezu WE43. Po jego weryfikacji w warunkach półprzemysłowych zostaną przeprowadzone symulacje wyciskania wybranych wyrobów ze stopu magnezu

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

2.

3.

4.

5.

6.

7.

•

1.

8.

9.

10.

11.

Referaty konferencyjne

(tytuł wystąpień, nazwiska wykonawców, nazwa i termin konferencji)

Gontarz A.: Kształtowanie skrajnych zgrubień w odkuwkach wydłużonych ze stopu magnezu, XVIII Międzynarodowa Konferencja Forming 2011, 7-10 IX 2011, Trojanovice, Czechy Kuc D, Bednarczyk I, Hadasik E, Niewielski G: Badania plastyczności stopu magnezu WE43; Forming 2011, Trojanovice 7-10.09.2011

Przondziono J, Walke W, Hadasik E: Odporność na korozję elektrochemiczną przerobionego plastycznie stopu magnezu WE43; Forming 2011, Trojanovice 1-10.09.2011

Cyganek Z., Tkocz M.: Modelowanie numeryczne procesu wyciskania stopów magnezu AZ31 i WE 43; Forming 2011, Trojanovice 7-10.09.2011

Tkocz M., Cyganek Z.: Problemy numerycznego modelowania procesu wyciskania stopów magnezu; Forming 2011, Trojanovice 7-10.09.2011

Hadasik E., Kuc D, Mikuszewski T.: Plastyczność i mikrostruktura stopów Mg-Li; Forming 2011, Trojanovice 7-10.09.2011

Dziubińska A., Gontarz A.: Analiza teoretyczna zjawisk ograniczających proces kształtowania odkuwki płaskiej z jednym żebrem, IX Konferencja Naukowa OMIS 2011, 22 25 XI 2011, Łańcut Gontarz A., Pater Z., Drozdowski K., Doleba R.: Technologia kucia matrycowego odkuwki dźwigni ze stopu magnezu AZ80, IX Konferencja Naukowa OMIS 2011, 22-25 XI 2011, Łańcut Hadasik E., Kuc D., Bednarczyk I.: Analiza zmian struktury odkształcanego na gorąco stopu magnezu AZ61, IX Konferencja Naukowa OMIS 2011, 22-25 XI 2011, Kuc D.: Model zmian mikrostruktury Łańcut odkształcanego na gorąco stopu magnezu Mg – Al Zn, IX Konferencja Naukowa OMIS 2011, 22-25 XI 2011, Łańcut Bernaczek J., Śliwa R.E., Budzik G., Kudasik T., Kowalski W., “Development of models for the physical and numerical analysis of stress distribution in the aircraft wheel hub”, The International „Conference Supply on the wings“, 2 – 4 listopada Frankfurt / Main – Germany

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

•

Publikacje w czasopismach

(pełne dane bibliograficzne), które ukazały się w II półroczu 2011 r.

1.

2.

Gontarz A.: Kształtowanie skrajnych zgrubień w odkuwkach wydłużonych ze stopu magnezu Mg4AlZn. Hutnik Wiadomości Hutnicze, Nr 8, 2011, s. 598-602 Kuc D., Bednarczyk I., Hadasik E., Niewielski G.: Badania plastyczności stopu magnezu WE43; Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 2011/8 , 3.

4.

s.618-621 Przondziono J., Walke W., Hadasik E.: Odporność na korozję elektrochemiczną przerobionego plastycznie stopu magnezu WE43; Hutnik wiadomości Hutnicze, 2011/8 , s.667-669 Cyganek Z., Tkocz M.: Modelowanie numeryczne procesu wyciskania stopów magnezu AZ31 i WE 43; Hutnik Wiadomości Hutnicze, 2011/8 , s.595-598 5.

Hadasik E., Kuc D., Mikuszewski T.: Plastyczność i mikrostruktura stopów Mg-Li; Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 2011/8 , s.618 621 6. Śliwa R.E., Budzik G., Bernaczek J., Dziubek T.

