1

Rezumatul fazei 3

Lucrarea de faţă reprezintă faza 3 intitulată „Dezvoltare tehnologii optimizate de procesare prin frecare FSP pentru materiale metalice turnate din categoria aliajelor de aluminiu utilizate în aplicaţii industriale. Diseminare rezultate proiect. Demonstrator tehnologic de procesare FSP pentru mediul industrial, știinţific și academic”, a proiectului Nucleu PN 18.33.02.01 având titlul “Cercetări privind dezvoltarea de tehnologii inovative si ecologice de prelucrare a materialelor metalice turnate din categoria aliajelor de aluminiu utilizate în aplicaţii industriale, utilizând procesarea prin frecare cu element activ rotitor”. Lucrările realizate în prezenta fază a proiectului sunt structurate în 5 capitole. Primul capitol prezintă stadiul lucrărilor realizate în cadrul proiectului, fiind prezentate pe scurt activităţile realizate în cadrul fazelor I şi II, privind realizarea de soluţii constructive de unelte de procesare FSP şi testarea acestora la procesarea FSP a unor aliaje de aluminiu turnat, respectiv realizarea de programe experimentale preliminare de procesare prin frecare cu element activ rotitor pentru aliaje de aluminiu turnat. În capitolul al doilea sunt prezentate date privind conceperea programului de cercetare experimentală privind procesarea FSP a aliajelor turnate de aluminiu abordate în proiect. Sunt prezentate materialele de bază utilizate pentru procesare FSP în cadrul proiectului (aliaje turnate de aluminiu EN AW 4047, EN AW 5083 şi EN AW 7021), uneltele de procesare FSP utilizate în cadrul programelor experimentale desfăşurate în cadrul proiectului, fiind stabilit programul experimental, precum şi modul de caracterizare a probelor procesate FSP. Programul experimental al etapei curente s-a axat pe optimizarea procesării FSP în treceri multiple, în vederea dezvoltării de tehnologii de procesare FSP, precum şi continuarea programului experimental din etapa precedentă din punct de vedere al evaluării / caracterizării unor probe de material procesate, prin efectuarea de încercări mecanice (îndoire, încercări de rupere la tracţiune). Capitolul al treilea cuprinde programul experimental de procesare în vederea optimizării procesului FSP. Pornind de la rezultatele obţinute în etapa precedentă, privind procesarea în treceri multiple a aliajelor turnate de aluminiu, în această etapă se urmărește optimizarea procesării acestor materiale prin modificări / ajustări ale parametrilor de proces și a uneltelor de procesare, cu scopul îmbunătăţirii rezultatelor experimentale. Condiţii de experimentare etapa curentă:

Unelte de procesare

Faţă de etapa precedentă, s-au adus modificări uneltelor de procesare, cu scopul de a îmbunătăţi rezultatele experimentale. Spre exemplificare, unealta cu pin cilindric filetat (figura 1a) s-a proiectat și realizat în această etapă din oţel C45, tratat termic la 42-45 HRC, mărindu-se lungimea pinului cu 0,5mm. Unealta cu pin conic (figura 1b) s-a proiectat și realizat în această etapă din oţel C45, tratat termic la 42-45 HRC, cu scopul de îmbunătăţire a rezultatelor procesării FSP; s-a intervenit în primul rând asupra creşterii dimensiunilor pinului uneltei de procesare FSP (lungimea pinului, diametrul bazei şi diametrul la vârf). Aceste modificări au fost făcute cu scopul de a realiza o mai bună pătrundere a pinului în materialul de procesat și a îmbunătăţi curgerea materialului în jurul pinului.

PN 18.33.02.01- “Cercetări privind dezvoltarea de tehnologii inovative si

ecologice de prelucrare a materialelor metalice turnate din categoria aliajelor

de aluminiu utilizate în aplicaţii industriale, utilizând procesarea prin frecare cu

element activ rotitor”

