Widok Badanie zużycia ciernego stali przeznaczonej na matryce kuźnicze

Dr inŜ. Stanisław ZIÓŁKIEWICZ, mgr inŜ. Szymon SZKUDELSKI, dr inŜ. Beata PACHUTKO

Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań e-mail: szymon.szkudelski@inop.poznan.pl

Badanie zuŜycia ciernego stali przeznaczonej

na matryce kuźnicze

Abrasive wear tests of steel used for drop forging

die production

Streszczenie

W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań zuŜycia ciernego stali narzędziowych do pracy na gorąco prze-znaczonych na matryce kuźnicze. Badania prowadzono na zbudowanym w Instytucie Obróbki Plastycznej sta-nowisku badawczym. Istotą metody jest moŜliwość prowadzenia eksperymentu, w warunkach wyizolowanego zuŜycia ciernego w podwyŜszonych temperaturach. Warunki pracy urządzenia badawczego dopasowane są w ta-ki sposób, aby odpowiadały warunkom pracy narzędzi kuźniczych tj. wysota-kiej temperaturze, naciskom jednost-kowym wywołującym uplastycznienie stali oraz względnej prędkości pomiędzy parą trącą, zbliŜonej do prędko-ści odkształcenia wsadu w procesie kucia.

Abstract

The article presents preliminary results of abrasive wear tests on tool steels used to make drop forging dies. Tests were conducted on a testing station built at the Metal Forming Institute. The essence of the applied method was the capability of conducting the experiment in conditions of isolated abrasive wear at high temperatures. The working conditions of the testing device were adjusted so that they would correspond to the working condi-tions of forging tools, that is: high temperature, unit pressures inducing steel plastification and abrasive wear at a rate nearing the rate of charge deformation during the forging process.

Słowa kluczowe: kucie na gorąco, zuŜycie narzędzi, trwałość narzędzi

Keywords: hot forging, tool wear, tool life

1. WPROWADZENIE

W literaturze moŜna znaleźć informacje, Ŝe statystycznie 70% matryc kuźniczych zosta-je wycofana z produkcji z powodu utraty wy-miarów - wskutek zuŜycia ciernego i odkształ-cenia plastycznego, 25% w wyniku pęknięć zmęczeniowych i tylko 5% z innych powodów [1]. Wzajemne ilościowe relacje poszczegól-nych mechanizmów zuŜycia są bardzo róŜne i zaleŜą od konstrukcji oraz warunków eksplo-atacyjnych matryc, głównie ich obciąŜenia me-chanicznego. ObciąŜenie matryc posiada cha-rakter cyklicznie zmienny i stanowi kombina-cję obciąŜenia cieplnego i mechanicznego, wy-nikającego ze styku gorącego materiału ze sto-sunkowo zimnym narzędziem.

1. INTRODUCTION

The literature gives information, that sta-tistically, 70% of all drop forging dies are withdrawn from production due to loss of di-mensions as a result of abrasive wear and plas-tic deformation, 25% as a result of fatigue fai-lure, and only 5% for other reasons [1]. The mutual quantitative proportions of indivi-dual wear mechanisms are highly variable and are dependent on the structure and conditions of die exploitation, mainly their mechanical load. Die loading has a cyclically variable na-ture and is comprised of a combination of ther-mal and mechanical loads resulting from the contact of hot material with the relatively cold tool.

Szczególny wpływ na trwałość matryc ma zmienne obciąŜenie cieplne, które jest główną przyczyną powstawania pęknięć oraz zmian własności fizycznych i mechanicznych war-stwy wierzchniej narzędzi.

