INstytut Obróbki Plastycznej

Transkrypt

1 INstytut Obróbki Plastycznej Dr inŝ. Stanisław Ziółkiewicz Deputy Director for Innowation &Implementationi Who we are? Research institute subordinate to the Ministry of Economy ; We deal with elaboration, investigation and implementation of technologies, machines, devices and tools for nonmetallurgical metal forming. 1

2 INOP environment B+R+i IMPLEMENTATION Projekts carried out under the Operational Programme Innovative Economy "I-Centrum" - komputerowe centrum zarządzania procesami badawczymi w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu NANOMET - Nowe materiały metaliczne o strukturze nanometrycznej do zastosowań w nowoczesnych gałęziach gospodarki Kompleksowy system ekspertowy do optymalizacji trwałości narzędzi w procesach kucia 3 projekty w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka Poddziałanie Wsparcie ochrony własności przemysłowej tworzonej w jednostkach naukowych w wyniku prac B+R 2

3 Research and development projects funded by NCBiR Niskotemperaturowe kształtowanie metodami obróbki plastycznej wyrobów z trudno odkształcalnych stopów lekkich Badanie parametrów tarcia i zuŝycia przy róŝnym ustawieniu wzajemnym elementów endoprotez Endoproteza krąŝka międzykręgowego kręgosłupa konstrukcja, badania, technologia wytwarzania i przygotowania do zastosowań klinicznych Research and development projects funded by NCBiR Badanie i ocena funkcjonalności implantów kręgosłupa w aspekcie materiałowym i tribologicznym Poprawa dokładności i rozszerzenie moŝliwości kucia metodą TR wałów korbowych poprzez optymalizację wspieraną symulacją komputerową i modelowaniem fizycznym procesu (zakończony w X 2011) Technologia kształtowania plastycznego złoŝonych wyrobów dla przemysłów: lotniczego, chemicznego i komunalnego ze stopu niklu i molibdenu Hastelloy C276 Niskotemperaturowe kształtowanie plastyczne wyrobów z trudno odkształcalnych stopów magnezu Materiały o niskim współczynniku tarcia na osnowie proszku Ŝelaza i brązu na łoŝyska z powierzchnią modyfikowaną nanocząstkami smaru 3

4 In the years was carried out at the Institute of 19 international research projects. These were projects under the PHARE, INCO-COPERNICUS, 5 PR, 6 PR, EUREKA and bilateral projects. The Institute was the coordinator of three international projects. REC-OXIDE E!2609 ( ) NANOBLEBUS ( ) TRIBO ( ) BEARINGS ( ) ROTOR E!1806 ( ) FGM-MAGTOOL E!2924 ( ) MANUDIRECT ( ) NEGFORT NANOMINING ( ) Project I-Center implementation of System Management of R+D+i 4

5 Bulk forming Solid forming Kucie wałów metodą TR Samozaciskowe przyrządy typu TR Kucie dokładne pierścieni synchronizatorów Kucie dokładne kół zębatych stoŝkowych o zębach prostych Wyciskanie części dokładnych Prasowanie obwiedniowe odkuwek dokładnych 5

6 Close forging - Zmniejszenie masy materiału wyjściowego - Konieczność sprawdzania objętości materiału wyjściowego - Większa dokładność wymiarowo-kształtowa - Konieczność kontroli parametrów kinematycznych Celem procesu kucia dokładnego jest uzyskanie wyrobu o wymiarach gotowego produktu lub o wymiarach, które wymagają tylko nieznacznej obróbki skrawaniem. - Krótszy czas realizacji zamówienia - MoŜliwość wystąpienia nadmiernego obciąŝenia narzędzi - Mniejsze koszty gotowego wyrobu Sheet forming Wytłoczka wspornika uchwytu butli Amtrol Polska Wytłoczki elementów silnika Procars Tychy 6

