Cercetari privind proiectarea si prelucrarea aliajelor cu entropie ridicata pentru incarcari dure
Termen : 15.11.2013
Valoare etapa: 500.000 lei, din care 200.000 lei valoare nerambursabila

Activitatea I. Cercetari privind proiectarea compozitionala a noilor tipuri de aliaje cu entropie ridicata
Activitatea I.2. Cercetari privind comportarea la deformare plastica si tratamente termice a aliajelor cu entropie ridicata

Prin definitie, fiecare aliaj cu entropie ridicata contine cel putin cinci elemente metalice principale, cu concentratii atomice cuprinse intre 5 si 35 %. Aliajele cu entropie ridicata (HEA) sunt compuse din n elemente de aliere majore, cu n ≥5, introduse in rapoarte echi-molare sau aproape echi-molare, care conduc usor la formarea fazelor de tip solutii solide simple cu retea c.f.c. sau c.v.c., nano-structuri sau chiar stari amorfe in stare turnata. Prin urmare, HEA sunt solutii solide cu rezistenta ridicata, buna stabilitate termica si capacitate de calire mai mare decat aliajele clasice, combinate cu caracteristici de rezistenta superioara in conditii de mediu diverse. In privinta proprietatilor aliajelor din clasa AlCrFeMnNi, aceastea prezinta o puternica rezistenta la uzare pana la temperaturi de 800 °C, asociate cu o duritate de pana la 800 - 900 HV dupa tratament termic.

Date fiind proprietatile mecanice deosebite ale aliajelor din clasa AlCrFeMnNi, pentru un prim lot de test s-a optat pentru compozitia AlxCrFeMnNi in care s-a modificat compozitia chimica a acestora prin varierea continutului de Al. Materialele utilizate pentru producerea acestor aliaje sunt de puritate avansata si au fost selectate corespunzator din punct de vedere al compozitiei chimice si analizei granulometrice.

Au fost prelevate epruvete din esantioanele reprezentative pentru caracterizarea mecanica si microstructurala (teste de laborator privind microduritatea in stare turnata; privind tratamente termice aplicate aliajelor cu entropie ridicata din clasa ALXCrFeMnNi; studiul metalografic). Din modul de comportare al aliajului in timpul prelevarii probelor pentru analiza metalografica a rezultat ca prin cresterea procentului de aluminiu se obtine o crestere a fragilitatii matricei metalice. Efectul de fragilitate se exprima prin tendinta de fragmentare la forte foarte mici sau la aplicarea solicitarilor prin soc, insotita de aparitia unor suprafete de rupere care prezinta aspect de clivaj.

De asemenea au fost studiate mecanismele deformarii plastice (prelucrari si variabile de material importante la forjare) si importanta tratamentelor termice aplicate aliajelor cu entropie ridicata.

In urma derularii activitatilor prevazute in cadrul acestei etape au fost indeplinite toate obiectivele propuse in scopul obtinerii noului produs.

Rezultate:
- Studiu tehnic
- Lot de test de aliaje de intropie ridicata , la scara laborator
- Rapoarte de incercari
- Achizitii imobilizari corporale
- Achizitii imobilizari necorporale
- Pagina web proiect HEATEETH

Cercetari privind obtinerea si prelucrarea aliajelor cu entropie ridicata pentru incarcari dure
Termen 15.05.2014
Valoare etapa: 1.012.500 lei, din care 405.000 lei valoare nerambursabila

Activitatea II.1 Cercetari privind obtinerea la scara de laborator a aliajelor cu entropie ridicata. Testarea caractersiticilor microstructurale si mecanice
Activitatea II.2. Cercetari privind obtinerea la scara industriala a aliajelor cu entropie ridicata. Experimentari de deformare plastica si tratamente termice

Activitatile desfasurate in cadrul etapei II au avut la baza rezultatele obtinute in etapa anteriora a proiectului .