2

Unealtă de procesare FSP cu pin cilindric

filetat, Oţel C45

Unealtă de procesare FSP cu pin conic ,

Oţel C45

Figura 1 Unelte de procesare FSP

Aspecte tehnologice

Pasul de 5mm între trecerile succesive, corelat cu o anumită geometrie a pinului uneltei de procesare, a condus, în etapa precedentă, la apariţia unor defecte importante în materialul procesat, vizibile în secţiune transversală prin materialul procesat. Una din cauzele apariţiei acestor defecte a fost pasul prea mare în raport cu geometria şi dimensiunile pinului uneltei de procesare. Ca urmare, în această etapă, pasul între trecerile succesive a fost redus cu 1mm, pentru a asigura o suprapunere mai mare a trecerilor succesive ale uneltei de procesare, şi prin aceasta, o mai bună amestecare a materialului procesat (în zonele de interferenţă între rândul curent şi rândul precedent). Totodată această măsură tehnologică poate reduce sau chiar evita apariţia unor defecte de tip goluri, prin asigurarea unor suprapuneri corespunzătoare de material între treceri (continuitate a materialului între trecerile succesive). De asemenea, s-a optat pentru utilizarea unei viteze de procesare mai mare decât în etapa precedentă, ca alternativă la parametrii utilizaţi în cadrul experimentelor precedente. S-a urmărit de asemenea ca procesarea FSP să se realizeze într-un interval de timp mai redus, urmărind în același timp obţinerea unor rezultate corespunzătoare din punct de vedere al caracteristicilor materialului procesat (respectarea condiţiilor privind calitatea). Tehnica de aplicare:

Din punctul de vedere al maşinii de sudare FSW s-au constatat unele deficienţe, în special în ceea ce priveşte modul de poziţionare şi fixare a materialului de procesat, dar şi din punct de vedere al dimensiunii maxime a pieselor care pot fi procesate. În cadrul prezentei etape, s-a conceput şi realizat un dispozitiv pentru poziţionare şi fixare a pieselor de procesat FSP (figura 2), care să asigure o poziţionare de precizie, prindere şi fixare sigură a materialului de procesat şi să permită procesarea unor probe de dimensiuni mai mari, inclusiv privind grosimea de material.

Figura 2 Dispozitiv de poziţionare şi fixare a materialului de procesat

3

Program experimental

Programul experimental pentru optimizarea procesării FSP în această etapă a pus accent pe procesarea în treceri multiple (în condiţiile de experimentare menţionate mai sus) a aliajului turnat de aluminiu EN AW 4047 (AlSi12), unde rezultatele obţinute în etapa precedentă nu au fost pe deplin relevante. Sunt prezentate informaţii privind materialul de procesat; caracteristici/dimensiuni ale uneltelor FSP, parametrii tehnologici utilizaţi, date privind monitorizarea procesului utilizând termografia în infraroşu, respectiv analizarea şi caracterizarea materialului procesat (analize macro și microscopice, durităţi, încercări mecanice de rupere la tracţiune). S-a realizat procesarea FSP a aliajului EN AW 4047(AlSi12) de grosime s=8mm, prin realizarea a şapte rânduri succesive, având pasul între treceri de 4mm (distanţa la care se poziţionează axa uneltei faţă de axa uneltei de pe rândul anterior). S-au utilizat unelte de procesare FSP cu pin cilindric filetat (realizată din oţel C45, tratat la cca. 42-46 HRC, respectiv cu pin conic cu patru teşituri plane (realizată din carbură sinterizată de wolfram tip P20S). Spre exemplificare, în figura 3, este prezentat aspectul macroscopic pentru aliaj de aluminiu turnat EN AW 4047, procesat prin FSP în treceri multiple, utilizând uneltele de procesare menţionate mai sus, în condiţiile de experimentare prezentate.

a) Aspectul macroscopic – procesare FSW aliaj EN AW 4047, unealtă cu pin cilindric filetat M6

b) Aspectul macroscopic – procesare FSW aliaj EN AW 4047, unealtă cu pin cu 4 teşituri

Figura 3 Aspectul macroscopic al probelor de material procesat FSP (EN AW 4047)

Analizând materialele procesate din punct de vedere al macrostructurilor (figura 3) se observă că în ambele cazuri, în zona procesată, sub influenţa uneltei FSP, nucleul este bine consolidat pentru fiecare trecere (Rând 1-Rând 7), caracteristic procesării cu element activ rotitor. Se observă în secţiune, liniile de curgere a materialului în jurul pinului uneltei de procesare.