7 Drawing wyroby tłoczone konstrukcja maszyn przyrządy specjalne 14 7

8 Sheet forming Maszyna MZH-700 Zakłady Sprzętu Oświetleniowego ELGO, Gostynin Spinning and turn flow Maszyna MR-250 Zakłady Magnezytowe, Ropczyce S.A., Ropczyce Maszyna MZOH-1500 Przedsiębiorstwo Robót Drogowo-Budowlanych, Gostynin IMPLEMENTATION Technology development of rings for elastik shock absorbers 8

9 Innovative MWS-700 machine with numerical control rotary forming of complex sheet metal products Award of Polish Promotion Emblem MZOH 1500 machine designed for making rotary bord of traffic signs in accordance with the requirements of the European Union. WdroŜono: Przedsiębiorstwo Robót Drogowo- Budowlanych, Gostynin 9

10 Powder metalurgy Budemac sp. z o. o. Poznań, Polska TKZ Polna Czechy WSK-PZL POZNAŃ Polska ZKL Praga Czechy PM technology Powder metallurgy technology offers wide range potential for the development of products from powders with specific mechanical properties, physical and exploitation products. Flexibility in matching powder mixtures of ingredients allows to compose various range of materials. 10

11 Depending on the required mechanical properties, physical and exploitation parts of sintered powder materials use different production technologies. 1. prasowanie jednoetapowe 2. prasowanie z dokuwaniem Gear Mieszanka proszkowa na bazie Astalloy Mo Gęstość: 7,1 g/cm 3 Twardość 52 HRC Zastosowanie: przemysł motoryzacyjny Cam ring Mieszanka proszkowa na bazie Astalloy Mo Gęstość: 6,6 g/cm 3 Twardość 100 HRB Zastosowanie: przemysł motoryzacyjny WdroŜenie: WSK-PZL POZNAŃ Polska 11

12 Bearing ring Mieszanka proszkowa na bazie Astalloy Mo Gęstość: 7,65 g/cm 3 Twardość HRC Zastosowanie: przemysł włókienniczy WdroŜenie: ZKL Praha, Czechy Wedge ø5 & wedge ø7 Mieszanka proszkowa na bazie Astalloy Mo Gęstość: 7,4 g/cm 3 Twardość HRC Zastosowanie: przemysł budowlany As an example of an article made by powder shown in the drawing pad to the hinge, who works in a difficult operating conditions. Wkładka wykonana z proszków spiekanych metali 12

13 Mechanical and structural testing Mikroskop skaningowy Maszyna wytrzymałościowa instron 13

14 Department of Metals Research carries out research of structure and mechanical properties of metals. Since 1997, the Department is an accredited testing laboratory. Management System was implementation in accordance with standard PN-EN ISO/IEC 17025:2005. Pomiary twardości Twardościomierz Micromet 2104 Twardościomierz Rockwella Pomiary twardości: sposobem Vickersa i Knoopa przy obciąŝeniu od 300 do 2000g. Pomiary mikrotwardości: sposobem Vickersa i Knoopa przy obciąŝeniu od 1 do 100g. 14

15 Przygotowanie próbek Praska do inkludownia próbek na gorąco LaboPress-3 Szlifierko- polerka z głowicg owicą rotacyjną Phoenix Beta-Vector (BUEHLER) Elektrolityczna polerka Polimat Parametry: Maksymalne obciąŝenie 50 kn Czas grzania i chłodzenia max 15 min Temperatura grzania C lub C Parametry: Średnica dysku mm Prędkość obrotowa obr/min Centralna siła docisku N Pojedyncza siła docisku max 75N na jedną próbkę Parametry: Polerowanie: 0-60V przy 0-20A 0-120V przy 0-10 A Trawienie: 0-15V przy 0-2,5A Maksymalny czas: 0-60 s System skaningowego mikroskopu elektronowego FEI Inspect S i spektrometru EDS EDAX Genesis 2 Napięcie przyspieszające 200 V do 30 kv. Rozdzielczość SE: 3.0 nm (separacja ziaren złota na błonce węglowej) przy 30 kv, w obu trybach próŝniowych, 10 nm przy 3 kv w trybie wysokopróŝniowym, <12 nm przy 3 kv w trybie niskopróŝniowym. Rozdzielczość BSE: 4.0 nm (separacja ziaren złota, zwieszonych na błonce węglowej) przy 30 kv, w obu trybach próŝniowych. Powiększenie 6x (przy największej odległości roboczej) do >1 000,000x, dla standardowego monitora LCD o przekątnej 19 cali. Hf Ta 15

