Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychI q 2011 (Pol. lska) Zgromadzenie odpadw poprodukcyjnych stopw IN-713C, IN-100 i MAR-247 (WSK Rzeszw). Opracowanie technologii i wykonanie prbnej partii filtrw do modyfikowania. Wykonanie form badawczych na bazie form ceramicznych z WSK Rzeszw do analizy krzepnicia. Opracowanie wytycznych do oceny jakoci metalurgicznej wlewkw master heat na podstawie wykresw analizy ATD. Projekt odlewu i formy do analizy termicznej ATD. II q 2011 (Pol. lska) Przeprowadzenie wytopw i analizy krzepnicia odleww prbnych piece indukcyjne Balzers. Wyznaczenie na podstawie wykresw T= f(t) i dT/dt parametrw krzepnicia (temperatury charakterystyczne, wartoci dT/dt, przedzia czasowy w punktach Ustalenie parametrw technologicznych odlewania stopw, na podstawie analizy ATD.4.1. Badania krzepnicia odleww metod analizy termicznej. 4.2. Ustalenie parametrw technologicznych odlewania stopw, na podstawie analizy ATD i bada kalorymetrycznych

Problem badawczyczny zabieg modyfikowania powierzchniowego i objtociowego wymaga umieszczenia w zbiorniku wlewowym dodatkowego filtra, zawierajcego glinian kobaltu i dodatki aktywnych skadnikw (proszek Al lub Hf).Dodatkowym efektem rozwizania bdzie podwjna filtracja stopu!Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychFiltry ceramiczne optymalizacja parametrw technologicznychPlan eksperymentu uamkowego, dwupoziomowego 24-1A: ilo warstw nonych (REMASOL + mczka cyrkonowa).B: ilo warstw modyfikujcych (krzemionka koloidalna + mczka cyrkonowa + glinian kobaltu)C: temperatura odparowania piankiD: temperatura spiekaniaPianka poliuretanowaPo naniesieniu powok nonychPo naniesieniu powok modyfikujcych

EksperymentZmienna niezalenaABCD110 (-)2 (-)150 (-)600 (-)216 (+)2 (-)150 (-)800 (+)310 (-)4 (+)150 (-)800 (+)416 (+)4 (+)150 (-)600 (-)510 (-)2 (-)300 (+)800 (+)616 (+)2 (-)300 (+)600 (-)710 (-)4 (+)300 (+)600 (-)816 (+)4 (+)300 (+)800 (+)

Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychOcena istotnoci wpywu parametrw technologicznych na wybrane waciwoci filtrw3. Warto R2 = 0,9438 oznacza, e okoo 94% wynikw mona wytumaczy przez model opisany zalenoci:

porowato = 97,78 1,68A , [%]2. Warto R2 = 0,455 oznacza, e tylko okoo 45% wynikw mona wytumaczy przez model opisany zalenoci:

gsto = 2,801 + 0,031A , [g/cm3]4. Warto R2 = 0,9675 oznacza, e okoo 97% wynikw mona wytumaczy przez model opisany zalenoci: Intensywno = 4,225 0,155A , [cm3/g]1. Warto R2 = 0,9704 oznacza, e okoo 97% wynikw mona wytumaczy przez model opisany zalenoci:

Rc = -1,263 + 0,098A 0,0008C + 0,0011C, [MPa]

ParametrtechnologicznyCecha wynikowaRc, MPaGsto, g/cm3Porowato, %Intensywno, cm3/sBpBpBpBpWyraz wolny-1,26290,00762,8010,002997,7840,00024,2250,0008Zmienna A0,09790,00080,0310,0698-1,6840,0017-0,1550,0007Zmienna B0,02380,3413-0,0020,9670-0,5330,33490,0180,6260Zmienna C-0,00080,06200,0000,50130,0090,25770,0010,1281Zmienna D0,00110,01240,0000,2934-0,0020,68540,0000,4220R2 skorygowany0,97040,45510,94390,9675

Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychOptymalizacja parametrw technologicznychCelem badan byo sprawdzenie wpywu sposobu modyfikowania (tylko powierzchniowego, tylko objtociowego oraz cznego powierzchniowego i objtociowego) oraz warunkw odlewania na przebieg krzepnicia, ksztatowanie makrostruktury i waciwoci mechaniczne odleww prbnych. Plan eksperymentu uamkowego, dwupoziomowego 24-1A: rodzaj powierzchni formy, biaa (bez modyfikatora), niebieska (z powoka modyfikujc),B: rodzaj filtra ceramicznego, biay (bez modyfikatora), niebieski (z powokami modyfikujcymi),C: temperatura odlewania stopu,D: temperatura formy (forma bez izolacji cieplnej, forma ocieplana mata izolacyjn).