Do głównych czynników wpływających na trwałość matryc naleŜą [2] obciąŜenie cieplne matryc: temperatura kutego materiału i matry-cy, czas kontaktu i prędkość kucia; wielkości nacisku jednostkowego i przemieszczeń na powierzchniach styku par trących, gatunek materiału matrycy oraz wielkość masy odkuw-ki i matrycy. Występujący między odkształca-nym materiałem a narzędziem gradient tempe-ratury, wywołuje w czasie odkształcania w warstwie wierzchniej matrycy napręŜenia rozciągające, zaś po odkształcaniu - w wyniku ochładzania się wykroju - napręŜenia ściskają-ce. Materiał matrycy poddawany jest więc cy-klicznie zmiennym obciąŜeniom cieplnym i mechanicznym, które prowadzić mogą do odpuszczenia materiału narzędzia lub zmęcze-nia materiału i powstawazmęcze-nia pęknięć.

Modelowanie numeryczne obciąŜenia na-rzędzi w procesach kucia na gorąco jest trudne ze względu na złoŜoność obciąŜenia cieplno-mechanicznego. Brak moŜliwości wyodrębnie-nia poszczególnych obciąŜeń w procesach rze-czywistych uniemoŜliwia weryfikacje popraw-ności załoŜeń w modelach numerycznych. Z te-go powodu w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu podjęto prace nad opracowaniem metody i urządzenia do badania zuŜycia cier-nego narzędzi w warunkach odpowiadających procesom kucia na gorąco.

2. BUDOWA I OPIS URZĄDZENIA

Skonstruowane w ramach badań urządze-nie UB-001 do badania zuŜycia ciernego w wa-runkach odpowiadających procesom kucia na gorąco przedstawiono na rys. 1 [3]. Próbką do badań jest matryca (3). Przeciwpróbka (2) umieszczona jest wewnątrz grzanego recypien-ta (1), co zapewnia utrzymanie srecypien-tałej tempera-tury podczas badania. Przeciwpróbka (2) wci-skana jest stemplem (5) w otwór osiowy prób-ki-matrycy (3). Matryca (3) zamknięta jest po-wierzchnią boczną obracającej się tarczy (4).

Variable thermal load has a particular influ-ence on die life and is the main cause of crack formation and changes in the physical and me-chanical properties of the tool surface layer.

The main factors influencing die life are as follows [2]: thermal load on die, temperature of the forged material and die, time of contact and forging rate; the values of unit pressure and dislocations on the contact surfaces of fric-tion pairs, the material grade of the die, and the mass of the die and the forging. The tem-perature gradient present between the de-formed material and the tool induces tensile stresses in the surface layer of the die during deformation, and after deformation, compre-ssive stresses as a result of cooling of the im-pression. The material of the die is thus sub-jected to cyclically variable thermal and me-chanical loads which may lead to tempering of the tool material or fatigue failure.

Numerical modeling of tool load during hot forging processes is difficult due to the complexity of the thermo-mechanical load. A lack of a capability to distinguish individual loads during actual processes makes verifica-tion of the correctness of assumpverifica-tions in nu-merical models impossible. For this reason, work has been undertaken at the Metal For-ming Institute in Poznan to develop methods and devices for testing tool abrasive wear in conditions corresponding to those present during hot forging processes.

2. DEVICE DESIGN AND DESCRIPTION

The UB-001 device built within the frame-work of studies for abrasive wear testing in conditions corresponding to those present in hot forging processes has been presented on fig. 1 [3]. The tested sample is a die (3). The countersample (2) is placed inside a heated receptacle (1), which ensures mainte-nance of a constant temperature during testing. The countersample (2) is pushed by the stamp (5) into the axial opening of the sample die (3). The die (3) is closed off by the side surface of a rotating disc (4).

Rys. 1. Urządzenie badawcze UB-001 do badania zuŜycia ciernego:

a) widok urządzenia, b) układ pracy próbki i przeciwpróbki w rozwiązaniu zaproponowanym przez INOP; 1 – recypient, 2 – przeciwpróbka, 3 – matryca, 4 – próbka - tarcza, 5 – stempel

Fig. 1. UB-001 abrasive wear tester:

a) view of the device, b) sample and countersample system in the solution proposed by INOP; 1 - receptacle, 2 – countersample - roller, 3 – die, 4 – sample disc, 5 - stamp