16 Mikroskop optyczny ECLIPSE L150 (NIKON) wyposaŝony ony w kamerę cyfrową Powiększenie od 50x do 1000x MoŜliwość przeprowadzania obserwacji w świetle spolaryzowanym Wbudowana kamera cyfrowa Testing machine Parametry: MoŜliwość rozciągania i ściskania MoŜliwość przeprowadzania badań zmęczeniowych Hydrauliczne szczęki Instron1251 Instron 4483 Parametry: Max obciąŝenie ściskające 150 kn Max obciąŝenie rozciągające 100 kn Specjalna głowica do 20 kn Szerokość między kolumnami 56 cm Wysokość przestrzeni badawczej 120 cm Ekstensometry o zakresach: 10 mm i 50 mm 16

17 BADANIA SKŁADU CHEMICZNEGO metoda optycznej spektrometrii emisyjnej Spektrometr emisyjny ze wzbudzeniem jarzeniowym GDS 500A wykorzystywany jest do określania składu chemicznego: stali nisko- i średniostopowych stali narzędziowych stali nierdzewnych chromo-niklowych Zalety metody: równoczesna analiza pełnego składu chemicznego trwająca ok. 1 min. powtarzalność i wiarygodność pomiarów niski jednostkowy koszt analizy prosta obsługa spektrometru Zmechanizowane gniazdo do produkcji chłodnic agregatowych Fabryka Urządzeń Okrętowych RUMIA, Automation of production processes Urządzenie do nitowania łopatek łańcuchów przenośników zabierakowych APATOR METRIX S.A., Tczew Linia do produkcji opasek obudowy gazomierzy miechowych typ UR 274 APATOR METRIX S.A., Tczew Gniazdo produkcyjne obciskania rur THC-7 CNH Polska, Płock 17

18 Kształtowanie plastyczne sprzęgłowych końcówek wałów transmisyjnych Końce sprzęgłowych wałów transmisyjnych posiadają jednostronne lub dwustronne przewęŝenie przechodzące z kształtu okrągłego w sześciokąt. Część walcowa wykonywana była z odcinka rury, a końce frezowano z pełnego pręta na sześciokąt i spawano do rury (rys. 1). Materiał S275 JOH Grubośćścianki 3.05 mm Długość ± 1 mm Średnica wałka 38,1 mm Sześciokąt S Długość redukowanej końcówki 80 i 180 mm Urządzenie THC-19 do obciskania rur do średnicy φ76 mm sprzęgłowe wały transmisyjne do przenośników ślimakowych kombajnów zboŝowych 18

