Tilbake til søkeresultatene

ENERGIX-Stort program energi

Energibesparende smiprosesser

Tildelt: kr 4,1 mill.

Prosjektnummer:

217356

Prosjektperiode:

2012 - 2015

Midlene er mottatt fra:

Samarbeidsland:

I StøpSmi-prosjektet har en sett på en kombinasjon av forformings- og smiteknologier. Avanserte simuleringsprogram har blitt brukt til å definere forformen så nær den endelige formen som mulig, men likevel slik at det siste smitrinnet ville være i stand til å deformere komponenten. Det er nettopp en slik deformasjon og varmebehandling som øker de mekaniske egenskapene i smigods. Det er mulig enten å deformere hele det forformede emnet eller lokalisere deformasjon og varmebehandling der hvor høye mekaniske egenskaper er ønskelig. Dette vil redusere antall prosesstrinn og mengden av skjegg. Dette reduserer det nødvendige energibehovet, siden bare en del av komponenten blir varmebehandlet. En deformert mikrostruktur gir bedre mekaniske egenskaper, særlig i overflaten av komponenten. Den første oppgaven i prosjektet var å designe en enkel generisk komponent og fastlegge et prosessforløp for denne. Det ble gjennomført simuleringer av flytforholdene i smiverktøyet før endelig geometri på verktøyet ble bestemt. Dette ble også utgangspunktet for det støpte emnet. I denne forbindelse ble det også gjennomført størkningssimuleringer. Fysiske verktøy både for støping og smiing ble deretter tilvirket. I 2012 og 2013 ble det gjennomført flere StøpSmi-forsøk på SINTEF med de aktuelle verktøyene både med en støpelegeringen AlSi7Mg og smilegeringen 6082.50. De ferdige emnene er undersøkt nærmere med hensyn på struktur og egenskaper. En oppnådde svært gode mekaniske egenskaper, men materialet hadde dessverre begrenset duktilitet. De planlagte smiforsøkene på deler av en støpt komponent ble endret til å smi prøvestaver på grunn av praktiske håndteringsproblemer av den aktuelle komponenten i et smiforsøk. Den aktuelle komponenten var en svinghjulskåpe til en Scania lastebil. Innledende forsøk ble utført på presstøpte prøvestaver av samme materiale som i svinghjulskåpen høsten 2013. Det viste seg å bli vanskelig å gjennomføre smiforsøkene på grunn av at de presstøpte prøvestavene sprakk under smiingen. Arbeidet gikk likevel videre i 2014 med sandstøpte og lavtrykkstøpte prøvestaver. Prøvestavene ble smidd i løpet av høsten 2015 og sendt til Scania for utmattingstesting i deres prøveutstyr. Denne prøvingen er fortsatt ikke ferdig, men vil sluttføres i løpet av januar 2016. I 2014 støpte Benteler Automotive Farsund smiemner i støpelegeringen AlSi7Mg med lavtrykkstøping. Disse ble sendt til Raufoss Technology for smiing. Prosessen gikk fint og de smidde emnene gikk deretter gjennom en varmebehandling. De ble så sendt til Benteler Automotive Farsund som maskinerte prøvestaver for mekanisk prøving. Resultatene fra strekkforsøkene viste svært gode mekaniske egenskaper for denne legeringen. De gode resultatene førte til et sterkt ønske om at BAF også skulle støpe tilsvarende smiemner i legeringen AA6082.50. Det viste seg imidlertid å bli svært vanskelig for BAF å gjennomføre denne oppgaven på grunn av logistikkmessige forhold i smeltehåndteringssystemet som er knyttet opp mot støpemaskinene. Det ble derfor besluttet å benytte materiale som var støpt med prosessen Flexstreem i det videre arbeidet. Flexstreem er en horisontal kontinuerlig støpeprosess. I 2015 ble det gjennomført mekanisk prøving og metallografi på smidde kontrollarmer (FLCA - Front Lower Control Arm) der smiemnene var støpte bolter i legeringen AA6082.50. Boltene var ferdig kappede lengder av materiale som var strengstøpt ved hjelp av Flexstreem. En foretok også en sammenligning av de mekaniske egenskapene og mikrostruktur i tilsvarende kontrollarmer som var fremstilt fra ekstrudert bolt. Materialprøvingen viste at materialene hadde fått svært gode mekaniske egenskaper. Resultatene viste at materialene var likeverdige på styrke, men strukturen i de to materialene er forskjellig. Ekstrudert bolt gir en fibrig struktur, mens Flexstreem gir en struktur som vil kunne gi tilnærmet like mekaniske egenskaper i alle retninger. Under oppstarten av prosjektet fremskaffet Raufoss Technology informasjon om at energiforbruket ved produksjon av kontrollarmer var nær 4 kWh/komponent. De baserte beregningene på virkelige målinger i sitt produksjonsutstyr. Slik prosjektet ble kjørt, ble det imidlertid vanskelig å måle energiforbruket i StøpSmi-prosessen. En besluttet derfor å gjennomføre en beregning av dette. En enkel energimodell for å lage en smidd kontroll arm på 3 kg med en vanlig smiprosess viser et energiforbruk på 3,07 kWh/komponent. Dette omfatter støping av pressbolt, homogenisering av støpeblokken, ekstrudering til riktig dimensjon, smiing og varmebehandlingen av smigodset. En tilsvarende energimodell for å lage en støp-smidd kontroll arm på 3 kg viser et energiforbruk på 2,42 kWh/komponent. Dette omfatter støping av smiemnet og smiing og varmebehandling av smigodset. Dette betyr at StøpSmi prosessen vil forbruke 21,2 % mindre energi enn en vanlig smiprosess.