Solutia optima aleasa pentru realizarea aliajului cu entropie ridicata din clasa AlxCrFeMnNi utilizabil la incarcarii dure a dintilor pentru cupa de excavator, este elaborarea aliajului  cod HT3 cu urmatoarea compozitie:Al-5,73%;Cr-22.08%;Fe-23.78%;Mn-23.35% si Ni-25.06%

In programul  experimental s-au luat in calcul doua variante tehnologice de elaborare a  aliajulului  HT3, in scopul de a controla cat mai bine  asimilarea  elementelor chimice, si implicit  realizarea unei compozitii cu un interval foarte restrans de variatie pentru fiecare element chimic: Varianta 1- elaborare in cuptor cu inductie in vid, inchis; in incinta cuptorului s-a realizat un nivel de vid de 100 mbar si Varianta 2- elaborare in cuptor cu  atmosfera protectoare de argon.

Turnarea aliajului elaborat s-a realizat in forme de amestec pe baza de silicat de sodiu, forme inchise si forme deschise;

S-au obtinut semifabricate turnate de aliaj HT3 sub forma de placi si baghete  supuse ulterior operatiilor de curatare sablare , deformare si tratament termic ;

Semifabricatele au fost  prelucrate mecanic pana la obtinerea de  electrozi de sudura cu diametrul de 5mm.

Electrozii din aliaj HT3 s-au utilizat la experimentari preliminare de incarcare a dintilor cupa de excavator, prin procedeul de sudura WIG.

Pe parcursul experimentarilor s-au efectuat caracterizari chimice, mecanice si microstructurale atat pe probe din aliajul elaborat cat si pe probele incarcate dur cu aliaj cu entropie ridicata.

In urma experimentarilor efectuate s-a concluzionat ca :

• varianta favorabila de elaborare a aliajului  cu entropie ridicata este de elaborare in cuptorul cu inductie in vid, cuptor inchis, vidat si cu atmosfera de argon;
• varianta de forma din amestec de formare cea mai eficienta este varianta de forma inchisa. Pentru etapele urmatoare ale proiectului se iau in considerare si alte variante de obtinere a electrozilor cum ar fi turnarea in cochila sau deformarea plastica (extruderea) barelor turnate in amestec de formare

Imagini din perioada experimentarilor

Elaborare / turnare HT3	Semifabricat HT3	Electrod HT3	Element incarcat cu HT3

 

Activitatea II.3. Protejarea drepturilor de proprietate intelectuala

Cerere brevet nr. A00354/8.05.2014” Material metalic pentru încărcări prin sudare cu tenacitate si duritate ridicate si procedeu de obtinere, Inventatori: Geantă Victor, Voiculescu Ionelia, Ştefănoiu Radu, Binchiciu Horia, Vasile Mihai Ion, Bârlădeanu Mihail, Ionescu Maria, Cârciumăreasa Daniel, Irimia Mihailena

Activitatea II.4. Diseminare rezultate

Rezultate:
- Raport de experimentari
- Lot de test aliaj entropie ridicata HT3
- Rapoarte de incercari
- Electrozi din aliaj HT3
- Lot de test -dinti cupa  excavator incarcati dur cu HT3.
- Cerere de brevet
- Articole/ poster

Cercetari privind incarcarea prin sudare a componentei de excavator utilizand aliaje cu entropie ridicata
Termen: 15.11.2014
Valoare etapa: 1.387.500 lei , din care 555.000 lei valoare nerambursabila

Activitatea III.1 Obtinerea componentei de excavator prin turnare. Obtinerea baghetelor pentru incarcari dure din aliaje cu entropie ridicata
Activitatea III.2. Testarea sudabilitatii aliajelor cu entropie ridicata si caracterizarea materialului depus prin sudare. Intocmirea raportului anual

Componentele de excavator s-au realizat parcurgand, in paralel, doua procese tehnologice - prepararea amestecului de formare pentru realizarea de forme si miezuri, conform instructiunii tehnologice Cod IT-023 si elaborarea si turnarea aliajulului de otel manganos T35Mn14, conform instructiunii tehnologice Cod IT-024.

S-au realizat 8 loturi de dinti cupa de excavator, fiecare lot fiind format din cate 3 tipuri de dinti: dinte cupa 1400 modernizat, dinte cupa 1400 nemodernizat , dinte cupa 1300; supusi operatiilor de sablare curatare si tratament termic au fost pregatiti pentru incarcare dura cu aliajul cu entropie ridicata HEA.

Baghetele (electrozi) din aliaj HEA pentru incarcari dure a dintilor de cupa de excavator s-au realizat parcurgand doua etape - elaborarea si turnarea aliajului cu entropie ridicata HEA, din clasa AlxCrFeMnNi, cod HT3 sub forma de semifabricat (bare) si prelucrarea barelor din HEA, sub forma de electrozi de sudura.