4

Aspectul macroscopic este curat, lipsit de defecte, cu zona procesată bine delimitată și consolidată, trecerile succesive fiind bine evidenţiate. Faptul se datorează în principal reducerii pasului dintre trecerile succesive de la 5mm (experimente realizate în etapa 2 a proiectului) la 4mm (experimente realizate în etapa actuală). Ca urmare, zona procesată este mai compactă, datorită suprapunerii pe o suprafaţă mai mare a zonelor procesate la fiecare trecere. S-a realizat monitorizarea procesului FSP, din punct de vedere al temperaturilor dezvoltate în zona umărului uneltei de procesare, pentru fiecare trecere (Rând 1 - Rând 7) aferentă experimentelor realizate cu unealtă cu pin cilindric filetat, respectiv cu unealtă cu pin cu 4 teşituri, rezultând câte un grafic de temperatură pentru fiecare rând procesat. Spre exemplificare, evoluţia temperaturilor în timpul procesării FSP (pentru câte un rând procesat, aferent fiecăruia dintre experimentele menţionate), este prezentată în figura 4.

a) procesare FSP (unealtă cu pin cilindric filetat) b) procesare FSP (unealtă cu pin cu 4 teşituri) Figura 4 Evoluţia temperaturii la procesarea FSP a EN AW 4047, cu unelte de procesare diferite

Analiza evoluţiei temperaturii (pentru fiecare rând procesat FSP) la experimentele de procesare a aliajului turnat EN AW 4047 (AlSi12) a relevat următoarele aspecte: - la utilizarea pinului cilindric filetat M6, valoarea maximă a temperaturilor înregistrate s-a

situat în intervalul 540–580°C, temperaturile medii având valori între 450-500°C. Media valorilor de temperatură a rândurilor procesate cu această unealtă este de 4710C.

- la utilizarea pinului conic cu patru teșituri, valoarea maximă a temperaturilor înregistrate s-a situat în intevalul 390–480°C; temperaturile medii având valori 320-440°C. Media valorilor de temperatură a rândurilor procesate este de 3930C.

Temperatura medie de proces cea mai mică (320°C) s-a înregistrat la utilizarea uneltei cu pin conic cu patru teșituri plane. Faptul se datorează soluţiei constructive a pinului, muchiile acestuia acţionând și ca o sculă așchietoare (se realizează dislocarea mai ușoară a materialului de procesat, reducerea forţelor de frecare și prin acestea scăderea temperaturii de proces); Analizele microscopice efectuate pentru epruvetele prelevate din materialele procesate, au arătat că în zona procesată FSP apare o finisare a granulaţiei, rezultând o structură mai omogenă faţă de materialul de bază (Figura 5).

MB Zona procesată

Figura 5 Analiza microstructurală – MB şi zona procesată.1 și proba 1.2 ( Experimentul 1)

5

Duritate HV1 - FSW - AlSi12 - Exp 1 - P 1.2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Pas [mm]

HV

1

Duritate HV1 - FSW - AlSi12 - Exp 1 - P2.1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Pas [mm]

HV

1

Analiza microstructurilor s-a realizat pentru fiecare experiment, pentru rândurile procesate. S-a constatat că aspectul microstructurii este similar pentru fiecare rând din zona procesată. Măsurătorile de duritate HV1 au fost realizate conform schiţei din figura 6, pe orizontală, pe o linie situată la 2,5mm sub suprafaţa superioară a materialului de procesat. Distanţa între punctele de măsurare a fost de 2mm, măsurătorile fiind realizate de la stânga la dreapta.

Figura 6 - Schiţă de măsurare a durităţilor

Graficele cu valorile durităţilor în secţiune transversală pentru procesarea FSP a aliajului EN AW 4047 utilizând unealtă cu pin cilindric filetat, respectiv unealtă cu pin cu 4 teşituri, sunt prezentate în figura 7.

a) Grafic de variaţie a durităţii – procesare EN AW 4047 (unealtă cu pin cilindric filetat)

b) Grafic de variaţie a durităţii – procesare EN AW 4047 (unealtă cu pin cu 4 teşituri) Figura 7 Grafice cu repartiţia durităţilor în secţiune transversală

Analiza valorilor măsurate ale durităţilor arată că pe materialul de bază s-au măsurat durităţi în

intervalul 78-117 HV1, valoarea medie fiind ∼95 HV1. La utilizarea pinului cilindric filetat,

valoarea medie a durităţilor în zona procesată a fost de ∼59HV1, reprezentând ∼62% din duritatea MB. Duritatea maximă a zonei procesate utilizând unealta cu pin cilindric filetat a fost 72 HV1. La utilizarea uneltei cu pin cu patru teşituri, valoarea durităţii medii în zona procesată a

fost ∼62 HV1, reprezentând ∼ 65,2% din duritatea MB. Pentru realizarea de încercări mecanice de rupere la tracţiune s-au prelevat epruvete din materialul de bază, respectiv din zona procesată (perpendicular pe direcţia de procesare,