WytopZmienna niezalenaABCD1forma biaa (-)filtr biay (-)1420oC (-)forma bez izolacji (-)2forma niebieska (+)filtr biay (-)1420oC (-)forma ocieplona (+)3forma biaa (-)filtr niebieski (+)1420oC (-)forma ocieplona (+)4forma niebieska (+)filtr niebieski (+)1420oC (-)forma bez izolacji (-)5forma biaa (-)filtr biay (-)1480oC (+)forma ocieplona (+)6forma niebieska (+)filtr biay (-)1480oC (+)forma bez izolacji (-)7forma biaa (-)filtr niebieski (+)1480oC (+)forma bez izolacji (-)8forma niebieska (+)filtr niebieski (+)1480oC (+)forma ocieplona (+)

Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychMakrostrukturaWytop 1Wytop 3Wytop 2Wytop 4Wytop 7Wytop 5Wytop 8Wytop 6

Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychWybrane cechy stereologiczne makrostruktury

Gwne wyniki zrealizowanych prac badawczychOcena istotnoci wpywu technologii formy i parametrw odlewania na wybrane cechy stereologiczne makrostrukturyWarto R2 = 0,9951 oznacza, e okoo 99% wynikw mona wytumaczy przez model opisany zalenoci: Liczba ziaren = 0,6527 -/+ (0,1601)A /+ (0,0344)B 0,00034C, [mm-2]

ParametrtechnologicznyCecha wynikowaLiczba ziarenmm-2Powierzchniamm2Wskanik ksztatuTwardo BrinellaBpBpBpBpWyraz wolny0,652730,0280-20,8800,09770,2980,086081,0830,6550Zmienna A0,160120,0001-5,13800,01480,0280,01572,8620,5841Zmienna B0,034420,0054-1,57050,08640,012290,09073,68730,4968Zmienna C-0,000340,03740,02590,30210,000050,69220,18090,1575Zmienna D0,000120,2368-0,01140,56120,000030,7627-0,00040,9961R2 skorygowany0,99510,33430,79900,21044

Dane do wskanikw realizacji celw projektuDane do wskanikw realizacji celw projektu (produktu i rezultatu) uzyskanychw pierwszym i drugim kwartale 2011

A. Publikacje1. Binczyk F., leziona J., Grado P.: Modification of the macrostructure of nickel superalloys with cobalt nanoparticles, Composites, nr1, 2011 , pp. 49-55.2. Binczyk F, leziona J, Grado P: Interactions at the mould modifying coating molten nickel alloy interface, Archives of Foundry Engineering, vol.11, Issue 1, 2011, pp.(od pocztku realizacji projektu: 9)B. Referaty1. XV Seminarium Kompozyty 2011Teoria i praktyka, 04. 2011, Spaa:Modyfikowanie makrostruktury nadstopw niklu nanoczstkami kobaltu2. XI Midzynarodowa Konferencja Naukowa Optymalizacja Systemw produkcyjnych w Odlewniach. 06. d:Oddziaywania na granicy forma powoka modyfikujca - cieke stopy niklu(od pocztku realizacji projektu: 12)

C. Prace mgr, dr, hab.:Prace magisterskie ukoczone: 3 (obrona 0.6. 2011)1. Maka Marcin: Makrostruktura oraz twardo odleww ze stopu IN 713C po modyfikacji powierzchniowej i objtociowej,2. Wers Pawe: Wpyw sposobu modyfikowania odleww na proces krzepnicia i mikrostruktur odleww ze stopu IN 713C,3. Szehyski Tomasz: Opracowanie skadu mieszanin na filtry ceramiczne do modyfikowania objtociowego arowytrzymaych stopw niklu.(od pocztku realizacji projektu: 9)

Prace doktorskie: planowane otwarcie 1 przewodu doktorskiego IX. 2011r + 1 doktorant

Zgoszenia patentowe: 0, (od pocztku realizacji projektu: 1)

D. Udzia studentw / doktorantw / innych wykonawcw (liczbowo): 4(od pocztku realizacji projektu: 15)

Stan wsppracy z przedsibiorstwami Doliny LotniczejWSK- PZL RzeszwOdbyy si 2 wizyty robocze w WSK Rzeszw i w Politechnice Rzeszowskiej oraz 2 spotkania z przedstawicielami WSK w Politechnice lskiej. Celem spotka byy nastpujace problemy: moliwo adaptacji pieca indukcyjnego Balzers (politechnika Rzeszowska) do analizy ATD i oceny metalurgicznej wlewkw master heat), uproszczenie procedury przetargowej (wnioski i zamwienia) na zakup form i odpadw poprodukcyjnych z WSK Rzeszw i przyspieszenie ich dostawy do Politechniki lskiej,Przygotowanie zlecenia na analizy ATD w Politechnice Lskiej,.