19 Aktywność badawczo-rozwojowa Instytutu Obróbki Plastycznej w latach Projekty badawcze własne 19

20 Temat Materiały o niskim współczynniku tarcia na osnowie proszku Ŝelaza i brązu na łoŝyska z powierzchnią modyfikowaną nanocząstkami smaru Czas trwania Kierownik projektu Kwota dofinansowania dr inŝ. Hanna Wiśniewska-Weinert ,00 PLN Współpraca Cel AGH Wydział InŜynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Celem projektu jest opracowanie technologii wytwarzania oraz określenie właściwości mechanicznych i tribologicznych nanokompozytów na bazie proszków Ŝelaza i brązu przeznaczonych na łoŝyska samosmarujące o bardzo niskim współczynniku tarcia z wykorzystaniem siarczkowych nano i mikrocząstek grafenopdobnych Temat Badanie i ocena funkcjonalności implantów kręgosłupa w aspekcie materiałowym i tribologicznym Czas trwania Kierownik projektu prof. dr hab. inŝ. Monika Gierzyńska-Dolna Kwota dofinansowania Cel ,00 PLN Celem projektu jest opracowanie teoretycznodoświadczalnych podstaw wytwarzania i stosowania nowej generacji implantów krąŝka międzykręgowego kręgosłupa lędźwiowego, a zwłaszcza zbadanie i ocena procesów fizykomechanicznych zachodzących przy uŝytkowaniu implantów krąŝka międzykręgowego kręgosłupa, ze szczególnym uwzględnieniem procesów tribologicznych, ocena intensywności zuŝycia róŝnych implantów krąŝka międzykręgowego i badanie powstających produktów zuŝycia oraz dobór optymalnych skojarzeń materiałowych i metod obróbki powierzchniowej, zapewniających minimalne zuŝycie elementów trących krąŝka międzykręgowego 20

21 Temat Niskotemperaturowe kształtowanie plastyczne wyrobów z trudno odkształcalnych stopów magnezu Czas trwania Kierownik projektu Kwota dofinansowania Cel prof. dr hab. inŝ. Robert Szyndler ,00 PLN Głównym celem naukowym projektu jest weryfikacja tezy zakładającej, Ŝe prowadzenie procesu plastycznego odkształcania odlewanych stopów magnezu w warunkach cyklicznie zmiennej drogi odkształcania polepsza ich własności fizyczne, głównie plastyczne i umoŝliwia tym samym zwiększenie jednostkowego stopnia przerobu plastycznego, jak równieŝ umoŝliwia zmniejszenie zuŝycia energii i obniŝenie pracochłonności wykonania wyrobu Temat Czas trwania Kierownik projektu Kwota dofinansowania Współpraca Cel Technologia kształtowania plastycznego złoŝonych wyrobów dla przemysłów: lotniczego, chemicznego i komunalnego ze stopu niklu i molibdenu Hastelloy C dr inŝ. Jacek Borowski ,00 PLN Politechnika Warszawska - Wydział InŜynierii Materiałowej Efektem planowanych badań określenie właściwości stopu Hastelloy C276, stopu niklu 45-65% z molibdenem i dodatkami chromu, wolframu, krzemu i kobaltu w zakresie struktury i właściwości mechanicznych oraz opracowanie optymalnych parametrów technologicznych, w tym granicznego odkształcenia plastycznego, optymalnej geometrii części roboczej i wielkości rolek kształtujących. 21

22 Projekty POIG Temat Czas trwania Koordynator projektu: I - Centrum - Komputerowe centrum zarządzania procesami badawczymi w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu dr inŝ.hanna Wiśniewska Weinert Kierownik projektu Kwota dofinansowania dr inŝ. Stanisław Ziółkiewicz ,13 PLN Cel Głównym celem projektu jest stworzenie jednolitej, nowatorskiej infrastruktury teleinformatycznej wspierającej rozwój Instytutu poprzez wspomaganie zarządzania procesami badawczymi oraz szerokie udostępnianie wyników badań dla celów naukowo - badawczych, gospodarczych oraz edukacyjnych 22

