INSTYTUT WYSOKICH CIŚNIEŃ POLSKIEJ AKADEMII NAUK "UNIPRESS"

INSTITUTE OF HIGH PRESSURE PHYSICS OF THE POLISH ACADEMY OF SCIENCES "UNIPRESS"

laboratorium plastyczności pod wysokim ciśnieniem

laboratory of plastic deformation under high pressure

 

  • Historia

Historia rozwoju wyciskania hydrostatycznego (HE) w Polsce

 

1973 – W. Pachla, L. Styczyński w IWC PAN – rozpoczęte prace nad technologią HE.

 

1978 - W. Pachla, L. Styczyński bronią na Politechnice Warszawskiej rozprawy doktorskiej, nt. „Aktywowane cieplnie zmiany strukturalne w procesie wyciskania hydrostatycznego” (promotor Prof. dr hab. Stefan Wojciechowski).

 

Od 1984 – produkcja wielordzeniowych drutów lutowniczych; powstaje firma w Cynel-Unipress.

 

1986 - 1994 – produkcja cienkich drutów do termo-kompresji dla TEWA, Warszawa (w IWC PAN).

 

1988 - 1989 – produkcja prętów bimetalicznych do regeneracji panewek dla ZNTK, Bydgoszcz (w IWC PAN).

 

Od 1989 – produkcja grubościennych rurek kapilarnych (w IWC PAN).

 

W latach 1993-1997 - produkcja grubościennych rurek kapilarnych w STPoland dla Hutmenu, Wrocław i na export.

 

Od 1986 – prace IWC PAN nad technologią HE w podwyższonych temperaturach.

 

1988 – powstaje firma Hydron-Unipress produkująca urządzenia w oparciu o technologię HE, producent, m.in. pras do HE.

 

1989 – prototypowa seria cienkościennych rurek Al do chłodnic.

 

1989 - 1990 – produkcja cienkościennych rurek Cu dla Ponaru, Żywiec

 

1990 – wytworzenie wysokotemperaturowych taśm nadprzewodzących na bazie BSCCO.

 

1994 – produkcja rurek i prętów kształtowych z mosiądzu dla FONICA

 

1996 – profile z mosiądzu do zawiasów okularów.

 

2002 – wytworzenie drutów nadprzewodzących ex-situ i in-situ na bazie MgB2.

 

Pierwsza dekada XXI wieku - dzięki kontynuacji badań w IWC PAN oraz zastosowaniu HE jako metody ‘dużych odkształceń plastycznych’ (SPD) wykazano konkurencyjność technologii HE dla materiałów specyficznych (kruchych, twardych, ‘lepkich’ do narzędzi, o złożonych kształtach i geometrii, małych wymiarach, itp.). Zostało to wielokrotnie potwierdzone w kolejnych latach.

 

Od 2003 – ścisła współpraca pomiędzy IWC PAN i WIM PW w dziedzinie wytwarzania struktur ultradrobnoziarnistych i nanometrycznych w metalach i stopach oraz konsolidowania proszków i ich kompozytów.

 

Lata 2003 – obecnie – w IWC PAN powstają nowoczesne prasy do HE pokrywające duży zakres dostępnych ciśnień roboczych (do 2.5GPa) oraz możliwych do wytworzenia produktów (od średnic ~35mm do <1mm).

 

Lata 2007 – 2008 – Laboratorium Plastyczności pod Wysokim Ciśnieniem zostaje gruntownie zmodernizowane w ramach projektu WKP_1/1.4.3/2/2005/68/187/374/2007/U – Sektorowy Program Operacyjny – Wzrost konkurencyjności przedsiębiorstw, lata 2004-2006, Priorytet 1.4. Wzmocnienie współpracy między sferą badawczo-rozwojową a gospodarką, sfinansowane z publicznych środków wspólnotowych pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego oraz publicznych środków krajowych pochodzących ze środków budżetowych państwa.

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Historia rozwoju wyciskania hydrostatycznego (HE) na świecie

 

1893 – patent Robertson – idea.

 

Lata 50 i 60 XX wieku – P. W. Bridgman (USA) – prace teoretyczne i doświadczalne.

 

1964 – aktywowana ciśnieniowo plastyczność metali (P. W. Bridgman wydaje 7-tomową monografie, Harward University Press).

 

Równoległe prace teoretyczne i doświadczalne – H. Li. Pugh, National Engineering Lab., Glasgow, W. Brytania.

 

Lata 60 i 70 XX wieku – Western Electric Company (USA), ASEA (Szwecja), Kobe Steel (Japonia) – pierwsze zastosowania przemysłowe technologii HE.

 

Od 1972 - prasy do HE budowane przez – ASEA (Szwecja), Kobe Steel Ltd. (Japonia), Sumitomo Heavy Machineries (Japonia).

 

Połowa lat 70-tych XX wieku – Kobe Steel (Japonia) - pierwsze HE w temperaturach podwyższonych (stopy Cu, Al i stale).

 

N.V.Lips BV (Holandia) – pierwsze produkty – rury Cu na prasach Quintus, ASEA.

 

Od 1985 - HE można nazywać technologią przemysłową (rury z Cu i stopów Al), druty Al platerowane Cu, cienkie druty z metali szlachetnych, nadprzewodniki NbTi, kolimatory (plastry miodu), bimetale Cu-Al.

