Laboratoř experimentálního tváření
Laboratoř experimentálního tváření se zabývá jak konvenčními postupy tváření jako je kování nebo válcování, tak i speciálními metodami jako je například inkrementální kosé válcování, semi-solid zpracování nebo presshardening. Disponuje také vybavenou kalírnou pro tepelné a termomechanické zpracování různých typů materiálů včetně dílů po 3D tisku. Pomocí materiálově-technologického modelování je možné provést odzkoušení a optimalizaci reálných procesů tváření a tepelného zpracování. Tím je možné dosáhnout zlepšení efektivity a snížení energetické náročnosti procesu, nebo dosažení lepších mechanických vlastností produktu. Novinkou je vývoj materiálů pro skladování vodíku (práškové materiály a high-entropy alloys). Laboratoř disponuje i vlastní výrobou vzorků včetně výroby velmi-malých zkušebních těles pomocí elektroerozivního obrábění a řezáním vodním paprskem.
NÁVRH A OPTIMALIZACE REÁLNÝCH PROCESŮ TVÁŘENÍ A TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ
Pro návrhy a optimalizaci reálných procesů tváření a tepelného zpracování je využito materiálově-technologické modelování (MTM). Využití MTM vede ke zlepšení efektivity a snížení energetické náročnosti procesu, nebo dosažení lepších mechanických vlastností produktu. Výsledkem MTM je zjištění vlivu jednotlivých parametrů procesu výroby na stávající technologii a vlastnosti výsledného produktu s jejich následnou optimalizací. Pomocí MTM je možné nejenom upravovat parametry zpracování, ale provádět i náhrady materiálů. Tyto postupy jsou doplněny i FEM výpočty v programu DEFORM, případně materiálovými vlastnostmi ze softwaru JMatPro. Vstupní data jsou získána měřením reálných procesů zpracováním termokamerou, pyrometry, termočlánky nebo vysokorychlostní kamerou u dynamických procesů tváření.
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ PO 3D TISKU
V současné době se dostávají do popředí zájmu aditivní technologie výroby různých dílů. 3D tisk vnáší do materiálu velké vnitřní pnutí z důvodu opakovaného ohřátí materiálu během spékání jednotlivých vrstev prášku. Po odříznutí tištěných dílů od platformy nebo i během tisku může dojít ke zkroucení dílů, práskání a tvorbě vnitřních defektů. Tomu lze předcházet jak zvolenými parametry tisku, tak vhodně navrženým následným tepelným zpracováním. To vede i k získání požadovaných mechanických vlastností výtisků. Laboratoř LET se zaměřuje hlavně na tepelné zpracování kovového 3D tisku různých typů materiálů jako jsou maragingové a korozivzdorné oceli, nebo niklové slitiny.
TEPELNÉ A TERMOMECHANICKÉ ZPRACOVÁNÍ OCELÍ A SLITIN
Jednou z hlavních činností laboratoře je vývoj nových postupů a technologií tepelného a termomechanického zpracování moderních vysokopevných ocelí první až třetí generace. Jedná se většinou o vícefázové oceli, které pro dosažení požadovaných mechanických vlastností využívají řadu zpevňujících mechanismů. Navrženými postupy zpracování jsou dosahovány unikátní mechanické vlastnosti. Díky přítomnosti zbytkového austenitu ve struktuře vykazují tyto oceli i vynikající deformační zpevnění při deformaci za studena. Dále se věnujeme i výzkumu a vývoji materiálů pro energetiku, zaměřenému na optimalizaci tepelného zpracování ocelí aktuálně používaných v energetice.
VÝVOJ NOVÝCH LEGOVACÍCH KONCEPTŮ A POSTUPŮ TVÁŘENÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ
Pracoviště se zabývá i výzkumem postupu tváření vysokolegovaných nástrojových ocelí a návrhem modifikací jejich chemického složení. Kombinovaným postupem tváření a tepelného zpracování jsou získávány struktury s rovnoměrně rozptýlenými karbidy legujících prvků. Dle finálního použití materiálů je možné provést i návrh nového chemického složení ocelí, které bude dosahovat požadovaných vlastností pro konkrétní účely. Z takto připravených materiálů jsou vyráběny břitové destičky, které vykazují lepší vlastnosti ve srovnání s konvenčním postupem zpracování.
