HEFAJSTOS

Głównym efektem proponowanego projektu jest wytworzenie blach ze stali o podwyższonej entropii, które dodatkowo będą charakteryzowały się bardzo korzystną kombinacją własności wytrzymałościowych i plastycznych. Głównym założeniem jest osiągnięcie obniżonej gęstości materiału, w porównaniu do klasycznej stali. Na podstawie analizy literaturowej oraz przeprowadzonych badań zostaną wytypowane różne warianty składów chemicznych stali.

W skali laboratoryjnej zostanie przeprowadzony cały proces produkcyjny poczynając od wytopienia wlewków, homogenizację, przeróbkę plastyczną oraz badaniu wytworzonych wyrobów. W związku ze spodziewanymi, bardzo dobrymi własnościami mechanicznymi oraz obniżoną gęstością stali, zakłada się ich zastosowanie do produkcji wyrobów tłoczonych dla przemysłu motoryzacyjnego (m.in. do samochodów elektrycznych). W przypadku tych pojazdów, widoczny jest wzrost produkcji spowodowany rosnącym zapotrzebowaniem. Obniżenie masy pojazdu pozwoli na obniżenie kosztów związanych z zużyciem energii zachowując przy tym wymogi dotyczące bezpieczeństwa.

Założenia projektu oraz główne cele

W ramach niniejszego projektu zakłada się wytworzenie blach ze stali o obniżonej gęstości oraz podwyższonej entropii oraz wykonanie badań mających na celu określnie własności zaproponowanych stali. Badania prowadzone będą w skali laboratoryjnej i będą obejmować:

1)   Opracowanie składów chemicznych stali oraz oszacowanie ich własności. Materiały zostaną wybrane na podstawie analizy literaturowej, symulacji termomechanicznej oraz w oparciu o doświadczenie członków zespołu nabytego podczas relacji zeszłorocznego projektu w ramach konkursu „Rozkręć koło z ArcelorMittal Poland!”,

2)   Wytopy wlewków będą realizowane w laboratoryjnym piecu łukowym Buehler Arc Melter AM200 w atmosferze argonu. Piec wyposażony jest w miedziane matryce, które umożliwiają wytopienie wlewków w kształcie blach, prętów, krążków o wadze mieszczącej się w przedziale od 3 do 100g,

3)   Ujednorodnienie składu chemicznego będzie odbywało się w laboratoryjnych piecach zgodnie z wytycznymi opracowanymi na etapie badań związanych z ustalaniem składu chemicznego,

4)   Opracowanie parametrów technologicznych przeróbki plastycznych stali odbędzie się na podstawie doświadczenia zespołu oraz obliczeń numerycznych. Zakłada się również wykonanie modeli odpowiadających warunkom przemysłowym oraz przeprowadzenie symulacji walcowania,

5)   Procesy przeróbki plastycznej będą wykonane na laboratoryjnej walcarce kwarto w oparciu o wytyczne opracowane w pkt. 4,

6)   Analiza uzyskanych stali zostanie wykonana w uczelnianych laboratoriach. Wykonane zostaną mapy EBSD, EDS zgodnie oraz prostopadle do kierunku walcowania. Określenie własności zostanie przeprowadzone w Laboratorium Badań Własności Mechanicznych przy wykorzystaniu maszyn: Twardościomierza Zwick 3212002, Maszyny wytrzymałościowej Instron 4502, Systemu do cyfrowej korelacji obrazu DIC,

Badania fizyczne będą wspierane przez symulacje numeryczne wykonywane
w programach JMatPro, Thermo-Calc, QForm. Modele narzędzi oraz materiałów obrabianych zostaną wykonane za pomocą oprogramowania SolidWorks. Zaangażowanie symulacji komputerowej pozwoli na opracowanie modeli materiałowych, optymalizację parametrów technologicznych oraz numeryczne przeniesienie uzyskanych wyników do skali przemysłowej.

 Realizacja badań oraz promocja wyników

Badania w ramach proponowanego projektu zostały zaplanowane w taki sposób, aby możliwe było ich wykonanie z wykorzystaniem urządzeń, narzędzi i oprogramowania będących na wyposażeniu laboratoriów Wydziału Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH.

Zespół wykonawców projektu został dobrany w taki sposób, aby możliwe było wykonanie szerokiego planu badań. W skład zespołu wchodzą Studenci posiadający doświadczenie związane z: wykonywaniem symulacji numerycznych, projektowaniem w systemach CAD, wykonywaniem badań związanych z procesami stalowniczymi, procesami przeróbki plastycznej, przygotowaniem próbek do badań oraz interpretacją wyników. Studenci zdobyli doświadczenie poprzez uczestnictwo w zajęciach dydaktycznych realizowanych na Wydziale, realizację prac w Kole Naukowym oraz wykonywanie badań w ramach zeszłorocznego konkursu „Rozkręć Koło z ArcelorMittal Poland!”.