Baner ogolny

Baner ogolny

Innowacje

W roku 2013 Metalurgia S.A. jako członek Konsorcjum pod nazwą WireRodTRIP otrzymała dofinansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju na działania związane z opracowaniem metod produkcji drutu ze stali typu TRIP.

Stale TRIP (ang. Transformation Induced Plasticity) cechują się doskonałą formowalnością. Dzięki temu nadają się one do komponentów o skomplikowanym kształcie, wymagających wysokiej wytrzymałości oraz dobrej zdolności do pochłaniania energii. Doskonałe połączenie wysokiej wytrzymałości i formowalności stali TRIP jest wynikiem przemian fazowych pozostałego austenitu szczątkowego w martenzyt w procesie formowania.

Obecnie stale TRIP (należące do tak zwanych stali nowoczesnych) są coraz szerzej wykorzystywane do produkcji elementów karoserii samochodowych oraz elementów stref zgniotu nadwozi samochodowych. Dzieje się tak dlatego, że łączą w sobie najbardziej pożądane cechy blach karoseryjnych czyli wysoką wytrzymałość i wysoką plastyczność.

Dodatkowo stale tego typu mają zdolność pochłaniania energii nie tylko z uwagi na zmianę kształtu (strefy zgniotu) ale również z uwagi na zmianę struktury wewnętrznej. Jest to dodatkowy atut w sytuacji gdy od elementów stalowych zależy bezpieczeństwo ludzi.

Innowacyjnym na skalę światową rozwiązaniem jest wykorzystanie stali TRIP do produkcji drutu, a przede wszystkim elementów wykonanych z drutu. To innowacyjne rozwiązanie jest przedmiotem badań przemysłowych Metalurgii S.A.

Metalurgia zbadała i przeanalizowała parametry przeciągania drutu z walcówki z efektem TRIP pod kątem jego wykorzystania do produkcji śrub, wkrętów, drutów specjalnych - w tym zszywkowych i sprężynowych.

Co to jest stal TRIP

Stal TRIP jest stalą niskowęglową o zawartości podstawowych składników stopowych jak niżej:
C     - 0,1 ÷ 0,25%.
Mn     - 0,4 ÷ 2,5%
Si     - 0,4 ÷ 1,8%
Jest to więc zwykła stal niskowęglowa w której uzyskano strukturę wielofazową poprzez zastosowanie odpowiedniego procesu chłodzenia stali po procesie walcowania. Aby zachować swoje unikatowe właściwości stal ta nie może być poddawana obróbce cieplnej. Spośród wielu stosowanych obecnie w przemyśle stali, stal TRIP odznacza się najwyższą plastycznością w stosunku do wytrzymałości.

Zakres badań

Metalurgia S.A. badała własności drutów wykonanych ze stali TRIP uzyskanych na bazie gatunków: S355JR, 27MnSi5, G4Si1. Zakres średnic uzyskanych drutów wynosił: 2,0 - 7,5 mm, a otrzymane wytrzymałości mieściły się w zakresie 680 - 1600 MPa. Należy pamiętać, że druty TRIP mogą być wykonywane również z innego gatunku walcówki niskowęglowej (również z dobieranego do indywidualnych potrzeb odbiorcy drutu), którego skład chemiczny będzie się zawierał w przedziałach podanych wyżej. Na ogół minimalna ilość walcówki jaką można jednorazowo zamówić przy indywidualnie dobranym składzie chemicznym to ilość wytopowa - około 120 ton.

Metalurgia S.A. prowadzi badania w ścisłej współpracy z Politechniką Częstochowską. Wykonane przez tę uczelnię porównawcze próbki śrub M15x12 ze stali niskowęglowej TRIP oraz ze stali C40 wykazały, że własności mechaniczne (Rm, R02) śrub wykonanych ze stali TRIP są wyższe niż ze stali średniowęglowej.