6

respectiv longitudinal, în lungul direcţiei de procesare). Rezistenţa la rupere la tracţiune a fost Rm= 180N/mm2 pentru materialul de bază aliaj EN AW 4047(AlSi12) turnat. Pentru epruvetele prelevate (în secţiune transversală) din materialul procesat, valorile au fost Rm1.1= 166N/mm2 (utilizare unealtă cu pin cilindric filetat) şi Rm2.1= 181N/mm2 (utilizare unealtă cu pin cu 4 teşituri). Pentru epruvetele prelevate (în direcţie longitudinală) din materialul procesat, valorile au fost RmL1.1= 171N/mm2 (utilizare unealtă cu pin cilindric filetat) şi RmL.2.1= 187N/mm2 (utilizare unealtă cu pin cu 4 teşituri).Se poate observa că valorile rezistenţei la rupere sunt mai

mari cu ∼3% la epruvetele prelevate longitudinal, pe direcţia de procesare, comparativ cu cele prelevate transversal pe direcţie de procesare. De asemenea, la utilizarea uneltei cu pin cu patru teșituri plane, valorile Rm sunt mai mari decât la utilizarea uneltei cu pin cilindric filetat, atât la compararea Rm pentru epruvetele prelevate transversal, cât și pentru epruvetele prelevate în direcţie longitudinală. Partea de program experimental privind evaluarea materialelor procesate, a continuat cu evaluarea unor probe de material procesat în treceri multiple (obţinute în etapa precedentă), din punct de vedere al încercărilor mecanice de îndoire şi rupere la tracţiune, pe epruvete prelevate pe direcţie transversală (perpendicular pe direcţia de procesare) şi pe direcţie longitudinală (în lungul direcţiei de procesare). S-au analizat probe de materiale procesate în treceri multiple de la cinci experimente de procesare FSP (prezentate în Tabelul 1) a aliajelor EN AW 4047 (Exp.3), EN AW 5083 (Exp.4 şi Exp.5) şi EN AW 7021 ( Exp.8 şi Exp. 9).

Tabelul 1 – Date program experimental (continuare faza 2) –pt. evaluare materiale procesate

Materiale de bază - aliaje Al turnat

unealta procesare / material unealtă Nr. treceri (rânduri)

Nr. exp. analizat

EN AW 4047 (8mm) cu pin conic neted / carbură P20S 5 3

cu pin cilindric filetat M6 / oţelX38CrMoV5 5 4 EN AW 5083 (8mm)

cu pin cu 4 teşituri plane / carbură P20S 5 5

cu pin cu 4 teşituri plane / carbură P20S 5 8 EN AW 7021 (10mm)

cu pin conic neted / carbură P20S 5 9

Evaluarea acestor probe din punct de vedere macro şi microstructural, al temperaturilor de proces şi al durităţilor a fost realizată şi prezentată în etapa precedentă a proiectului. Au fost prelevate epruvete din materialul de bază, respectiv din zona procesată (longitudinal şi transversal faţă de direcţia de procesare) pentru realizarea, în etapa curentă, de încercări mecanice de rupere la tracţiune. Datorită dimensiunilor limitate ale zonei procesate prelucrate

(Lxlxh∼220x30x4mm), s-au prelevat epruvete de dimensiuni reduse pentru încercare la tracţiune

(lungime totală eptuvetă ∼50mm; lungime zonă calibrată ∼10mm; lăţime zonă calibrată a=

5mm; grosime zonă calibrată b∼4mm.) Pentru EN AW 4047 turnat, rezistenţa la rupere a materialului de bază (MB) este RmMB= 200N/mm2. iar epruvetele prelevate din materialul procesat (MP), utilizând o unealtă cu pin

conic din carbură P20S, s-au rupt la RmMP= 195-200N/mm2, observându-se că RmMP≅RmMP. Alungirea la rupere a epruvetelor prelevate pe direcţie transversală faţă de direcţia de

procesare, a avut valori aproximativ egale cu ale materialului de bază (∼6%). La epruvetele prelevate longitudinal, pe direcţia de procesare, alungirea la rupere a avut valori semnificativ

mai mari (∼15-20%).

