Öntöttvas vezérműtengelyek részleges edzésének anyagvizsgálati vonzatai

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Öntöttvas vezérműtengelyek részleges edzésének

anyagvizsgálati vonzatai

Csizmazia Ferencné dr.

Széchenyi István Egyetem, Győr

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Az előadás az AUDI Hungária Motor Kft. és a Széchenyi István Egyetem, Műszaki Tudományi Kar Anyagismereti és Járműgyártási Tanszéke közötti együttműködés alapján készült.

A megvalósíthatósági tanulmány elkészítésében közreműködtek:

Dr. Réti Tamás SZETarcsay Iván SZEOláh István AUDIHorváth Miklós AUDI

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Célkitűzés• Egy rendelkezésre álló elektronsugaras berendezéssel

olyan felületedzési technológiát kidolgozni, amely a hőtechnikai szempontból kedvezőtlen alakú, lemezgrafitos öntöttvas vezérműtengelyek esetében biztosítja a megfelelő:– Felületi keménységet– Kéregvastagságot– Keménységi profilt– Koptató igénybevétellel szembeni ellenállást

• A feladat megoldásánál az elméleti megfontolások alapján végzett kísérletek eredményét anyagvizsgálati módszerekkel ellenőriztük, és az eredmények alapján változtattuk a technológiát.

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Az R4/V6 vezérműtengely

A nyers darabra vonatkozó előírások

Anyagminőség :DIN EN 1561 szerint EN – GJL 250 (GG 25 )

Vegyi összetétel:

Szövetszerkezet:

Grafit: VDG Merkblatt P 441 szerint

Alak: 1

Eloszlás:egyenletes

Nagyság A 5-8 (4)

D 6-8(5)

E nyomokban megengedett

A nyers darabra vonatkozó előírások

Mátrix: megengedett ferrit tartalom 20 %

Keménység: 230 30 HB5/750

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A hőkezelt darabra vonatkozó előírások

• Elektronsugaras kéregedzés

• Kéregvastagság: 0,4 + 0,5 mm

• Felületi keménység: 600 -700 HV (55-60 HRC)

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kéreg tulajdonságait befolyásoló tényezők

• Vegyi összetétel

• Grafit

• Mátrix

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kéreg tulajdonságait befolyásoló tényezők

Vegyi összetétel• Különböző adagokból vettünk ki 10 mintát• Átolvasztott mintákat ARL spektrométeren

elemeztük

• A C tartalmat elégetéssel határoztuk meg

A kéreg tulajdonságait befolyásoló tényezők

Vegyi összetételJel C Mn Si P S Cr Cu

02 3,02 0,563 2,06 0,039 0,083 0,163 0,202

03 3,03 0,558 2,13 0,038 0,073 0,155 0,223

04 3,07 0,561 1,95 0,033 0,069 0,137 0,158

05 3,00 0,554 2,09 0,039 0,073 0,156 0,219

07 3,05 0,559 2,07 0,038 0,069 0,160 0,251

08 3,01 0,579 2,06 0,033 0,067 0,137 0,181

09 2,94 0,551 2,08 0,053 0,075 0,160 0,213

10 2,81 0,556 2,19 0,036 0,073 0,156 0,230

11 3,03 0,579 2,09 0,035 0,074 0,175 0,192

14 2,96 0,575 2,06 0,035 0,071 0,174 0,194

Az elemzések alapján megállapítható, hogy a minták homogénnek tekinthetők

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Az alapanyag hatása a kezelés eredményére

• Grafit – a durva grafit a

felületből kiválva kopást eredményez

– a grafitlemezek vége repedések kiinduló pontja lehet

• mátrix ferrittartalma – befolyásolja a

martenzit keménységét!