Wskutek działania siły pionowej, przeciwprób-ka (2) docisprzeciwprób-kana jest do powierzchni bocznej obracającej się tarczy (4), w wyniku czego teriał przeciskany jest przez kanał boczny ma-trycy (3), powstały jako szczelina między po-wierzchnią tarczy a matrycą. Badania polegają na wyciśnięciu określonej liczby przeciwpró-bek przez specjalnie ukształtowaną matrycę, jedna po drugiej. Odkształcany materiał, wy-chodząc z otworu matrycy-próbki, znajduje się w ciągłym styku z badaną powierzchnią kanału bocznego. Zmiana geometrii powierzchni kana-łu bocznego próbki-matrycy jest przyjętym parametrem zuŜycia.

Zaproponowany test daje moŜliwość ob-serwacji zuŜycia ciernego, w którym:

• zmniejszono oddziaływanie zmęczenia cieplnego przez ograniczenie amplitudy zmian temperatury przeciwpróbki w czasie badania,

• wartość prędkości płynięcia materiału oraz nacisków jednostkowych ma przebieg okre-sowy, o wartościach zbliŜonych do warun-ków procesu kucia matrycowego.

As a result of the vertical force, the counter-sample (2) is pressed to the side surface of the rotating disc (4), as a result of which the material is pushed through the side channel of the die (3) created as a gap between the disc surface and the die. Tests are based on pre-ssing a pre-defined number of countersamples through a specially shaped die, one after an-other. The deformed material exiting the ope-ning of the sample die is in constant contact with the tested surface of the side channel. The change in the surface geometry of the side channel of the sample die is the accepted wear parameter.

The proposed test gives the capability of observing abrasive wear, in which:

• the influence of thermal fatigue has been decreased through the limitation of the tem-perature change amplitude of the counter-sample during testing,

• the material flow rate and unit pressure values have a periodical course, with values similar to those in die forging process con-ditions.

1

2

3 4

Tak zbudowany układ badawczy pozwala na obserwację zuŜycia ciernego powierzchni w podwyŜszonej temperaturze, przy wysokich naciskach jednostkowych i duŜej prędkości przemieszczanego materiału przeciwpróbki. Warunki doświadczenia są bardzo zbliŜone do warunków pracy powierzchni roboczych na-rzędzi w procesie kucia matrycowego na gorą-co.

3. OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW BADAŃ

Próbka w postaci matrycy i przeciwpróbka przedstawione zostały na rys. 2a. Przeciwprób-ką moŜe być odcinek pręta ze stali C15 o wy-miarach ø12x55mm. Matryca została wykona-na z materiału Orvar Supreme, o twardości 53 HRC.

3.1. Badanie optymalnej geometrii próbki

Dla zapewnienia jednakowego nacisku przeciwpróbki na powierzchnię próbki-matrycy zastosowano pochylenie rowka wyjściowego, jak pokazano rys. 2b. W badaniach sprawdzano wpływ kąta pochylenia rowka γ na stabilność parametrów procesu i zuŜycie powierzchni obserwacji. Do badań przyjęto trzy wartości kąta 2,5°, 5° oraz 7,5°, które tworzą wierzchnię rowka prawie równoległą do po-wierzchni bocznej tarczy.

A testing system built in such a way enables observation of surface abrasive wear at high temperatures, with high unit pressures and a high rate of countersample dislocation. The conditions of the experiment are very simi-lar to the working conditions of working tool surfaces during the hot die forging process.

3. OPTIMIZATION OF TEST PARAME-TERS

The samples, in the form of the die and the countersample, have been presented on fig. 2a. The countersample can be a segment of a rod made of C15 steel with dimensions of ø12x55mm. The die has been made from the Orvar Supreme material and has a hard-ness of 53 HRC.