7

Pentru EN AW 5083 turnat, rezistenţa la rupere a materialului de bază (MB) este RmMB= 255 N/mm2, iar epruvetele prelevate din materialul procesat (MP) s-au rupt la RmMP=245 N/mm2 (epruvetă prelevată pe direcţie transversală) și RmMP=255 N/mm2 (epruvetă prelevată pe direcţie longitudinală). Se observă că rezistenţele la rupere au valori sensibil apropiate de cele

ale MB, cu ∼5% mai mici la epruvetele prelevate transversal pe direcţia de procesare. Alungirile la rupere pe direcţie longitudinală au avut valori uşor mai mari (12%), comparativ cu ale materialului de bază (10%). Încercarea la îndoire a epruvetelor prelevate din materialul de bază și din materialele procesate (pe direcţie longitudinală și transversală faţă de direcţia de procesare) a arătat faptul că ruperea

MB s-a produs la un unghi de îndoire mic (α=460), fapt specific materialelor turnate. Ruperea în

materialele procesate s-a produs la un unghi de îndoire α=740 (pe direcţie longitudinală), pe direcţie transversală unghiul de îndoire la care apare ruperea fiind similar cu cazul îndoirii MB. Pentru EN AW 7021 turnat, rezistenţa la rupere a materialului de bază (MB) este RmMB= 280 N/mm2, epruvetele prelevate din materialul procesat s-au rupt la RmMP= 280 N/mm2 (pentru epruvete prelevate transversal pe direcţia de procesare) și RmMP=300 N/mm2 (pentru epruvetele prelevate longitudinal, pe direcţia de procesare).

Valoarea alungirii la rupere a probei prelevate transversal pe direcţia de procesare este ∼2,5-3,0%, foarte apropiată de valoarea alungirii materialului de bază. La proba prelevată pe direcţia

de procesare, valoarea alungirii la rupere a fost de ∼4%.

Încercarea la îndoire a epruvetelor prelevate din materialul de bază și din materialele procesate (pe direcţie longitudinală și transversală faţă de direcţia de procesare) a arătat faptul că ruperea

MB s-a produs la un unghi de îndoire α ∼480. Epruveta prelevată transversal (din proba realizată

utilizând unealta cu pin cu 4 teșituri) s-a rupt la un unghi de îndoire α=310 (apropiat de unghiul de rupere al MB),iar epruveta prelevată longitudinal, de-a lungul direcţiei de procesare s-a rupt

la un unghi de îndoire α= 1270. Epruveta prelevată din proba realizată utilizând o unealtă cu pin conic s-a îndoit la 1800 fără a se fisura sau rupe, arătând un grad de deformabilitate maximă. Unul dintre obiectivele importante ale proiectului l-a constituit stabilirea prin experiment a unor tehnologii optimizate de procesare FSP, care să permită obţinerea unor zone procesate omogene, fără defecte și cu caracteristici de material bine definite. În cadrul proiectului au fost elaborate tehnologii optimizate atât pentru procesarea într-o singură trecere, cât și pentru procesarea în treceri multiple, pentru cele trei tipuri de aliaje turnate de aluminiu, utilizând turaţia uneltei de procesare n= 1450 rot/min şi viteza de procesare de 100-200mm/min, datele specifice acestora fiind prezentate în tabelul 2.

Tabelul 2 Date specifice tehnologii de procesare pentru aliaje turnate de aluminiu Procesarea într-o singură trecere

1.1 EN AW 4047 (AlSi12)

1.2 EN AW 4047 (AlSi12)

1.1. Utilizare Unealtă cu pin cilindric filetat M6; v=100 mm/min; temperatura de proces efectiv T≈ 500oC

1.2. Variantă de tehnologie similară cu cea anterioara, cu deosebirea că viteza de procesare este v2=200 mm/min. Utilizarea acestei tehnologii FSP se recomanda în cazurile ce necesita o productivitate ridicată, chiar dacă anumite caracteristici mecanice sunt inferioare comparativ cu cazul 1.1

8

1.3 EN AW 4047 (AlSi12)

2 EN AW 5083

1.3 şi 2 - Utilizare unealtă cu pin conic cu patru teșituri plane, temperatura de proces T≈ 400oC

3 EN AW 7021

3- Utilizare unealtă cu pin cilindric filetat M6; temperatura medie de proces efectiv T≈ 430

oC.

Procesarea in treceri multiple

4.1 EN AW 4047

4.2 EN AW 4047

Utilizare unealtă cu pin cilindric filetat M6; pasul între treceri succesive p=4,0mm, temperatura de proces efectiv T≈ 470oC

Utilizare unealtă cu pin cu patru teșituri, pasul între treceri p=4,0mm, temperatura medie de proces efectiv T≈380oC

5

EN AW 5083

Utilizare unealtă cu pin conic cu patru teșituri plane, pasul între treceri succesive p=4,0mm;temperatura medie de proces efectiv T ≈ 300-320

oC.

