Materiał narzędziowy nowej generacji na osnowie tytanu wytwarzany w szybkim procesie spiekania iskrowo-plazmowego

Tytuł projektu

Nazwa Beneficjenta/Beneficjentów

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny

Nazwa programu

Programy krajowe

Konkurs

LIDER XI

Wartość projektu

1 372 707,98 PLN

Wartość dofinansowania

1 372 707,98 PLN

Okres realizacji projektu

od 01.01.2021 r. do 01.01.2024 r.

Poznaj nasz zespół

dr hab. inż. Dariusz Garbiec

Zobacz efekt naszej pracy

Zestaw grafitowych narzędzi do spiekania płytek tnących metodą FAST/SPS zaprojektowany w ramach projektu w oparciu o modelowanie MES.

Prototyp płytki tnącej wykonany z opracowanego materiału.

Prototyp płytki skrawającej typu RNGN 1204 wykonany z opracowanego materiału.

Jaki problem rozwiązuje nasz projekt?

Celem projektu było opracowanie technologii wywarzania nowego materiału narzędziowego do wykorzystania w procesach obróbki skrawaniem. Do dziś najczęściej stosowanym materiałem narzędziowym w obróbce skrawaniem jest węglik spiekany typu WC-Co, a więc zawierający kobalt jako osnowę metaliczną. Ze względu na ograniczone zasoby tego pierwiastka oraz jego toksyczność i kancerogenność, znalezienie odpowiedniego zamiennika tego metalu w materiałach narzędziowych można zaliczyć do jednego z wyzwań stawianych inżynierii materiałowej. Była to nasza główna motywacja podjęcia badań w tym temacie. Rozwiązaniem problemu było zatem opracowanie nowego, nie zawierającego kobaltu, materiału narzędziowego, który będzie oferował co najmniej porównywalne właściwości, co konwencjonalne węgliki spiekane typu WC-Co. Zastosowanie proszków węglika wolframu (WC) i tytanu (Ti), a następnie wykorzystanie połączenia technologii wysokoenergetycznego mielenia kulowego (HEBM) i spiekania iskrowo plazmowego (FAST/SPS) umożliwiło otrzymanie bardzo twardego materiału węglikowego o jednorodnych właściwościach przewyższających referencyjne materiały konwencjonalne. Opracowany materiał poddany został również wstępnym testom eksploatacyjnym, które potwierdziły konkurencyjność opracowanego przez nas materiału.

Kto skorzysta z wyników projektu?

Głównymi podmiotami mogącymi skorzystać z wyników projektu są przedsiębiorstwa zajmujące się wytwarzaniem narzędzi do obróbki skrawaniem, głównie płytek skrawających do toczenia, oraz firmy zajmujące się tą obróbką. Potencjalne zastosowanie opracowanego materiału jest jednak znacznie szersze, co wynika z właściwości opracowanego materiału – wysokiej jednorodności, twardości oraz dobrej odporności na ścieranie w szerokim zakresie temperatury. Mając to na uwadze, potencjalnie materiał ten można wykorzystać przy produkcji końcówek narzędzi pomiarowych, części eksploatacyjnych w elementach budowy maszyn, urządzeń i przyrządów w technice kosmicznej, przemyśle zbrojeniowym, komunikacyjnym, lotniczym, elektronicznym, energetycznym, a także do produkcji sprzętu sportowego.

Co było dla nas największym wyzwaniem w realizacji projektu?

Największym wyzwaniem podczas realizacji projektu było dla nas znalezienie kompromisu pomiędzy wysoką twardością materiału, a jego odpornością na kruche pękanie. Są to dwie właściwości mechaniczne, które zwykle się wykluczają – najtwardsze materiały zwykle łatwo ulegają pękaniu, z kolei materiały dobrze znoszące obciążenia o charakterze udarowym, często posiadają niezadowalającą twardość (a co za tym idzie, najczęściej też odporność na ścieranie). Zachowanie wysokiej twardości przy jednoczesnym utrzymaniu odporności na kruche pękanie na pożądanym poziomie było wymagającym zadaniem. Prowadzone w ramach projektu prace badawcze nad nowym materiałem przyniosły oczekiwany efekt w postaci materiału węglikowego o zadowalającej relacji twardości do odporności na kruche pękanie.

Nasza rada dla innych Wnioskodawców

Bazując na naszych doświadczeniach zdobytych przy realizacji tego oraz wielu innych projektów krajowych i międzynarodowych, polecamy bardzo dobrze przemyśleć zakres badań aplikacyjnych i prac rozwojowych już na etapie koncepcyjnym planowania projektu. Rozważne podzielenie prac na poszczególne zadania o mierzalnych efektach pozwoli na sprawną realizację projektu bez obawy o zagubienie się w natłoku prowadzonych prac. W przypadku niepowodzenia w otrzymaniu finansowania swojego pomysłu zachęcamy również do nie poddawania się, ciągłego ulepszania wniosku i starania się o finansowanie w kolejnych naborach.