Potencjalne wykorzystanie drutu ze stali TRIP

1. Śruby
- produkcja śrub o skomplikowanych kształtach śruby jak i gwintu (co obecnie jest możliwe przy zastosowaniu bardzo plastycznej, ale za to niskowytrzymałej stali),
- wyeliminowanie obróbki cieplnej z procesu - brak konieczności (i możliwości) stosowania wyżarzania w celu poprawy plastyczności - obniżenie kosztów wytwarzania,
- obniżenie kosztów zużycia narzędzi z uwagi na lepsze początkowe parametry plastyczne,
- poprawa parametrów wytrzymałościowych śrub,
- możliwość zastosowania śrub o mniejszej średnicy,
- zmniejszenie wagi konstrukcji,
- poprawa parametrów wytrzymałościowych śrub, co może wpłynąć na brak konieczności stosowania obróbki cieplnej na gotowych śrubach (hartowanie i odpuszczanie).


2. Wkręty
- produkcja wkrętów o skomplikowanych kształtach łba i gwintu,
- zmniejszenie prawdopodobieństwa "szarpania" ostrza przy dużych wytrzymałościach,
- możliwość wyeliminowania potencjalnej obróbki cieplnej z procesu,
- obniżenie kosztów zużycia narzędzi z uwagi na lepsze początkowe parametry plastyczne,
- poprawa parametrów wytrzymałościowych wkrętów.


3. Druty zszywkowe
- możliwość uzyskania większych parametrów wytrzymałościowych bez konieczności stosowania stali średnio i wysokowęglowych,
- większa plastyczność drutu przy tej samej wytrzymałości.


4. Sprężyny
- możliwość zastosowania drutów niskowęglowych do produkcji sprężyn - w przypadkach mniej odpowiedzialnych zastosowań (znaczne obniżenie kosztów sprężyny).


5. Elementy gięte o wysokiej wytrzymałości
- zastąpienie stali wysokowęglowych stalą niskowęglową,
- możliwość stosowania drutu o mniejszych średnicach (zmniejszenie ciężaru),
- możliwość wyginania skomplikowanych elementów,
- wydłużenie żywotności narzędzi wyginających,
- zmniejszenie siły gięcia (zastosowanie maszyn o niższych parametrach, niższe zużycie energii, mniejsze narażenie na uszkodzenie elementu.

Dalsze badania

Metalurgia w dalszej części projektu chce przetestować zalety drutów TRIP w produkcji konkretnych elementów u swoich stałych partnerów biznesowych. Proponowany schemat działań:

1. Wytypowanie partnerów w oparciu o konkretne potrzeby, chęci rozwoju produktu, stosowanie innowacyjnych i nowoczesnych rozwiązań:
- rozmowy handlowe, ustalenie potencjalnych partnerów,
- spotkanie technologiczne, ustalenie potencjalnych potrzeb i możliwości (określenie zasadności zastosowania nowego materiału).
2. Wytypowanie produktu do badania i porównania własności.
3. Wspólne wykonanie badań produktu po dostarczeniu bezpłatnej próbki.
4. Walidacja badań (parametry techniczne, technologiczne, jakościowe, ekonomiczne).
5. Wykonanie partii próbnej.

Metalurgia proponuje swoim partnerom uczestnictwo w innowacyjnym na skalę światową projekcie. Możliwości wykorzystania nowoczesnego materiału do produkcji drutu i elementów z drutu jest ogromne, a koszty związane z przeprowadzeniem prób na końcowym elemencie znikome.
Potencjalne korzyści wynikające z wdrożenia rezultatów badań to przede wszystkim efekty ekonomiczne - oszczędności kosztów, nowe wysokiej klasy produkty, wzrost wielkości sprzedaży, ale również:
- wzmocnienie przewagi konkurencyjnej i wizerunku firmy jako innowacyjnej,
- rozwój nowych produktów z uwzględnieniem efektywnego gospodarowania zasobami,
- zwiększenie kompetencji pracowników poprzez dostęp do innowacyjnych rozwiązań.

 
zamknij Strona korzysta z plików cookie w celu realizacji usług zgodnie z Polityką dotyczącą cookies. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce.