Projekt badawczy Nano4Gears

Zadania projektu Nano4Gears

  1. Dobór stali podatnych do procesów nanostrukturyzacji po nawęgleniu, które będą zastosowane do wytworzenia kół zębatych. Do analizy stali wykorzystane zostaną bazy danych stali i programów do symulacji przemian fazowych w stalach. Programy symulacyjne pozwolą na wstępną ocenę charakterystycznych temperatur przemian fazowych i kinetyki tych przemian, zarówno podczas procesów ciągłego grzania i chłodzenia, jak i wygrzewania izotermicznego. Symulacje te będą prowadzone zarówno dla stali w stanie wyjściowym (rdzeń koła zębatego), jak i dla warstwy nawęglonej. Wynikiem końcowym prowadzonych symulacji będzie określenie składu fazowego rdzenia i warstwy uzyskanego w wyniku zaprojektowanej obróbki cieplnej.
  2. Przeprowadzenie badań dylatometrycznych stali w stanie wyjściowym celem weryfikacji uzyskanych wyników symulacji komputerowych. Przeprowadzenie badań pozwoli na identyfikację i analizę przemian fazowych zachodzących w badanych stalach oraz określenie charakterystycznych temperatur przemian fazowych.
  3. Przygotowanie próbek do badań dylatometrycznych i wytrzymałościowych z kilku wstępnie wyselekcjonowanych stali oraz przesłanie części z nich do nawęglenia (za procesy nawęglania odpowiedzialna będzie spółka NanoStal).
  4. Przeprowadzenie badań dylatometrycznych stali po procesach nawęglania celem weryfikacji uzyskanych wyników symulacji komputerowych. Przeprowadzenie badań pozwoli na identyfikację i analizę przemian fazowych zachodzących w badanych stalach oraz określenie charakterystycznych temperatur przemian fazowych.
  5. Zaprojektowanie i przeprowadzenie kilku wariantów obróbki cieplnej wstępnie wybranych stali (nie nawęglonych). Wykonanie pomiarów odkształceń hartowniczych oraz dokonanie charakterystyki mikrostruktury i podstawowych właściwości mechanicznych z punktu widzenia wymagań odnośnie kół zębatych. Określenie zakresu warunków obróbki cieplnej przydatnych do uzyskania korzystnych właściwości rdzenia kola zębatego.
  6. Zaprojektowanie procesów nanostrukturyzacji koła po nawęgleniu z uwzględnieniem wyników uzyskanych dla rdzenia w punkcie 5.
  7. Przeprowadzenie zaprojektowanych wariantów obróbki cieplnej na próbkach badawczych po nawęgleniu celem nanostrukturyzacji warstwy wierzchniej i ukształtowania właściwości rdzenia. Dokonanie pomiarów odkształceń hartowniczych, przeprowadzenie charakterystyki składu fazowego, mikrostruktury, naprężeń w warstwie oraz jej właściwości, w tym wytrzymałości zmęczeniowej, udarności w niskiej temperaturze oraz odporności na pękanie. Wybór stali oraz wariantu obróbki cieplnej dla ukształtowania najkorzystniejszych właściwości rdzenia i warstwy.
  8. Ocena jakości modelowych próbek badawczych wykonanych w ITeE-PIB z wybranej stali, przeznaczonych do naniesienia powłok niskotarciowych i przesłanie ich do NanoStal celem nawęglenia i przeprowadzenia obróbki cieplnej według parametrów opracowanych w Politechnice Warszawskiej. Sprawdzenie jakości obrobionych próbek i przekazanie ich do Patentusa dla pokrycia powłokami niskotarciowymi typu a-C:H:W i CrN+a-C:H:W. Analiza weryfikacyjna mikrostruktury próbek po procesach nakładania powłok niskotarciowych typu a-C:H:W i CrN+a-C:H:W i przesłanie do ITeE-PIB - dla zaplanowanych badań.
  9. Badania prototypowych kół zębatych po nawęglaniu i obróbce cieplnej: pomiary odkształceń hartowniczych po nawęglaniu i obróbce cieplnej, charakterystyka weryfikacyjna składu fazowego i naprężeń w warstwie wierzchniej oraz mikrostruktury w rdzeniu prototypowego kola oraz podstawowych właściwości. Przesłanie prototypowych kół do Patentusa celem naniesienia powłok niskotarciowych typu a-C:H:W i CrN+a- C:H:W.
  10. Badanie prototypowych kół zębatych po nawęglaniu, obróbce cieplnej i nanoszeniu powłok: pomiary odkształceń hartowniczych po nawęglaniu i obróbce cieplnej, charakterystyka weryfikacyjna składu fazowego i naprężeń w warstwie wierzchniej oraz mikrostruktury w rdzeniu prototypowego kola oraz podstawowych właściwości. Przesłanie prototypowych kół do ITeE-PIB dla dokonania badań przekładniowych.

Zespół