În strânsă corelare cu cerinţele specifice fiecărei aplicaţii, se va alege tehnologia de proces adecvată (tehnologia care corespunde cel mai bine cerinţelor concrete). În capitolul patru sunt prezentate date privind diseminarea de informaţii legate de proiect, conform acţiunilor din planul de diseminare şi valorificare a rezultatelor obţinute în cadrul proiectului. În cadrul acestei faze a proiectului activităţile de diseminare au vizat: D1 - Pagina web a proiectului - accesibilă la www. isim.ro, rubrica cercetare, proiecte Nucleu ale ISIM Timişoara http://www.isim.ro/nucleu18-33/18330102/index.htm, a fost actualizată cu informaţii specifice fazei 3. Astfel s-a continuat prima acţiune din planul de diseminare şi valorificare a rezultatelor obţinute în cadrul proiectului, care are ca scop cunoaşterea activităţilor şi a rezultatelor obţinute. În figura 8 sunt prezentate print screen-uri privind website-ul proiectului. Pe website sunt prezentate informaţii privind titlul proiectului, perioada de desfăşurare, stadiul realizării proiectului, obiectivele propuse, etapele de lucru şi rezultatele obţinute în cadrul fiecareia, precum şi date de contact. Informaţiile de pe website au fost actualizate pe parcursul desfăşurării proiectului astfel încât la finalizarea fiecarei etape rezultatele obţinute au fost făcute publice prin rapoartele de activitate.

9

Figura 8 Prin screen-uri privind website-ul proiectului

D2. Articole în publicaţii de specialitate şi/sau lucrări prezentate la manifestări ştiinţifice

Scopul celei de a doua acţiuni din planul de diseminare şi valorificare a rezultatelor este prezentarea rezultatelor obţinute în cadrul proiectului, în articole în publicaţii de specialitate şi/sau lucrări prezentate la manifestări ştiinţifice, cu scopul cunoaşterii procedeeului FSP în mediul ştiinţific, academic şi industrial, deschiderii de noi oportunităţi de colaborare, precum şi creşterii vizibilităţii la nivel naţional şi internaţional a activităţii de cercetare derulate. Au fost elaborate şi publicate două lucrări ştiinţifice: � L.N Boţilă, R. Cojocaru și C. Ciucă - “Comportarea la procesarea prin frecare cu element activ

rotitor FSP a aliajului de aluminiu turnat EN AW 4047”, publicată în Revista Welding and Material Testing / Sudarea și Încercarea Materialelor, An XXVII, Nr.1/2018, pag. 19-24, ISBN 1453-0392, revista acreditată CNCSIS B+, inclusă în baze de date internaţionale: CSA-Metadex (SUA), CSA -Technology Research Database (SUA), Weldasearch (UK) şi în cataloage internaţionale de rezumate: Welding Abstracts (UK) şi IIS-Data (Italia).

� L.N. Boţilă, R. Cojocaru și C. Ciucă - “Procesarea prin frecare cu element activ rotitor FSP a aliajului de aluminiu turnat EN AW 5083”, publicată în Revista Nonconventional Technologies Review /Tehnologii Neconvenţionale, Vol.XXII, Nr.3/2018, pag. 38-44 Print: ISSN 2359 – 8646; ISSN-L 2359 – 8646; On-line: ISSN 2359 – 8654; ISSN-L 2359 – 8646, revista acreditată CNCSIS B+, indexată Copernicus, ProQuest, EBSCO Host, Google Academic (expusă la A 19-a Conferinţă Internaţională de Tehnologii Neconvenţionale ICNcT 2018, 4-6 Octombrie 2018, Timișoara).

D3. Materiale de promovare În cadrul acestei etape a proiectului s-au realizat materiale de promovare (figura 9): a) promovare proiect PN 18 33 02 01 în broșura ISIM; b) fişă a proiectului în limba engleză (tip poster) pentru prezentare la Târgul Internaţional ZR-

BizNet Zrenjanin, 20-22.09.2018, Republica Serbia; c) fişă a proiectului în limba engleză (tip poster) pentru broşura ISIM dedicata Conferinţei

Internaţionale TIMA 2018, 01-02.11.2018, Timişoara; d) poster privind procesarea prin frecare cu element activ rotitor a aliajului EN AW 5083 turnat; e) poster tip roll-up de promovare a proiectului și a rezultatelor obţinute.

