PROJEKT ROZWOJOWY Nr N R15 0001 06/2009

„Innowacyjne rozwiązania technologiczne ochrony powierzchni łopatek wentylatorów przemysłowych„

Finansowany przez

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego

Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

ul. Ks.I.J.Skorupki 4

00-546 Warszawa

Kierownik projektu: Prof. dr hab. inż. Maria Richert

ZESPÓŁ BADAWCZY:

· Prof. dr hab. inż. Maria Richert

· Prof. dr hab. inż. Adam Mazurkiewicz

· Dr hab. inż. Jerzy Smolik

· Dr inż. Marzanna Książek

· Mgr inż. Ryszard Grzelka

Streszczenie projektu

Projekt dotyczy opracowania innowacyjnych rozwiązań technologicznych skutecznie zabezpieczających powierzchnię łopatek wentylatorów przemysłowych przed degradującym oddziaływaniem odwirowywanego medium. Ideą projektu jest wytworzenie nowej jakości powłok o cechach nanometrycznych, które będą się charakteryzować obniżonym ciężarem i lepszymi właściwościami ochronnymi w stosunku do stosowanych obecnie.

Projekt jest realizowany przez Wydział Metali Nieżelaznych Akademii Górniczo-Hutniczej przy współpracy Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB w Radomiu, Instytutu Odlewnictwa w Krakowie oraz przedsiębiorstwa przemysłowego Plasma System S.A.

Zapotrzebowanie na wentylatory do celów przemysłowych ciągle wzrasta. Wynika to ze względów ekologicznych oraz powiększającego się poziomu wymagań technologicznych w przemyśle. Trwałość i niezawodność wentylatorów, warunkująca ciągłość produkcji, jest jednym z wyznaczników ich jakości oraz wiąże się z długością czasu ich użytkowania, co wpływa na koszty procesu technologicznego. Obecnie stosowane powłoki ochronne na łopatkach wentylatorów przemysłowych są wykonywane głównie technologiami napawania. Powłoki te po kilku lub kilkunastu miesiącach muszą być regenerowane ze względu na ubytki i nieuchronne uszkodzenia powstające wskutek oddziaływania z cząstkami medium wpadającego do wirników.

W ramach projektu zostaną opracowane nowe technologie nanoszenia powłok o strukturze nanometrycznej. Wynikiem realizacji projektu będzie istotna poprawa właściwości przeciwzużyciowych powierzchni łopatek wentylatorów przepływowych przy jednoczesnym obniżeniu ciężaru łopatek oraz przedłużeniu ich żywotności.

W celu wytworzenia powłok zostaną wykorzystane następujące, zaawansowane technologie: 1) natrysk termiczny (metoda HVOF) – prowadzi się badania nad ustaleniem najkorzystniejszych parametrów procesu; 2) nanoszenie w próżni metodami PA PVD – są prowadzone badania nad optymalnym doborem parametrów procesów. Na podstawie badań wstępnych wykonanych w ramach zadania zrealizowanego w Programie Wieloletnim PW‑004, koordynowanym przez ITeE – PIB w Radomiu ustalono, że rozdrobnienie struktury zwiększa twardość warstw, a także odporność na uderzenia cząstek odwirowywanego medium. Nanometryczna struktura umożliwia osiągnięcie lepszych własności eksploatacyjnych oraz zmniejszenie grubości powłok, co pociąga za sobą obniżenie ciężaru łopatek wirnika wentylatorów. Obniżenie ciężaru łopatek wirników zmniejszy energochłonność wentylatorów, a w konsekwencji także powinno obniżyć koszty ich użytkowania. Pozytywne zmiany wynikające z efektów opracowanych technologii będą procentować wzrostem konkurencyjności wentylatorów wytwarzanych i regenerowanych w zakładach przemysłowych w Polsce. Wytworzone powłoki będą poddane kompleksowej ocenie. Najnowocześniejsze metody transmisyjnej mikroskopii elektronowej są zastosowane do badań nanometrycznej struktury warstw. Dokonuje się oceny własności wytrzymałościowych, ścieralności, jakości połączenia powłok z podłożem, a ponadto prowadzi badania odporności powłok na pękanie zmęczeniowe. Prowadzone są badania lokalnego składu chemicznego w mikroobszarach powłok oraz tworzących się faz. Uzyskane w wyniku badań dane posłużą do przeprowadzenia porównawczej oceny opracowanych powłok w stosunku do obecnie stosowanych powłok napawanych. Nowe powłoki zostaną sprawdzone w warunkach przemysłowych. W tym celu na odlane łopatki wentylatorów będą naniesione powłoki ochronne, przy zastosowaniu technologii zaproponowanych w projekcie. Tak przygotowane łopatki będą testowane w warunkach przemysłowych. Efektem weryfikacji będzie uzyskanie danych dotyczących zachowania się nowych powłok w ekstremalnie niekorzystnych warunkach przemysłowych.