Az elektronsugaras edzési eljárás bemutatása

Area to be hardened

Electron beam

•Az elektronsugárzás pásztázó mozgással tapogatja le a felületet•az energia mező „háztető” alakú

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Az elektronsugaras edzési eljárás bemutatása

Az elektronsugaras edzés megvalósítása sík felület esetén egyszerű

A vezérműtengely esetében nehézségek:

• a profil nem hengeres• hőtorlódásra hajlamos

helyeket tartalmaz• a darabot forgatni kell

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kísérletek és azok ellenőrzése

• Első lépésben meghatároztuk a bütyökprofil paramétereit – Adott szöghöz tartozó sugár– Adott ívhosszhoz tartozó szög

• Elméleti megfontolások és előzetes kísérletek alapján megtervezett programmal hőkezeléseket végeztünk. Változott a – Sugáráram– Energiamező alakja, mérete– A besugárzás szöge– A darab forgatásának sebessége (szögsebesség)

A hőkezelési folyamat jellemzői• A bevitt fajlagos energia

– az Is sugáráram szabályozza

– korlátozás a munkadarab alakjának megfelelően

• A besugárzott terület alakja– axb téglalap

• üzemmód– a területen belül pásztázó mozgatás, – az energia lokális eloszlásának változtatásával

(előmelegítés, hevítés, megeresztés)

• szögsebesség [fok/min]

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A folyamat jellemzői

• A paraméterek szinkronizálása folyamat szabályozási feladat, biztosítja az előírt:

• kéregvastagságot 0,5 mm

• felületi keménységet 600-700 HV

sugáráram, Is [mA]

0,0000

0,0100

0,0200

0,0300

0,0400

0,0500

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

szög, [fok]

sugár,R [mm]

0

5

10

15

20

25

30

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

szög, [fok]

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A folyamat jellemzői

• A felület lokális károsodásának elkerülése érdekében – megolvadás– lágyfoltosság

sugár,R [mm]

0

5

10

15

20

25

30

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100szög, [fok]

szögsebesség [fok/min]

0

1000

2000

3000

4000

5000

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

szög, [fok]

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kísérletek és azok ellenőrzése

• A hőkezelt darabok vizsgálata során ellenőriztük:– A grafiteloszlást– A mátrix

szövetszerkezetét– A kéregvastagságot– A keménységlefutást

a kéregben.– A kéreg

szövetszerkezetét

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kísérletek és azok ellenőrzése

05_08_2_4.2 K 1

0

100

200

300

400

500

600

0 0,5 1 1,5

felülettől mért távolság mm

Ke

mé

ny

sé

g H

V 1

,0

kéreghiány

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kísérletek és azok ellenőrzése

05_08_2_4,2_K2

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0,5 1felülettől mért távolság mm

kem

énys

ég H

V 1

,0

A kísérletek és azok ellenőrzése

03_06_03_1_mérési hely

0100200300400500600700800

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Felülettől mért távolság mm

Kem

énys

ég H

V 1

,0

Grafit kéregszövet

A hőkezelt darabok ellenőrzése

• felületi keménység mérése

• A kéreg ellenőrzése• szimulátorban felületi

fárasztás illetve kopásvizsgálat

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A szimuláció kiértékelése

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

A kísérletek alapján megfelelőnek bizonyult technológia ellenőrzése

• Azonos technológiai paraméterekkel végeztünk kísérleteket, és a hőkezelt darabokat ellenőriztük

• Az ellenőrzések alapján javasoltuk a technológia bevezetését

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Összefoglalás

• Az AUDI Hungária Motor Kft. És a Széchenyi István Egyetem Anyagismereti és Járműgyártási Tanszéke együttműködésben kidolgozta a GG 25 anyagminőségű R4/V6 vezérműtengelyek elektronsugaras edzésének technológiáját.

• A kísérletek során különböző technológiai paraméterekkel hőkezelt darabokat vizsgáltunk és az eredmények alapján változtattunk a technológiai paramétereken.

• Az alapanyag és az edzett kéreg metallográfiai vizsgálatát kiegészítettük az üzemi terhelést szimuláló

kísérlettel is.

2. AGY Dobogókő 2004. június 10-11.

Köszönöm megtisztelő figyelmüket!