THE RAPID PROTOTYPING OF AIRCRAFT WHEEL HUB MODEL WITH THE USE OF TECHNIQUES JS, SLA, FDM; 37th INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONGRESS ON POWERTRAIN AND TRANSPORT MEANS “EUROPEAN KONES 2011” ; Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol.18, No.3 2011, p-p 439-443, Europen Science Society of Powertrain and Transport Publication, WARSAW 2011

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Dane do wskaźników realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) uzyskanych w

trzecim i czwartym kwartale 2011

Prace mgr, dr, hab. – obronione w II półroczu 2011 r. - imię i nazwisko (dyplomanta, doktoranta, habilitanta), tytuł pracy, imie i nazwisko promotora, data obrony,

Prace magisterskie: 1. Bulzak Tomasz: Analiza procesu prasowania obwiedniowego odkuwki pierścienia ze stopu magnezu gatunku AZ31. Opiekun pracy: dr inż. Grzegorz Samołyk (28.06.2011) 2. Borkowski Piotr: Kształtowanie wyrobów płaskich z żebrami ze stopów magnezu. Opiekun pracy: dr hab. inż. Andrzej Gontarz (30.09.2011)

•

Prace doktorskie planowane na 2012 r.

Dziubińska A.: Kształtowanie odkuwek płaskich z żebrami ze stopów magnezu, promotor: dr hab. inż. Andrzej Gontarz Biernaczek J.: Techniki szybkiego prototypowania w procesie projektowania i wdrażania do produkcji elementów konstrukcji lotniczych; promotor dr hab. inż. Romana Śliwa

Udział studentów / doktorantów / innych wykonawców (liczbowo) w danym ZB (aktualnie) – 2

studentów, 3 doktorantów

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Dane do wskaźników realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) uzyskanych w

trzecim i czwartym kwartale 2011

•

1.

2. 3. 4.

Zgłoszenia patentowe dokonane w II półroczu 2011 r.

Gontarz Andrzej, Dziubińska Anna: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie prostokątnym. Nr zgłoszenia P.395392, 21.06.2011.

Gontarz Andrzej, Dziubińska Anna: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie falistym. Nr zgłoszenia P.395406, 22.06.2011.

Dziubińska Anna, Gontarz Andrzej: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie półokrągłym. Nr zgłoszenia P.395407, 22.06.2011.

Dziubińska Anna, Gontarz Andrzej: Sposób kucia półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania wyrobów płaskich z jednym żebrem o zarysie trójkątnym. Nr zgłoszenia P.395408, 22.06.2011.

Stan współpracy z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej

Stan współpracy z przedsiębiorstwami lotniczymi Doliny Lotniczej • Kontakt z jakimi przedsiębiorstwami (nazwy przedsiębiorstw) ?

Zakład Obróbki Plastycznej Sp. z o.o. w Świdniku

• Wygenerowane / opracowywane zagadnienia badawcze do realizacji w PKAERO • itp….

Obecnie trwają prace dotyczące wykonania odkuwek ze stopu AZ80: dźwigni i piasty koła, z których wykonane będą części poddane procedurze certyfikacji i wdrożenia do budowy samolotów

Propozycje uszczegółowienia SPB w danym ZB

na rok 2012

Główne wnioski

Z realizacji projektu w ostatnim okresie sprawozdawczym

W dalszym ciągu nie jest rozwiązana sprawa regulacji finansowych dotyczących usług zewnętrznych realizowanych przez partnerów biorących udział w projekcie.

III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r.

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

Rzeczywiste aktualnie osiągnięte obowiązkowe wskaźniki realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) – podsumowanie całego okresu realizacji projektu:

Nazwa wskaźnika Jednostka miary wskaźnika Wartość bazowa mierzona Wartość docelowa wskaźnika 1 4

Liczba zgłoszeń patentowych jako efekt realizacji przedsięwzięcia Liczba publikacji powstałych w efekcie realizacji projektu Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w związku realizowanym projektem (Dr) Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w związku realizowanym projektem (Hab.) Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w związku realizowanym projektem (mag)

2 Wskaźniki rezultatu 3 szt.

0

szt.

0

szt.

szt.

szt.

0 0 0 5 45 2 0 10

Wartość wskaźnika osiągnięta 5 Stopień realizacji wskaźnika (%) 6

12 24 0 0 1 -