Výzkum a optimalizace technologií pro vyšší užitné vlastnosti nových materiálů a strojírenských produktů

SP2014/193

null

01. 01. 2014 - 31. 12. 2014

Projekt se zabývá výzkumem a optimalizací výrobních a zpracovatelských technologií plošného a objemového tváření, svařování, tepelného zpracování a povrchových úprav, dále bude vyvíjet analytické metody hodnocení tvařitelnosti, mikrostrukturních vlastností svarových spojů a submikroskopických antikorozních a funkčních povrchových systémů a návarů. Výzkum a vývoj soustavy fyzikálních a numerických komparativních modelů bude aplikován pro návrh optimálních technologií plošného a objemového tváření jemnozrnných materiálů a k návrhu tvářecích nástrojů. V oblasti energetiky a chemického průmyslu se bude projekt zabývat vývojem technologií svařování obtížně svařitelných ocelí. Předmětem výzkumu je dále aplikace zrn karbidu wolframu v návaru na funkční plochy součástí strojů namáhaných extrémní adhezí a abrazí. Zaměření projektu v oblasti povrchových úprav sleduje specifika dispergace mikroskopické a submikroskopické úrovně. Následná identifikace sekundárních vlastností vázaných na vhodnou alternativu volby a přípravy suspenze výsledné organické a rovněž anorganické matrice, složek na bázi oxidů, karbidů a antikorozních pigmentů včetně implementace částic pak povede k progresivní rezistenci a úrovni antikorozní ochrany. Analýza vývoje mikrostruktury tvářeného materiálu a změn stability nástrojových soustav bude prováděna na bázi dynamického materiálového modelu, a vyvíjených metod predikce životnosti tvářecích nástrojů. Prováděno bude vyhodnocení mikrostrukturního stavu, tvrdostí a mikrotvrdostí svarů a návarů v oblastech svarového kovu, tepelně ovlivněné oblasti a základních materiálů a posouzení jejich vlivu na degradaci a životnost.

doc. Ing. Jitka Podjuklová, CSc.
prof. Ing. Stanislav Rusz, CSc.
prof. Ing. Jiří Hrubý, CSc.
doc. Ing. Drahomír Schwarz, CSc.
prof. Ing. Ivo Hlavatý, Ph.D.
prof. Ing. Radek Čada, CSc.
prof. Ing. Petr Mohyla, Ph.D.
prof. Ing. Petr Mohyla, Ph.D.
Ing. Jakub Machálek, Ph.D.
Ing. Josef Rentka, Ph.D.
Ing. Radek Sztefek
Ing. Michal Salajka
Ing. Jindřich Kozák, Ph.D.
Ing. Lukáš Havelka, Ph.D.
Ing. Daniela Fonioková
Ing. Lenka Koldová
Ing. Pavel Šmíra
Ing. Ondřej Hilšer, Ph.D.

Cíle projektu:
V rámci projektu budou provedeny simulace a vyhodnocení procesů plošného a objemového tváření a přípravy jemnozrnných struktur s využitím metodiky fyzikálního a numerického experimentu. Hodnoceny budou pro vybrané materiálové reprezentanty komplexní tvařitelnost, zásoba plasticity a rizika ztráty stability v závislosti na procesních parametrech modelové technologie a nástrojů.
Cílem projektu dále bude posoudit mikrostrukturu základního materiálu, homogenních a svarových spojů progresivních modifikovaných žáropevných ocelí po dlouhodobé vysokoteplotní expozici v reálných podmínkách energetického zařízení. Dalším cílem projektu je sledování mikrostruktury návaru v závislosti na tvrdosti a mikrotvrdosti v oblasti návaru a oblastí kolem zrn karbidu wolframu. Výsledkem výzkumu bude definování vlivu vneseného tepla na vlastnosti návaru se zrny karbidu wolframu při použití různých přídavných materiálů. Specifikem projektu bude dále metalografické šetření povrchových soustav a koncipování modulárního systému univerzálního charakteru umožňující aplikaci kombinované chemické předúpravy povrchu, vylučování základní matrice submikroskopické a manometrické úrovně tenkých vrstev povlakových systémů.
Výstupy:
Publikace v odborných časopisech nebo periodických sborníků (Manufacturing Technology, All For Power, Konstrukce) – 6x Jneimp, 4x SCOPUS a dalších odborných konferencích. Výstupy budou využity v plném rozsahu v disertačních pracích studentů řešitelského týmu.
Témata:
Simulace procesu tažení výtažků nepravidelných tvarů z tenkých plechů s použitím brzdicích žeber rozdílných šířek a profilů, Tvařitelnost za tepla hodnocená komplexním technologickým modelem, Hodnocení životnosti tvářecích nástrojů v komplexních podmínkách procesů tváření, Vývoj technologie zjemňování zrna procesem DRECE, Hodnocení mikrostruktury svarových spojů a návarů modifikovaných žárupevných a otěruvzdorných ocelí, Modulární systém aplikací kompozitních povrchových soustav ochranných a funkčních povlaků se submikronovými a nanometrickými částicemi.
Harmonogram:
1.1.÷31.1.2014
Kompletace výsledků projektů SGS 2013: SP2013/63, SP2013/101 a SP2013/164 v komplexu jejich cílů v předchozích etapách. Přípravy vzorků pro experimentální modely technologií.
1.2.÷30.6.2014
Vývoj a realizace experimentálních metodik hodnocení tvařitelnosti materiálů při tváření a kontroly životnosti tvářecích nástrojů. Dále vývoj metodik experimentů pro hodnocení mikrostruktury materiálů. Navazuje metalografické setření nestabilních jevů povrchových soustav a návarů se zrny karbidu wolframu v kontextu a návaznosti jednotlivých výrobních technologií.
1.7.÷30.9.2014
Vývoj a kompletace jednotlivých metodik vyplývajících z cílů projektu.
1.10.÷31.12.2014
Příprava výstupů jednotlivých modulů projektu do publikačních, průmyslových aplikací a segmentů doktorských disertačních prací.