10

a) b) c) d) e

Figura 9 – Materiale de promovare proiect si rezultate D4. Participare la târguri/expoziţii, saloane ale cercetării, workshopuri - După finalizarea fazei II și pe parcursul fazei curente, proiectul Nucleu PN 18.33.02.01 a fost promovat prin intermediul materialelor de promovare realizate în cadrul proiectului, la următoarele evenimente tehnico-ştiinţifice la care ISIM Timişoara a participat (figura 10): a) Salonul International de Invenţii Traian Vuia Timisoara 13-15.06.2018 (pagina proiect inclusă

în broşura ISIM, distribuită vizitatorilor standului ISIM; mostre probe procesate FSP, aliaje Al) b) Târgul Internaţional ZR-BizNet Zrenjanin, 20-22.09.2018, Republica Serbia (pagina proiect în

broşura ISIM, distribuită la târrg; fişa proiect în limba engleză -tip poster) c) Conferinţa Internaţională ICNcT 2018, 4-6.10. 2018 (pagina proiect în broşura ISIM,

distribuită la conferinţă) d) Conferinţa Internaţională TIMA 2018 Innovative technologies for joining advanced materials,

1-2 noiembrie 2018, Timișoara (pagina proiect în broşura ISIM, distribuită la conferinţă, mostre materiale procesate, prezentate la sediul ISIM)

a) b)

c) d)

Figura 10 Participare la saloane de invenţii, târguri, conferinţe internaţionale D5. Demonstrator tehnologic

Demonstratorul tehnologic (constituit din mașina de sudare FSW, dispozitivele conexe necesare aplicării procesării FSP, împreună cu tehnicile de monitorizare a procesului FSP), are rol de

11

prezentare a procedeului FSP, a rezultatelor obţinute și de demonstrare a functionalităţii şi utilităţii pentru implementarea procedeului de procesare prin frecare cu element activ rotitor FSP în activităţi industriale la agenţi economici, pe de o parte, şi, pe de altă parte, pentru cunoaşterea de către studenţi şi specialişti din mediul ştiinţific şi academic, a procedeului, a tehnicii disponibile şi a potenţialului oferit de aplicarea procedeului. Posibilitatea efectuării de demonstraţii practice la sediul ISIM poate contribui la cunoaşterea noii tehnici de procesare prin frecare în mediul industrial, ştiinţific şi academic, precum și la posibilitatea de identificare de aplicaţii industriale concrete. Au fost realizate demonstraţii practice pentru doctoranzi de la Universitatea Politehnica din Bucureşti (cu tematica de doctorat în domeniul FSW); studenţi an IV de la Facultatea de Mecanică, Universitatea Politehnica Timişoara (cu tematici de proiecte de licenta in domeniul FSW); precum si participanţi din industrie şi mediul academic, prezenti la Conferinţa TIMA 2018 De asemenea, cu ocazia vizitei la ISIM Timișoara în data de 08.11.2018, ministrul cercetării dl. Nicolae Hurduc, a vizitat Laboratorul de prelucrări prin frecare cu element activ rotitor, unde au fost prezentate cele două echipamente de sudare prin frecare cu element activ rotitor (FSW) aflate la ISIM, precum şi aplicaţii în domeniu. S-a realizat și o demonstraţie practică de aplicare a procedeului ecologic de procesare prin frecare cu element activ rotitor FSP și au fost prezentate mostre de aliaje turnate de aluminiu procesate în treceri multiple. D6. Cerere de brevet de invenţie

În cadrul proiectului s-a elaborat documentaţia şi s-a depus la OSIM cererea de brevet de invenţie „Metodă de monitorizare a procesului de sudare prin frecare cu element activ rotitor” (înregistrată la OSIM Bucureşti cu nr. înregistrare A 60369/ 24.05.2018), autori Cojocaru Radu, Verbiţchi Victor, Boţilă Lia-Nicoleta, Cristian Ciucă . În capitolul cinci sunt prezentate concluziile rezultate în urma finalizării activităţilor desfăşurate în cadrul acestei etape a proiectului: ▪ Procesarea prin frecare cu element activ rotitor FSP este un procedeu actual de prelucrare a

suprafeţelor, care poate aduce contribuţii semnificative în domeniul important, în plină dezvoltare pe plan internaţional, al ingineriei suprafeţelor.