Smiprosess med nær-form støpt smiemne: En aktuell komponent må velges. En vil foreta nødvendige beregninger for å finne fram til den geometrien smiemnet må ha for at det skal bli utsatt for ønsket deformasjon i det siste smitrinnet for å få optimale mekan iske egenskaper. Et støpeverktøy for utstøping av smiemne og et smiverktøy må tilvirkes. Effektforbruket i de forskjellige prosesstrinnene skal måles. De første StøpSmi forsøk skal gjennomføres i september 2012 hos SINTEF. Deretter skal det gjennomføres m ekanisk prøving og studier av mikrostrukturen. I 2013 skal fokus settes på implementering av resultatene ved støping av smiemner hos FAC og smiing hos RT. Effektforbruket skal registreres også i disse bedriftsforsøkene. Det ferdige smigodset skal gjennom gå mekanisk prøving og mikrostrukturen skal vurderes. Avansert lokal varmsmiing: I midten av 2013 vil en velge ut en ny komponent der en i prosessen skal sørge for at kun spesielle områder blir deformert under smiingen. Det vil si at en må ha litt overs kuddsmateriale her. Støpeverktøyet og smiverktøyet må designes etter dette formålet. I forbindelse med arbeidet vil en benytte simuleringsverktøy både for støpeprosessen og smiprosessen. Støpeverktøyet og smiverktøyet vil bli satt i bestilling i januar 2 014 med levering i andre kvartal 2014. Verktøyene kan så settes inn i aktuelt utstyr for støping hos FAC og smiing hos RT. Effektforbruket skal registreres. Dette kan skje i andre halvår 2014 og i første halvår 2015. Måling av de mekaniske egenskapene v il bli gjennomført fortløpende i forbindelse med prøveproduksjonen og sammenlignet med resultatene fra den første prosessen. Effektforbruket skal vurderes og sammenlignes med den første prosessen. I andre halvår i 2015 vil en sammenfatte resultatene og a rbeide med sluttrapporteringen for å dokumentere energiforbruket i prosessene en har benyttet. Energiforbruket i disse prosessene skal sammenlignes med energiforbruket i dagens produksjon av smigods.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

ENERGIX-Stort program energi