In cuptorul cu inductie in vid s-au elaborate sarjele de aliaj HEA si care au fost turnate fie in forme din amestec de formare, fie in cochila (forma metalica) executata in sectia de prelucrari mecanice IMA METAV. Semifabricatele turnate HEA s-au prelucrat prin strunjire sau prin extrudare in electrozi de sudura cu ∅ 6- 8 mm.

Loturile de dinti realizati au fost incarcati dur cu electrozi HEA in conformitate cu "Procedura de sudare WIG cu materiale de adaos din aliaje cu entropie ridicata", dezvoltata in proiect de partenerul UPB - ERAMET. Pentru stabilirea tehnologiei de incarcare cu aliaje dure a dintilor de cupa de excavator s-a pornit de la analiza modului de solicitare în timpul lucrului; varful dintelui este supus la compresiune cu soc violent, iar suprafetele frontale sunt supuse la frecare prin abraziune. Dintii cupa de excavator incarcati dur cu aliaj cu entropie ridicata au fost dati in exploatare in cariere din CEO.

Cochila pt turnare	Semifabricat HEA	Electrozi de sudura HEA	Dinti cupa excavator incarcati dur cu electrozi HEA

Dinti cupa excavator incarcati dur cu electrozi HEA

Diseminare rezultate

Rezultate:
- Raport experimentari
- Sarje aliaj entropie ridicata HT3
- Lot electrozi de sudura HEA
- Lot dinti cupa excavator incarcati dur cu electrozi HEA
- Rapoarte de incercari
- Procedura de sudare WIG cu materiale de adaos din aliaje cu entropie ridicata
- Documentatia tehnica de sudare
- Realizare indicator de piata

Testarea componentelor pentru excavator in conditii de executie si exploatare
Termen 30.11.2015
Valoare etapa: 1.260.000 lei , din care 600.000 lei valoare nerambursabila

Activitatea IV.1 Elaborarea tehnologiei de sudare Optimizarea parametrilor regimului de sudare. Controlul nedistructiv
Activitatea IV.2. Testarea in exploatare a componentelor de excavator/Omologarea interna / Elaborarea tehnologiei de fabricatie
Activitatea IV.3. Diseminare / promovare rezultate

In cadrul etapei partenerii implicati au participat in conformitate cu planul de realizare al proiectului si au desfasurat urmatoarele activitati:

• Definitivare tehnologie de sudare, si optimizare parametrii de sudare;
• Intocmire procedura de testare nedistructiva a dintilor cupa de excavator incarcati prin sudare WIG cu materiale de ados din aliaj cu entropie ridicata (HEA)- Procedura de lucru pentru control cu lichide penetrante -PLLP nr.1/066.1/2012.
• Realizare loturi experimentale;
• Realizare lot de omologare de electrozi din aliaj HEA;
• Realizare loturi de dinti incarcati dur cu aliaj HEA pentru testarea in exploatare si pentru omologare;
• Caracterizare chimica, mecanica si microstructurala a produselor;
• Testare in exploatare a loturilor realizate;
• Omologare produs inovativ;
• Definitivare documentatii tehnice privind produsul de realizat;
• Diseminare si promovare rezultate

Implementarea activitatilor din etapa 4 a contribuit la indeplinirea tuturor obiectivelor preconizate

Masina de format HSP2	Electrozi din aliaj cu entropie ridicata HEA	Incarcare dura cu HEA

Dinti cupa excavator incarcati dur cu HEA.	Testare in exploatare

Diseminare rezultate

Rezultate:
- Instructiune Tehnologica - Elaborarea si turnarea aliajului cu entropie ridicata HEA, pentru incarcari dure Cod: IT-029
- Flux tehnologic de prelucrare prin deformare plastica a electrozilor din aliaj HEA
- Fisa tehnologica de prelucrare prin deformare plastica Nr.4357 M
- Fisa tehnica de produs inovativ
- Loturi experimentale produs inovativ
- Procedura de sudare WIG - WPS nr. DPST0066/2015
- Procedura de testare nedistructiva a dintilor incarcati dur cu HEA PLLP1/066.1
- Lot de omologare
- Rapoarte de incercari
- PV omologare
- Raport de finalizare