Rwnolege z badaniami w ramach Projektu Kluczowego przeprowadzono kilkanacie analiz ATD dla stopw objtych projektem kluczowym , tj. IN-713C, IN-100 i MAR-247) oraz, CMSX-4.

Uzyskane wykresy analizy ATD wskazuj na pewne nieprawidowoci w procesie krystalizacji, wiadczce o wydzielaniu si niskotopliwych eutektyk i niepodanych wtrce niemetalicznych.Ustalono kryteria oceny jakoci metalurgicznej wlewkw master heat na podstawie ostatniego etapu krzepnicia (przed Tsol).

Stan wsppracy z przedsibiorstwami Doliny LotniczejWSK- PZL Rzeszw propozycje na 2011rok1. Przewiduje si projekt stanowiska pomiarowo- kontrolnego oceny parametrw krzepnicia i jakoci metalurgicznej wlewkw master heat w warunkach WSK Rzeszw.Bdzie rozwaona moliwo adaptacji pieca prniowego Balzers bdcego na stanie Politechniki Rzeszowskiej. W tym celu odbyo si spotkanie w WSK i w Politechnice Rzeszowskiej2. Przewiduje si rozszerzenie zakresu bada o oddziaywania cieplno chemiczne na granicy odlew forma ceramiczna. Potrzeba prowadzenia takich bada wynika z analizy przyczyn niektrych wad powierzchniowych na odlewach ze stopw niklu. Opracowano model takiego oddziaywania.

Stan wsppracy z przedsibiorstwami Doliny LotniczejProjekt odlewu i formy do analizy termicznej ATDPoprawna interpretacja wykresw analizy ATD wymaga zachowania powtarzalnych warunkw w ukadzie forma-cieky stop, a w szczeglnoci: znormalizowanego prbnika ceramicznego, pod wzgldem tworzywa i wymiarw, jednakowej masy testowanego stopu niklu (~600g) zblionej temperatury odlewania stopu (od 1460 do 1480oC), staej temperatury formy (forma zimna), stosowania do pomiaru temperatury poddanych selekcji termoelementw Pt-PtRh10.

Gwne wnioskiOpracowano technologi wytwarzania filtrw modyfikujco-rafinujcych wedug procedury zamieszczonej w zgoszeniu patentowym.

2. Wymagana wytrzymao na ciskanie (powyej 1 MPa) dla filtrw ceramicznych z powoka modyfikujc jest uzyskiwana po naniesieniu co najmniej 16 warstw nonych,

3. Temperatura zgazowania pianki poliuretanowej nie powinna by wysza od 200oC, natomiast temperatura wypalania filtrw powinna wynosi od 800 do 1000oC.

4. Zaleca si naniesienie 2 do 3 powok modyfikujcych zawierajcych krzemian cyrkonu, od 5 do 10% glinianu kobaltu oraz od 2 do 4% proszku Al. Zaleca si take niewielki dodatek proszku hafnu. Jako spoiwo tych skadnikw zaleca si krzemionk koloidaln.

5. Stwierdzono, ze efekt modyfikowania powierzchniowego i objtociowego maleje z podwyszeniem temperatury odlewania stopw.

6. Temperatura odlewania powinna wynosi od 1460 do 1480oC (nisze wartoci dla stopw IN-713C i IN100).

Gwne wnioski7. Nie stwierdzono istotnego oddziaywania temperatury formy odlewniczej na efekt modyfikowania.

8. Na podstawie wykresu analizy termicznej jest moliwo oceny jakoci metalurgicznej stopw (zwaszcza wlewkw master heat), jeeli chodzi o obecno zanieczyszcze niemetalicznych.

9. Opracowano projekt odlewu i formy (prbnika) do oceny jakoci metalurgicznej wlewkw wsadowych.

10. Zrealizowano kilka spotka z przedstawicielami przemysu na terenie odlewni WSK Rzeszw oraz w Politechnice lskiej. Przedmiotem tych spotka byy problemy oceny jakoci metalurgicznej odleww i wlewkw master heat.

11. Przeanalizowano moliwo adaptacji do tych celw pieca indukcyjnego Balzers, bdcego w dyspozycji Politechniki Rzeszowskiej.

12. Przewiduje si (propozycja) rozszerzenie zakresu bada o oddziaywania cieplno chemiczne na granicy odlew forma ceramiczna.