3.1. Optimal sample geometry tests

In order to ensure uniform pressure of the countersample on the surface of the sample die, an inclination of the exit groove was applied as shown on fig. 2b. Tests were con-ducted to examine the influence of the angle of inclination of groove

γ

°

°

°

a) b)

Rys. 2. Próbka i przeciwpróbka do badania zuŜycia ciernego na urządzeniu badawczym UB-001;

a) 1 – przeciwpróbka ø12x55mm ze stali 15; 2 – próbka- matryca , 3 – promień matrycy, b) widok matrycy w przekroju Fig. 2. Sample and countersample for abrasive wear testing on the UB-001 tester;

a) 1 - ø12x55mm 15 steel countersample; 2 – sample die, 3 – die radius, b) die cross-section

2 3

Na rys. 3 pokazano przebieg siły tarcia w czasie badań dla podczas kształtowania w matrycy o róŜnym kącie pochylenia po-wierzchni rowka. Test realizowano przy tempe-raturze 600 °C. Dla matrycy o kącie 7,5° zaob-serwowano stały wzrost siły tarcia. Dla kątów 2,5° i 5° siła tarcia utrzymuje się na stałym poziomie wynoszącym 29 kN.

Na rys. 4 pokazano powierzchnie kanału matrycy po zakończeniu doświadczenia. Droga tarcia dla prowadzonego doświadczenia wyno-siła 5 500±200 mm. Powierzchnia obserwacji próbki o kacie 7,5° wykazuje największy sto-pień uszkodzenia, z wyraźnymi śladami nakle-jenia materiału przeciwpróbki. Dla matrycy o kącie 5° obserwuje się ślady adhezyjnego spojenia matrycy z materiałem przeciwpróbki oraz ślady plastycznego odkształcenia. Naj-mniej uszkodzoną powierzchnia jest po-wierzchnia próbki o kącie 2,5°, wykazująca początkową fazę zuŜycia adhezyjnego.

Fig. 3 shows the course of friction force over the testing duration during forming in the die for various angles of groove surface inclination. The test was conducted at a tem-perature of 600

°

°

°

°

Fig. 4 shows the die channel surfaces after the experiment was concluded. The friction path for the conducted experiment was 5 500

±

°

°

°

20 22 24 26 28 30 32 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 nr przeciwpróbki F t[ k N ] 2,5 5 7,5

Rys. 3. Wpływ kąta γ pochylenia kanału matrycy na przebieg siły tarcia Fig. 3. Influence of die channel inclination angle γ on the course of friction force

a) b) c)

Rys. 4. Powierzchnia obserwacji próbki-matrycy po przebiegu 5500±200 mm drogi tarcia; a) dla kąta 2,5°, b) dla kąta 5°, c) dla kąta 7,5°

Fig. 4. Observed surface of the sample die after a friction path of 5500±200 mm; a) for an angle of 2.5°, b) for 5°, c) for 7.5°

3.2. Badanie optymalnej temperatury prze-ciwpróbki

ZałoŜeniem prowadzonych badań było poddanie próbki-matrycy próbie zuŜycia cier-nego w temperaturze odpowiadającej tempera-turze pracy narzędzi kuźniczych w momencie styku z nagrzanym wsadem. Zgodnie z danymi literaturowymi, temperatura na powierzchni narzędzi osiąga temperaturę ok. 600-700 oC. Dla wyznaczenia optymalnej temperatury do-świadczenia przeprowadzono badania z na-grzewaniem przeciwpróbki w przedziale tem-peratur od 350 °C do 850 °C, w odstępach co 100 oC. Parametry doświadczenia, takie jak: temperatura recypient (480 °C), obroty tarczy (18 obr./min.), maksymalna siła dociskająca przeciwpróbkę do obracającej się tarczy (65 kN) były stałe dla całego zakresu badanych temperatur. W badaniach kontrolowano tempe-raturę przeciwpróbki po przejściu przez kanał boczny matrycy. Kontrola temperatury odby-wała się przy uŜyciu pirometru dwubarwnego oraz kamery termowizyjnej. Na rys. 6 przed-stawiono zmiany temperatury wyjścia materia-łu przy róŜnych temperaturach przeciwpróbek. Mierzona temperatura przeciwpróbki zawiera się w zakresie 700+100 °C, a jej wzrost następuje wskutek tarcia. Uzyskana temperatura prze-ciwpróbki jest zgodna z załoŜeniami badaw-czymi i obciąŜa matrycę w sposób stabilny. Na rys. 5a przedstawiono obraz termograficzny obszaru matrycy przed rozpoczęciem doświad-czenia, w którym temperatura wynosiła około 360 °C. Natomiast na rys. 5b przedstawiono rozkład temperatur materiału przeciwpróbki przy wyjściu z matrycy.