23 Temat Czas trwania Koordynator projektu Kierownik zadań INOP Współpraca Nowe materiały metaliczne o strukturze nanometrycznej do zastosowań w nowoczesnych gałęziach gospodarki prof. dr hab. inŝ. Małgorzata Lewandowska dr inŝ.hanna Wiśniewska Weinert Politechnika Warszawska Wydział InŜynierii Materiałowej Politechnika Rzeszowska Instytut Wysokich Ciśnień Kwota dofinansowania Cel ,00 PLN Celem ogólnym projektu jest podniesienie innowacyjności przedsiębiorstw w sektorze wytwórczym poprzez wdroŝenie metali o strukturze nanometrycznej w nowoczesnych gałęziach gospodarki tj. przemysł lotniczy, samochodowy, energetyczny i biomedyczny. Celem bezpośrednim jest opracowanie, wytworzenie i przedstawienie do komercjalizacji nowych materiałów metalicznych o budowie nanokrystalicznej. Temat Kompleksowy system ekspertowy do optymalizacji trwałości narzędzi w procesach kucia Czas trwania Koordynator projektu prof. dr hab. inŝ. Zbigniew Gronostajski Kierownik zadań INOP dr inŝ. Stanisław Ziółkiewicz Współpraca Kwota dofinansowania Cel Politechnika Wrocławska ,84 PLN Głównym celem projektu jest identyfikacja zjawisk niszczących oraz zaproponowanie nowych modeli niszczenia narzędzi, ich weryfikacja w oparciu o badania eksperymentalne a następnie ich implementacja do systemu prognozowania i optymalizacji trwałości narzędzi opartego na MES i zweryfikowanego na przemysłowych procesach kucia. Celem dodatkowym jest opracowanie optymalnych algorytmów projektowania narzędzi kształtujących w procesach kucia, pozwalających na znaczące zwiększenie ich trwałości.. 23

24 Projekty Rozwojowe Temat Badanie parametrów tarcia i zuŝycia przy róŝnym ustawieniu wzajemnym elementów endoprotez Czas trwania Kierownik projektu: Współpraca Kwota dofinansowania Cel dr inŝ. Waldemar Woźniak, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu ,00 PLN Celem projektu jest udoskonalenie systemu nawigacji chirurgicznej poprzez wskazanie wzajemnych ustawień głowy i panewki endoprotezy, które zapewnią najmniejsze opory ruchu, najlepszą Ŝywotność oraz najmniejszą ilość uwalnianych jonów metali w czasie eksploatacji. 24

25 Temat Niskotemperaturowe kształtowanie metodami obróbki plastycznej wyrobów z trudno odkształcalnych stopów lekkich Czas trwania Kierownik projektu: prof. dr hab. inŝ. Andrzej Korbel Współpraca Akademia Górniczo Hutnicza - Wydział Metali NieŜelaznych Kwota dofinansowania ,00 PLN Cel Celem projektu jest opracowanie innowacyjnej w skali światowej technologii niskotemperaturowego przygotowania materiału z trudno odkształcalnych stopów magnezu do dalszej przeróbki plastycznej, co pozwoli na podniesienie własności mechanicznych i strukturalnych wyrobów. Temat Endoproteza krąŝka międzykręgowego kręgosłupa konstrukcja, badania, technologia wytwarzania i przygotowania do zastosowań klinicznych Kierownik projektu: Czas trwania Kwota dofinansowania Prof. dr hab. inŝ. Konstanty Skalski ,00 PLN Cel Celem projektu jest opracowanie konstrukcji i wytworzenie do zastosowań klinicznych prototypów endoprotezy krąŝka międzykręgowego kręgosłupa zgodnie z zaleceniami UE. Badania pozwolą na opracowanie nowej konstrukcji endoprotezy krąŝka międzykręgowego kręgosłupa oraz opracowanie procesów technologicznych jej wytworzenia 25

26 Program Badań Stosowanych Temat Opracowanie procesów regeneracji matryc do wyciskania profili aluminiowych za pomocą azotowania gazowego Kierownik projektu: Czas trwania Koordynator zadań dr hab. inŝ. Leszek Małdziński dr inŝ. Jacek Borowski Partner: Kwota dofinansowania Cel Albatros Aluminium ,00 PLN Celem projektu jest przeprowadzenie badań przemysłowych ukierunkowanych na zwiększenie trwałości matryc do wyciskania profili z stopów aluminium. Matryce do wyciskania zazwyczaj są kilkakrotnie (zazwyczaj 4) regenerowane (wytrawianie pozostałego po produkcji aluminium i polerowanie) i ponownie azotowane gazowo. 26