Vybavení laboratoře
Nástroje pro press hardening
Tvarové díly z vysokopevných ocelí jsou v současné době vyráběny technologií presshardening. Většinou se jedná o díly pro karoserie automobilů, ale i pro další konstrukční díly např. v dopravní a manipulační technice. Velmi vhodnými materiály jsou PH oceli, které byly pro tuto technologii speciálně vyvinuté, dále vysokopevné oceli typu TRIP nebo Q-P oceli. PH oceli jsou vyvinuty přímo pro zpracování v nástroji pro press hardening bez potřeby dalšího tepelného zpracování. Laboratoř disponuje v současné době dvěma nástroji pro presshardening s různou velikostí vstupního plechového polotovaru. Aby bylo možné zpracovávat vícefázové oceli se speciálními profily tepelného zpracování, je možné oba nástroje vyhřívat. Nejnovější varianta nástroje je dělena a umožňuje provádět tzv. tailoring materiálů během kalení v nástroji. Mezi další myšlenky patří např. integrace Q&P procesu nebo interkritického žíhání do postupu zpracování.
Simulátor termomechanických procesů
Jedná se o zkušební stroj vybavený vysokofrekvenčním odporovým ohřevem s rychlostí ohřevu až 200 °C.s-1 a sofistikovaným systémem ochlazování, který umožňuje snadné a přesné provádění široké škály experimentů tepelného nebo termomechanického zpracování. Díky přesné regulaci průběhu teploty, vložené deformace a tvářecí síly je možné testovaný vzorek zatěžovat různými profily tepelného i termomechanického zpracování. Stroj disponuje zátěžnou silou až 50 kN, dosahuje rychlosti deformačního členu až 2000 mm.s-1 a maximální teplota ohřevu je 1500 °C. Díky těmto parametrům je možné přesně dodržovat předepsané parametry zpracování a provádět fyzikální simulace reálných technologických procesů, jako je např. volné kování, válcování drátů, inkrementální tváření, presshardening nebo tepelné či mechanické zatížení dílů v průmyslových aplikacích. Dále je možné zjišťovat mechanické vlastnosti za vysokých teplot a při vysokých rychlostech deformace. Na tomto zařízení je možné naměřit i vstupní data pro FEM simulace.
Zařízení pro vývoj inkrementálního tváření
Speciální stroj HDQT-R 30-12 je válcovací stolice určená pro redukci průměru kulatého tyčového výchozího materiálu kosým válcováním. Díky jednotlivým modulům (indukční ohřev, ochlazovací trysky, vodní lázeň, popouštěcí pec) je možné realizovat různé varianty termo-mechanického zpracování tyčové oceli. Zařízení umožňuje vytvářet válcové, kuželové a jiné předdefinované rotačně symetrické tvary s přímou podélnou osou. Na tomto zařízení lze zpracovávat široké spektrum jakostí oceli, od uhlíkové oceli až po ušlechtilou konstrukční ocel, ale i speciální např. titanové nebo niklové slitiny.
Indukční ohřev série DHI-10
Pracoviště vedle standardního pecního zařízení (elektrické atmosférické pece, komorová pec s ochrannou atmosférou) disponuje i ručním indukčním ohřevem. Vzhledem k různým tvarům indukčních cívek je možné provádět lokální ohřev různých typů polotovarů od plechů až po objemové díly. Lokálním ohřevem před nebo po tepelném zpracování nebo tváření je možné upravit mechanické vlastnosti např. popuštěním zakalené struktury v místě vyžadujícím vyšší tažnost. Rovněž je možné provést centralizovaný ohřev pro vnesení lokální deformace, nebo pro kovářské svařování heterogenních spojů. Rychlost ohřevu je možné regulovat výkonem indukce. Vzhledem k rychlosti ohřevu nedochází k výraznému zokujení povrchu a díky velikosti cívky je možné přesně definovat místo zpracování. Je možné zpracovávat i tvarové polotovary.
Další vybavení
Vodní paprsek
Elektronová svářečka MEBW-60/2
Zařízení na ohýbání a ohraňování přesných plechových polotovarů
Vysokorychlostní kamera FASTCAM SA-X2
Drátořez
Indukční ohřev série DHI-10
Řada pecí pro tepelné zpracování
Retortová pec
Termokamera