3.2. Optimal countersample temperature tests

One of the assumptions of the conducted tests was to subject the sample die to an abra-sive wear test at a temperature corresponding to the working temperature of forging tools at the instant of contact with the hot charge. According to data from the literature, the tem-perature at the tool surface reaches approx. 600-700 oC. To determine the optimum tem-perature of the experiment, tests with heating of the countersample in a temperature range from 350 °C to 850 °C, with 100 oC intervals, were conducted. Parameters of the experiment such as: receptacle temperature (480 °C), disc rotations (18 rpm), maximum pressure of the countersample on the rotating disc (65 kN), were constant for the entire range of tested temperatures. During tests, the temperature of the countersample was measured after it passed through the side channel of the die. Temperature measurement was conducted using a two-color pyrometer and a thermovi-sion camera. Fig. 6 presents changes in mate-rial exit temperature for various countersample temperatures. The measured countersample temperature is within the range of 700+100 °C and its increase is a result of friction. The ob-tained countersample temperature is in accor-dance with assumptions and applies load to the die in a stable manner. Fig. 5a presents a thermographic image of the die area before commencement of the experiment, in which the temperature was approximately 360 °C. Fig. 5b however, presents the distribution of counterample material temperatures at its exit from the die.

a) b)

Rys. 5. Widok ekranu kamery termowizyjnej: a) temperatura matrycy przed pracą, b) temperatura kształtowanego materiału

Fig. 5. View of thermovision camera screen: a) die temperature before operation, b) temperature of the formed material

a)

b)

c)

Rys. 6. Zmiany temperatury odkształconej przeciwpróbki po wyjściu z matrycy, dla temperatury początkowej: a) 350 °C, b) 600 °C, c) 850 °C

Fig. 6. Changes in temperature of the deformed countersample after its exit from the die, for an initial temperature of: a) 350 °C, b) 600 °C, c) 850 °C

WaŜnym elementem doświadczenia jest stabilność płynięcia materiału przeciwpróbki po powierzchni obserwacji – kanału próbki matrycy. W zaleŜności od temperatury nagrza-nia przeciwpróbki, materiał ma zróŜnicowany charakter płynięcia, co przedstawiono na rys. 7. W temperaturze 350 oC widzimy, Ŝe płyniecie materiału nie jest stabilne. Widoczne są miej-sca zatrzymania materiału i płynięcia. W do-świadczeniu obserwowano częste zrywanie się materiału i niestabilny charakter obciąŜenia. W temperaturze 800 °C od strony tarczy (rys. 7c-II) widoczny jest efekt wyrwania cząstek metalu próbki, na skutek adhezyjnego łączenia się z materiałem tarczy. W efekcie obserwuje się zakłócenia w pomiarze momentu obrotowe-go na wale tarczy.

An important part of the experiment was the stability of countersample material flow over the surface of observation – the sample die channel. Depending on the temperature to which the countersample is heated, the ma-terial has a varied nature of flow, as presented on fig. 7. At a temperature of 350 oC, it is visi-ble that material flow is not stavisi-ble. Places of material stoppage and flow are visible. During the experiment, frequent breaking of the mate-rial and an unstable nature of loading were observed. At the temperature of 800

°

Od strony matrycy Od strony tarczy 35 0 °C 60 0 °C 85 0 °C

Rys. 7. Powierzchnia przeciwpróbki odkształconej w róŜnej temperaturze w kontakcie Fig. 7. Surface of the countersample deformed at various temperatures during contact

4. BADANIA ZUśYCIA CIERNEGO W PODWYśSZONEJ TEMPERATURZE

Dla przeprowadzanego doświadczenia ustalono następujące parametry procesu: tem-peratura wewnątrz recypienta 480 oC, tempera-tura nagrzania przeciwpróbki 600 ºC, obroty tarczy 18 obr./min., siła na stemplu 65 kN.

