1 / 21

ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja)

III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego. „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”. ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja). Partnerzy: Politechnika Śląska – prof. Jan Cwajna

caesar
Download Presentation

ZB 11 Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze (monokryształ, kierunkowa krystalizacja)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” ZB 11Materiały lotnicze o zaawansowanej strukturze(monokryształ, kierunkowa krystalizacja) Partnerzy: Politechnika Śląska – prof. Jan Cwajna Politechnika Warszawska – prof. Krzysztof J. Kurzydłowski Politechnika Rzeszowska – dr hab. inż. Krzysztof Kubiak

  2. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Wytworzenie rdzeni ceramicznych przeznaczonych do rdzeniowanych monokrystalicznych odlewów ze stopów niklu. Analiza wpływu składu surowcowego oraz udziału masowego plastyfikatorów na właściwości fizyczne i mechaniczne wytworzonych rdzeni. Badania wytworzonych rdzeni ceramicznych. Materiały na rdzenie: topiona krzemionka SiO2 – średnia średnica ziarna – 120 µm (120 mesh), krzemian cyrkonu – ZrSiO4 – średnia średnica ziarna – 48 µm (300 mesh), - tlenek aluminium Al2O3 – średnia średnica ziarna – 44µm (325 mesh), - szkło kwarcowe – skład chemiczny: SiO2 – 99,9% - szkło boro-krzemianowe: SiO2 – 71,8%, B2O3 – 10,5%, Al2O3 – 6%, BaO – 2,8%, CaO – 0,8%, MgO – 0,2%, Na2O – 6,7%, K2O – 1,1%, Fe2O3 – 0,03%, TiO2 - śladowe

  3. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” - wosk naturalny - Blayson - B0210, - wosk naturalny - Blayson - B0220, - parafina R56 - gęstość – 0,96 g/cm3, - wosk pszczeli - gęstość – 0,90 g/cm3, - wosk termoplastyczny - DEUREX MA7080 (mikronizowany), - wosk termoplastyczny - DEUREX MA7150 (mikronizowany), - wosk termoplastyczny - DEUREX A73 (granulowany).

  4. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Skład materiału „1-s” na rdzenie ceramiczneSzkło kwarcowe - Szkło borowe - łącznie 84,5% mas.Parafina R56 - 15,3% mas.Wosk pszczeli - 0,2% mas. Skład materiału „1” na rdzenie ceramiczne SiO2 (120 mesh), SiO2 (mielony) - łącznie 75,73% mas. ZrSiO4 (300 mesh) Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 24,12% mas. Wosk pszczeli – 0,15% mas.

  5. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Skład materiału „2” na rdzenie ceramiczne SiO2 (120 mesh) SiO2 (mielony) ZrSiO4 (300 mesh)- łącznie 80,84% mas.Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 19,43% mas.Wosk pszczeli – 0,13% mas Skład materiału „3” na rdzenie ceramiczne SiO2 (120 mesh) SiO2 (mielony) ZrSiO4 (300 mesh)- łącznie 82,34%Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 17,55% mas.Wosk pszczeli – 0,11% mas

  6. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Skład materiału „4” na rdzenie ceramiczneSiO2 (120 mesh) SiO2 (mielony) – łącznie 83,26 % mas.ZrSiO4 (300 mesh) Al2O3 (325 mesh) Parafina R56 – 0,637 kg 16,57% mas.Wosk pszczeli – 0,004 kg 0,15% mas. Wytwarzanie rdzeni ceramicznych: -mielenie szkła kwarcowego i borowego- uzyskano uziarnienie, w którym pozostałość na sicie o boku oczka 0,063 mm nie przekraczała 16% masowych, wsypanie odważonej parafiny i wosku do konwektora , podgrzewanie do temperatury topnienia, wsypanie szkła boro-krzemianowego i mieszanie w temperaturze termoplastyfikatorów wraz ze szkłem do ujednorodnienia, wtryskiwanie masy do formy (uzyskano 30 rdzeni), spiekanie w temperaturze 1060°C.