▪ Comparativ cu alte procedee deja consacrate, procesarea FSP este un procedeu pur mecanic, care se desfăşoară la aprox. 70-80% din temperatura de topire a materialelor de procesat.

▪ Prezenta etapă a proiectului a oferit informaţii importante privind modificări ale caracteristicilor generale ale materialelor abordate – aliaje de aluminiu turnate, în zonele procesate: o finisarea considerabilă a grăunţilor, dovedite prin analizele la nivel microstructural,

omogenizarea materialului de bază prin procesare . o diminuarea sau chiar eliminarea unor defecte de turnare (ex. pori, goluri de material).

▪ Evaluările realizate prin încercări de laborator pe materialele procesate FSP, au fundamentat câteva concluzii importante privind efectele aplicării noului procedeu inovativ: o la toate materialele procesate (aliaje turnate de aluminiu EN AW 4047, EN AW 5083 şi

EN AW 7021) s-a produs o îmbunătăţire considerabilă a gradului de deformabilitate. Cel mai relevant rezultat s-a obţinut la aliajul turnat EN AW 4047, la care, prin

12

procesare FSP, s-a obţinut un grad de deformabilitate maxim, în condiţiile în care

materialul de bază, la proba de îndoire, se rupe la un unghi de ∼12-150. o în funcţie de materialul procesat, s-a obţinut o creştere a alungirii la rupere (la

tracţiune) pe direcţia de procesare, după caz, cu ∼4-25%. Creşterea cea mai semnificativă a alungirii s-a produs la aliajul EN AW 4047. Transversal pe direcţia de procesare, alungirile au avut valori apropiate cu ale materialelor de bază, în toate cele trei cazuri.

o În funcţie de materialul procesat şi de parametrii tehnologici de proces utilizaţi, s-au înregistrat creşteri ale durităţilor în zonele procesate, cu valori de până la 5%.

▪ S-au elaborat 8 tehnologii optimizate de procesare FSP, realizate într-o trecere, respectiv în treceri multiple, succesive, pentru cele trei aliaje de aluminiu turnat abordate în proiect.

▪ Tehnica de experimentare şi tehnologiile optimizate realizate în cadrul proiectului sunt utilizate cu rol de demonstrator în cadrul Laboratorului de prelucrări prin frecare cu element activ rotitor, de la ISIM Timişoara.

Rezultate, stadiul realizării obiectivului fazei, concluzii şi propuneri pentru continuarea

proiectului (se vor preciza stadiul de implementare a proiectului, gradul de indeplinire a obiectivului cu referire la tintele stabilite si indicatorii asociati pentru monitorizare si evaluare).

Stadiul de implementare a proiectului: s-a finalizat a treia etapă a proiectului „Dezvoltare tehnologii optimizate de procesare prin frecare FSP pentru materiale metalice turnate din categoria aliajelor de aluminiu utilizate în aplicaţii industriale. Diseminare rezultate proiect. Demonstrator tehnologic de procesare FSP pentru mediul industrial, știinţific și academic”. Concluziile în urma desfăşurării acestei faze au fost prezentate pe larg, mai sus, în capitulul cinci. Rezultatele concrete obţinute în această fază a proiectului, care corespund rezultatelor preconizate (de la pct.2 și 4 din prezentul raport) constau în:

• documentaţie de execuţie pentru unelte de procesare şi dispozitiv de poziţionare/fixare materiale de procesat (R2)

• date tehnice program experimental privind procesarea FSP a diferite aliaje turnate de aluminiu (R4)

• stabilire parametri tehnologici de proces pentru procesare FSP aliaje turnate de aluminiu (R5)

• raport de analize, încercări şi evaluări (R6)

• specificaţii tehnologice pentru procesare prin frecare cu element activ rotitor (R7)

• tehnologii de procesare FSP pentru diferite materiale metalice (R9)

• diseminarea rezultatelor proiectului – update pagina web a proiectului, lucrare ştiinţifică, materiale de promovare proiect la târguri/expoziţii, saloane ale cercetării, workshopuri (R10)

• demonstrator tehnologic pentru cunoaşterea tehnicii de procesare prin frecare cu element activ rotitor în mediul industrial, ştiinţific şi academic - demonstrare practică la ISIM (R11)

• raport de cercetare (R12)

• raport de activitate al etapei (R13) Rezultatele obţinute sunt în concordanţă cu obiectivele proiectului, prezentate în raportul de activitate.

Responsabil proiect, Ing. Boţilă Lia-Nicoleta