Próbkę poddano ścieraniu na łącznej dro-dze tarcia 5300 mm. Średnia prędkość kształ-towania materiału wynosiła 115 mm/s. Pręd-kość kształtowania materiału była dwukrotnie mniejsza od prędkości liniowej tarczy, co spo-wodowane było siłami tarcia działającymi mię-dzy materiałem a narzędziami. Widok obszaru wyjścia materiału z rowka matrycy w róŜnych etapach zuŜycia przedstawiono na rys. 8. Na zdjęciach widać utlenioną powierzchnię robo-czą matrycy przy promieniu otworu. Twardość powierzchni roboczej matrycy po próbach wy-ciskania wyniosła 39 HRC, co wskazuje na jej miejscowe odpuszczenie. Aby potwierdzić po-wyŜsze przypuszczenia wykonano zgład meta-lograficzny wzdłuŜ rowka wyjściowego matry-cy i przeprowadzono badania profili mikro-twardości oraz badania mikroskopowe.

4. ABRASIVE WEAR TESTS AT HIGHER TEMPERATURES

The following process parameters were defined for the conducted experiment: tempera-ture inside of the receptacle 480 oC, counter-sample heating temperature 600 ºC, disc rota-tions 18 rpm, stamp force 65 kN.

The sample was subjected to abrasion over a total friction path of 5300 mm. The average material forming rate was 115 mm/s. The ma-terial forming rate was half that of the linear speed of the disc, which was caused by friction forces acting between the material and the tools. A view of the material exit area from the die groove during various phases of wear has been presented on fig. 8. Photos show the oxidized working surface of the die near the radius of the opening. The hardness of the die working surface after tests was 39 HRC, which indicates local tempering. In order to confirm the above suppositions, a metallographic specimen was made along the exit groove of the die, and profile micro-hardness tests and microscope observations were conducted.

a) b)

c) d)

Rys. 8. Promień na wyjściu materiału z matrycy po przejściu drogi tarcia: a) 0 mm b) 865 mm, c) 3065 mm, d) 5300 mm

Fig. 8. Radius at the material exit from the die after friction path: a) 0 mm b) 865 mm, c) 3065 mm, d) 5300 mm

a) 300 350 400 450 500 550 600 650 700 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Odległość od powierzchni [mm] T w a rd o ś ć H V 0 ,1 profil 1 profil 2 profil 3 profil 4 profil 5 profil 6 Matryca - kąt 2,5 o Orvar Supreme b)

Rys. 9. Wyniki badań profili mikrotwardości HV 0,1 na przekroju wzdłuŜnym matrycy 2,5 º; a) fotografia z zaznaczonymi miejscami wykonania profili nr 1÷6 na próbce, b) wykres zaleŜności twardości HV 0,1 od odległości od powierzchni próbki

Fig. 9. Test results of HV 0.1 profile microhardness tests on the longitudinal cross-section of the 2.5º die; a) photo with marked areas of profiles Nos. 1÷6 on sample, b) chart of the dependency of HV 0.1 hardness and distance from sample surface

1

4.1. Badania profili mikrotwardości

Pomiary mikrotwardości Vickersa HV 0,1 wg normy PN-EN ISO 6507:2007 wykonano na przekroju wzdłuŜnym próbki metalograficz-nej, którą pobrano z matrycy. Badania profili mikrotwardości przeprowadzono za pomocą twardościomierza Micromet 2104 (Wirtz-Buehler). Wyniki badań pokazano na rys. 9. Stwierdzono, Ŝe wystąpił spadek twardości materiału matrycy (w obszarach oznaczonych numerami 2, 3 i 4) do głębokości 0,3÷0,4 mm, spowodowany jej miejscowym odpuszczeniem podczas próby wyciskania taśmy stalowej.