27 Temat Czas trwania Kierownik projektu: Partnerzy: Kwota dofinansowania Cel Technologia wytwarzania wałów monolitycznych dla przemysłu energetycznego i maszynowego dr. inŝ. Wojciech Walczyk Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Wydział InŜynierii Metali i Informatyki Przemysłowej -Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków prof. dr hab inŝ. Jerzy Pacyna -Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania prof. dr hab inŝ. Maciej Pietrzyk CELSA Huta Ostrowiec - mgr inŝ. Robert Martynowski ,00 PLN Przedmiotem projektu jest opracowanie innowacyjnej technologii produkcji wałów korbowych monolitycznych. W efekcie uzyska się rozwiązanie dotąd nie spotykane w technice: kompleksowe zebranie wszystkich parametrów procesów od kucia, obróbki cieplnej, trasowania, obróbki wykańczającej i określenie ich wpływu na kształt i jakość wyrobu Projekty w ramach 7 Programu Ramowego i inicjatywy Eurostars 27

28 Temat Rozwój i zastosowanie nowych nanokompozytowych materiałów otrzymanych w recyklingu metali szlachetnych Czas trwania Koordynator projektu: Konsultanci naukowi projektu Partnerzy: Kwota dofinansowania Cel dr inŝ.hanna Wiśniewska Weinert prof. dr hab. inŝ. Volf Leshchynsky; prof. dr Mihail Ignatev Advanced Materials Research Center (CIMAV) -Mexico University of the city of Juárez (UACJ) - Mexico Research Center of Applied Chemistry (CIQA) - Mexico Tamuse Systems (Tamuse) - Mexico IfU Diagnostic Systems GmbH (IfU) - Germany Institute of Non-ferrous Metals (IMN) - Poland Projection Plasma System (2PS) - France TESSONICS Inc. (Tessonics) - Canada Poznan University of Medical Sciences (UMP) Poland ,00 Euro Celem projektu jest opracowanie technologii otrzymywania nanocząstek Ag z odpadów kopalnianych i metody syntezy nanocząstek a takŝe techniki wprowadzania tych nanocząstek Ag w strukturę powierzchni implantów. Dodatkowym zadaniem projektu jest opracowanie technologii otrzymywania nanokompozytów na bazie Ag i ich przemysłowego zastosowania. Koordynator projektu: Temat Czas trwania Konsultanci naukowi projektu Partnerzy: Kwota dofinansowania Cel Nowa generacja narzędzi kuźniczych dr inŝ. Bohumil Jedovnicky dr inŝ. Hanna Wiśniewska Weinert prof. dr hab. inŝ. Volf Leshchynsky; prof. dr Mihail Ignatev JVS-T - Czechy Gazela - Słowenia IFU - Niemcy ,48 PLN Głównym celem było uzyskanie kompozytowej, wielowarstwowej powłoki na narzędziach kuźniczych do kształtowania metali na zimno, która charakteryzuje się korzystnymi właściwościami wytrzymałościowymi i uŝytkowymi, przy niskim koszcie ich wytworzenia. Celem naukowym projektu było zbadanie nowych sposobów uszlachetniania warstw wierzchnich narzędzi do kucia na zimno, które zapewnią wysoką odporność na ścieranie, dobrą adhezję do podłoŝa stalowego, odporność do szczepień adhezyjnych ze stalą w warunkach pracy narzędzi. 28

29 Nowe projekty "Incorporation of solid lubricants into surface of friction parts engineered for high-temperature applications (HIGRAPH) New approaches in the development of Hypoallergenic implant material in Orthopaedics: steps to personalised medicine (Hyp-Orth) Pilot manufacturing line for production of highly innovative materials (PILOTManu)