Grupa Badawcza Symulacje Procesów Technologicznych
Uniwersalny symulator procesów metalurgicznych - system Gleeble 3800
Symulator Gleeble 3800 pozwala realizować badania w zakresie:
- obróbki cieplno-plastycznej stali, wpływu obciążeń cieplno-mechanicznych na degradację mikrostruktury
- właściwości stali i procesy przyspieszonego pełzania,
- a także prowadzić symulacje fizyczne ciągłego odlewania stali, spajania materiałów technicznych oraz wyżarzania ciągłego blach na karoserie samochodowe.
Jednostki obciążające symulatora Gleeble są urządzeniami typu serwo-hydraulicznego, zaś ich wyróżniającą cechą jest oporowy system grzania próbki. System ten umożliwia uzyskanie bardzo jednorodnego rozkładu temperatury w objętości próbki, zaś maksymalna prędkość nagrzewania może dochodzić do 10000°C/s (w zależności od rodzaju zastosowanej próbki).
W zestawie pracującym w Łukasiewicz – Górnośląskim Instytucie Technologicznym możliwe jest odkształcanie próbki poprzez ściskanie lub poprzez rozciąganie; możliwe jest również połączenie obu typów odkształcenia.
Urządzenie składa się z następujących układów:
- stacji roboczej, za pomocą której zaprogramowany zostaje przebieg doświadczenia z wykorzystaniem firmowego oprogramowania oraz gromadzone są wyniki pomiarów,
- jednostki sterującej, która składa się z elektronicznych modułów sterujących oraz z procesora,
- podstawowej jednostki obciążającej,
- uniwersalnej jednostki zamiennej,
- jednostki o nazwie Hydrawedge.
Jednostka Hydrawedge jest specjalistyczną jednostką, której funkcją jest realizacja symulacji fizycznej procesów przeróbki plastycznej. Jej konstrukcja zapewnia prowadzenie doświadczeń, w których utrzymywane są stałe prędkości odkształcenia w trakcie całego odkształcenia, bez konieczności spowolnienia narzędzia w celu uzyskania założonej wartości. Z kolei funkcjami badawczymi uniwersalnej jednostki zamiennej są symulacje operacji spajania, ciągłego odlewania stali, badania plastyczności stali w podwyższonych temperaturach, badania przemian fazowych, a także badania wpływu obciążeń cieplno-mechanicznych na zmiany mikrostruktury i właściwości mechanicznych stali.
Obie jednostki mocowane są zamiennie do podstawowej jednostki obciążającej. Ponadto w każdej z nich zainstalować można różne układy doświadczalne pozwalające zrealizować szeroki zakres badań symulacyjnych.
Przebieg doświadczenia kontrolowany jest w systemie zamkniętej pętli, co pozwala na bardzo dokładne zrealizowanie zaprogramowanego doświadczenia. Ogólnie można wyróżnić dwa typu doświadczeń, a mianowicie symulację fizyczną procesów przemysłowych i określanie charakterystyk materiałowych.
W przypadku symulacji fizycznej, warunki doświadczenia bardzo dokładnie odzwierciedlają zmiany stanów naprężenia i odkształcenia oraz niejednorodności temperatury i warunki tarcia, jakie występują w materiale w procesach przemysłowych. Z kolei określanie charakterystyk materiałowych, takich jak na przykład funkcje naprężenia uplastyczniającego, wymaga przeprowadzenia doświadczeń z zachowaniem jednorodnego rozkładu temperatury w próbce oraz przy zminimalizowanym tarciu na styku narzędzia z próbką. Za pomocą symulatora Gleeble, skomplikowane warunki doświadczenia realizowane są za pomocą różnego typu uchwytów oraz kowadeł.
Przykładowe badania realizowane z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800
- Badania strukturalne próbek zamrożonych na różnych etapach symulacji
- Badania własności mechanicznych stopów w wysokich temperaturach
- Badania plastyczności dla procesów przeróbki plastycznej
- Test SICO (Strain Induced Crack Opening) mający na celu określenie odkształcalności granicznej materiałów technicznych
- Wysokotemperaturowa próba rozciągania
- Badania strukturalne mechanizmów odkształcenia plastycznego