5. PODSUMOWANIE

Opracowana metoda badania zuŜycia cier-nego w materiałów narzędziowych na matryce kuźnicze do pracy na gorąco oraz skonstru-owane w Instytucie Obróbki Plastycznej urzą-dzenie badawcze UB-001 pozwala na badanie zuŜycia ciernego materiałów w warunkach zbliŜonych do procesu kucia na gorąco. Uzy-skane wartości nacisku na powierzchnię bada-nia, temperatura oraz prędkość przemieszcze-nia się uplastycznionego materiału są zbliŜone do wartości obserwowanych w rzeczywistych procesach kucia matrycowego na prasach kor-bowych.

W ramach przeprowadzonych doświadczeń zostały dobrane optymalne parametry badań, gwarantujących stabilność przebiegu doświad-czenia. Przedstawione wyniki badań zuŜycia ciernego pozwalają na uzyskanie informacji o wartościach obciąŜenia na powierzchni na-rzędzi, wpływie oddziaływania wysokiej tem-peratury, w zaleŜności od stosowanych mate-riałów narzędziowych oraz na pozyskanie da-nych do weryfikacji modeli numeryczda-nych procesu zuŜycia ciernego, co jest dalszym ce-lem badań.

Praca zrealizowana została w ramach projektu „Kompleksowy system ekspertowy do optymalizacji trwałości narzędzi w procesach kucia”, finansowa-nego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regional-nego w ramach działania 1.3. Podziałanie 1.3.1 Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodar-ka. Projekt realizowany jest przez Politechnikę Wrocławską i Instytut Obróbki Plastycznej w Po-znaniu.

4.1. Profile microhardness tests

HV 0.1 Vickers microhardness measure-ments according to standard PN-EN ISO 6507:2007 were conducted on the longitudinal cross-section of the metallographic specimen acquired from the die. Profile microhardness tests were conducted using a Micromet 2104 (Wirtz-Buehler) hardness tester. Test results have been shown on fig. 9. A decrease in the hardness of the die material was observed (in areas marked with numbers 2, 3, and 4) up to a depth of 0.3÷0.4 mm, caused by local tempering during the steel belt pressing test.

5. CONCLUSIONS

The developed method of abrasive wear testing of tool materials for drop forging dies built at the Metal Forming Institute as the UB-001 tester, makes it possible to test abrasive wear of materials under conditions similar to those present during hot forging processes. The achieved values of pressure on the tested surface, temperature, and rate of movement of the plastified material are similar to values observed during actual die forging processes on crank presses.

Optimal testing parameters, guaranteeing stability of the experiment, were selected within the framework of conducted experiments. The presented approach to abrasive wear tes-ting makes it possible to obtain information on load values on tool surfaces and the influ-ence of high temperatures, depending on applied tool materials. It also allows acquisi-tion of data for verificaacquisi-tion of numerical mo-dels of abrasive wear, which is another goal of studies.

This work has been realized within the frame-work of the “Complete expert system for optimiza-tion of tool life in forging processes” project, financed from the European Regional Development Fund within the framework of action 1.3. Subaction 1.3.1 of the Innovative Economy Operational Pro-gram. This project is realized by the Wroclaw Uni-versity of Technology and the Metal Forming Insti-tute in Poznan.

LITERATURA/REFERENCES

[1] Heinemeyer D.: Gesenkschäden und Einflußgrößen der Standmenge. Industrie Anzeiger 100 (1978) 73. [2] INOP Poznań: Nowa generacja narzędzi kuźniczych. Poznań, 2001. Praca niepublikowana.

[3] Szkudelski S.: Metoda badania zuŜycia ciernego stali na narzędzia do pracy na gorąco. Międzynarodowa Konfe-rencja Naukowo-Techniczna Kontach, Poznań-Opalenica 2012 s. 213-223, 9 rys. bibliogr. 2 poz.