  7. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Rdzeń w stanie surowym Rdzeń w skrzyni do spiekania Właściwości rdzeni z materiału „1s”: Nasiąkliwość wodą [%] - 22,20 (14 - 16) Gęstość pozorna [g/cm3] - 1,54 (1,8 – 1,9) Porowatość otwarta [%] - 31,14 (27 – 29) Wytrzymałość na zginanie [MPa] – 6,93

  8. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Rdzeń „1s”

  9. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Z materiału o składzie chemicznym „1”, „2” i „3” wykonano po ok. 40 rdzeni ceramicznych. Wypalano je w temperaturze 1060-1300°C. Debinding prowadzono w piecu (zakupionym w ramach zadania). Wykonano obserwacje metodą SEM oraz analizy składu chemicznego.

  10. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Wnioski Dobrano wstępne składy surowców ceramicznych. Przebadano i dobrano odpowiedni skład parafiny i wosku jako spoiwa organicznego. Opracowano proces odprowadzania spoiwa (debindowania) oraz wypalania rdzeni ceramicznych wykonanych metodą wtrysku niskociśnieniowego. Uzyskano rdzenie o mikronowych rozmiarach porów oraz jednorodnej mikrostrukturze, małym skurczu spiekania (1,64% w 1350°C dla składu nr IV) oraz bez deformacji oraz uszkodzeń. Wytworzono rdzenie ceramiczne metodą wtrysku niskociśnieniowego. Wytworzone próbki metodą prasowania termoplastycznego z wykorzystaniem wosków firmy Blayson posiadają dobre właściwości fizyczne, małe deformacje po prasowaniu oraz nie posiadają wad powierzchniowych.

  11. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Plan dalszych badań Zaprojektowanie i wykonanie formy do wtrysku niskociśnieniowego na rdzenie ceramiczne o kształcie zapewniającym stabilne mocowanie w formie ceramicznej (belka poprzeczna o podstawie kwadratu). Zastosowanie do wytwarzania rdzeni metodą wtrysku niskociśnieniowego składu o zwiększonym udziale masowym składników ogniotrwałych tj. tlenku glinu oraz krzemianu cyrkonu. Zaprojektowanie i wykonanie formy do wtrysku wysokociśnieniowego na rdzenie ceramiczne o kształcie pozwalającym na zbadanie struktury stopu w zależności od odległości od krawędzi oraz płaszczyzny rdzenia. Zastosowanie do wykonywania rdzeni nowego rodzaju wosków termoplastycznych.

  12. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Opracowanie metodyki wytwarzania rdzeniowanych elementów i modeli woskowych. Wykonanie rdzeniowanych modeli woskowych Wykonanie modelu wzorcowego Model 3D-CAD wzorca do wykonania formy silikonowej Model 3D-CAD rdzenia

  13. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Sposób umieszczenia rdzenia w modelu woskowym Modele wzorcowe wykonane metodą SLA

  14. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Wykonanie form i matryc silikonowych Modele wzorcowe w pojemnikach Rozcięta forma z usuniętym modelem wzorcowym

  15. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Forma silikonowa z rdzeniem ceramicznym

  16. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Zalewanie formy ciekłym woskiem

  17. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Modele woskowe z rdzeniem ceramicznym Rdzeniowany woskowy zestaw modelowy

  18. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Wykonanie form ceramicznych Materiały: tlenek aluminium, mulit, spoiwo - Ludox AM-30. Nałożono 12 warstw: 1-sza i 2-ga - tlenek aluminium #80, pozostałe 10 warstw wykonano z mulitu. Suszenie - 48 h w temperaturze 22oC i wilgotności 43%. Usunięcie wosku w autoklawie pod ciśnieniem 6 bar i temperaturze około 170oC. Wyżarzanie w temperaturze 760oC przez 2 h.

  19. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Wykonanie rdzeniowanych odlewów monokrystalicznych Zalanie formy ciekłym stopem CSMX-4. Operację wykonano w piecu ALD w próżni 10-4 Tr w temperaturze 1520°C. Formy wyciągano z obszaru grzejnego pieca z prędkością 3mm/min. Wystudzoną formę poddano operacji usunięcia masy ceramicznej i czyszczenia odlewu.

  20. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” • Plany na III i IV kwartał 2010 • Usunięcie rdzeni z odlewów – trawienie. • Ocena geometrii, mikrostruktury, orientacji odlewów. • Projekt form metalowych do wtryskiwania wosku z rdzeniami.

  21. III KONFERENCJA Indywidualnego projektu kluczowego „Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym” Dziękuję za uwagę

More Related