Projekt badawczy z zakresu badań podstawowych – OPUS (finansowany przez NCN)
Okres realizacji: 11.01.2023 – 10.01.2025
Time of duration: 11.01.2023 – 10.01.2025
Słowa kluczowe: żeliwo sferoidalne, żeliwo wermikularne, wady odlewów, pierwiastki szkodliwe S, O, P, N, regeneracja zużytych mas formierskich, powłoki ochronne, dyfuzja pierwiastków, destrukcja termiczna spoiw.
Key words: ductile iron, vermicular cast iron, thin wall castings, cast defects, harmful elements S,O,N, P, reclamation of used mould sand, protective coating, diffusion of elements, thermal destruction of binders.
Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Rafał Dańko
Celem projektu jest przeprowadzenie badań podstawowych, procesowych i materiałowych oraz poznanie mechanizmu powstawania i zapobiegania wadom warstw wierzchnich odlewów. Wady te związane z kinetyką generowania gazów powstających w wyniku termicznej destrukcji organicznych komponentów spoiw stosowanych w masach formierskich i rdzeniowych. Autorzy projektu opracują metody zapobiegania tego typu wadom poprzez zastosowanie konformalnego chłodzenia gradientowego form piaskowych wykonanych metodą przyrostową. Drugim, istotnym celem projektu jest przeprowadzenie badań recyklingu materiałów stosowanych w procesie addytywnego wytwarzania(AM) form i rdzeni ceramicznych metodą binder jetting(BJ).
Prognozowany rozwój technologii addytywnych, również w zakresie zastosowania technologii wytwarzania komponentów odlewanych o skomplikowanych kształtach, wykonanych w formach ceramicznych wytworzonych metodą AM, będzie w niedługim czasie powodował konwersję technologii druku 3D z Rapid Prototyping do Rapid Manufacturing.
Wyniki uzyskane podczas realizacji projektu będą miały istotny wpływ na rozwój teorii procesów odlewniczych, szczególnie na poznanie zjawisk zachodzących na granicy masa formierska/odlew. Zjawiska tu zachodzące są bardzo złożone ze względu na wpływ wielu czynników, zarówno związanych z rodzajem spoiwa, osnowy masy, charakteru chemicznego wnęki formy, jak i rodzajem i stanem fizykochemicznym stopu odlewniczego. Obok wiedzy naukowej będzie też wiedza praktyczna, która w założeniu będzie skutkowała możliwością złożenia wniosku w programie TANGO(lub podobnym) na opracowanie i wdrożenie autorskiego rozwiązania urządzenia do AM form i rdzeni ceramicznych w technologii BJ z konformalnymi kanałami chłodzącymi wraz z możliwością wykorzystania regeneratu.
W ramach projektu szczegółowej analizie poddane zostaną kluczowe z punktu widzenia formowania warstwy wierzchniej odlewu elementy związane z formą piaskową z uwzględnieniem procesu recyklingu osnowy zużytej oraz ponownego wykorzystania odzyskanego surowca do procesu wytwarzania form i rdzeni metodą AM elementy. Główny element badań będzie obejmował:
- Określenie ilości oraz szybkości wydzielania się z masy sporządzonej na świeżej oraz zregenerowanej osnowie piaskowej gazowych produktów destrukcji termicznej, w zależności od parametrów pracy konformalnego układu chłodzenia.
- Analizę porównawczą wpływu masy formierskiej na stan powierzchni odlewów testowych w warunkach naturalnej i uzyskanej przy konformalnym chłodzeniu mikrostruktury odlewów testowych.
- Badania wpływu parametrów procesowych procesu regeneracji mechanicznej, termicznej, mokrej, mechaniczno-kriogenicznej oraz kombinowanej na jakość odzyskanej osnowy z mas zużytych ze spoiwem organicznym oraz jej ponowne wykorzystanie w procesie AM.
- Określenie wpływu parametrów materiałowych odzyskanej osnowy drobnoziarnistej na proces AM(wielkość, kształt, gęstość ziarna).
Planowane zakupy aparatury: Urządzenie do wykonywania rdzeni/form w technologii addytywnej z możliwością stosowania regeneratu.