 

Lata 80 i 90 XX wieku – modyfikacje i odmiany HE – Extrolling, Conforming – próby pozbycia się ‘nieciągłości’ produkcji.

 

Fabryki używające technologię HE – ASEA (Szwecja), Hitachi Cable Ltd. (Japonia), National Standard (Anglia), Sumitomo Light Metals Ltd. (Japonia), N.V.Lips (Holandia) - na gorąco (rury Cu z R=500), HME (Holandia) – do ok. 1993.

 

Ostatnia dekada XX wieku – znaczne ograniczenie zastosowania przemysłowego HE; Główny powód: konkurencyjność metod ciągłych w dużych objętościach.

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Kamienie milowe w rozwoju Laboratorium Plastyczności pod Wysokim Ciśnieniem

 

1972 - Powstaje Unipress (IWC PAN).

 

1974 - Prekursorskie prace w dziedzinie wyciskania hydrostatycznego.

 

1978 – Rozwinięcie w Polsce wysokociśnieniowych metod przeróbki plastycznej (metody wyciskania hydrostatycznego) - nagroda Sekretarza Naukowego PAN.

 

1984 - Opracowanie technologii i zbudowanie urządzenia do wyciskania hydrostatycznego ultra-cienkich drutów wyciskanych ze szpuli;

 

Opracowanie technologii wyciskania wielordzeniowych drutów z lutów miękkich na bazie stopu Sn-Pb;

 

Powstaje Cynel-Unipress sp. z o.o., pierwsze przedsiębiorstwo wdrażające nowoczesne technologie Unipressu – produkcję drutów cynowych dla elektroniki.

 

1988 - Powstaje Hydron-Unipress sp. z o.o. - przedsiębiorstwo wdrażające nowoczesne technologie wysokociśnieniowe Unipressu - aparatura wysokociśnieniowa do przeróbki plastycznej;

 

Opracowanie technologii wytwarzania drutów do regeneracji panewek lokomotyw spalinowych metodą wyciskania hydrostatycznego - wyróżnienie Naczelnej Organizacji Technicznej (NOT) za wybitne osiągnięcia techniki.

 

1989 - Zaprojektowanie i zbudowanie prasy 65mm do wyciskania hydrostatycznego na gorąco i opracowanie technologii wyciskania na gorąco miedzi i stopów miedzi.

 

1991 – Wytworzenie pierwszej polskiej taśmy z nadprzewodnika wysokotemperaturowego na bazie BSCCO.

 

1998 - Wyprodukowanie pierwszych w Polsce wysokotemperaturowych placków (pancake’ów) nadprzewodzących w temperaturze ciekłego azotu 77K na bazie taśm Bi-2223/Ag

 

1999 – Opracowanie technologii wyciskania hydrostatycznego na gorąco stali nisko- i średnio-węglowych w temperaturach do 1000oC i ciśnieniach do 1.2GPa na prasie 65mm;

 

Uruchomienie produkcji rur precyzyjnych z miedzi i jej stopów metodą odlewania ciągłego i wyciskania hydrostatycznego na gorąco;

 

Opracowanie technologii wyciskania hydrostatycznego na gorąco wybranych produktów z mosiądzu Cu-Zn.

 

2002 – Współudział w wytworzeniu wysokotemperaturowego elektromagnesu nadprzewodzącego Bi-2223/Ag o średnicy wewnętrznej 50mm (wspólnie z Instytutem Elektrotechnicznym, Słowackiej Akademii Nauk, Bratysława).

 

2003 - Wytworzenie po raz pierwszy na świecie metodą wyciskania hydrostatycznego drutów nadprzewodzących MgB2 domieszkowanych nano-SiC metodą ex-situ o własnościach (krytyczne gęstości prądów Jc~103Acm-2 w B=8T i 4.2K) i podwyższonych własnościach ‘kotwiczenia’ (pinningu) w zakresie powyżej pola magnetycznego 10T.

 

Opracowanie technologii wyciskania hydrostatycznego na gorąco intermetalików FeAl i NiAl w temperaturach do 1000oC.

 

2005 – Opracowanie i wdrożenie metody generowania dużych odkształceń (SPD-severe plastic deformation, ang.) w procesie wyciskania hydrostatycznego poprzez kumulacyjne wyciskanie z mniejszymi redukcjami jednostkowymi.

 

Wytworzenie metodą wyciskania hydrostatycznego czystego niklu o granicy plastyczności ~1GPa i stali austenitycznej 316LVM o granicy plastyczności >1.2GPa (własności porównywalne z najlepszymi stalami konstrukcyjnymi). We współpracy z WIM PW.

 

2006 - We współpracy z WIM PW wytworzenie przy zastosowaniu procesu wyciskania hydrostatycznego w Ti, stali 316LVM, Fe i Ni struktur nanokrystalicznych NC (średnia wielkość ziarna d≤100nm). Granice plastyczności R0.2 dla stali 316LVM, Fe i Ti były porównywalne z wartościami dla najlepszych na rynku stali narzędziowych typu ‘maraging’ VascoMax C-250. (R0.2=1690MPa). Osiągnięte wytrzymałości predestynują te materiały do zastosowań w biomedycynie (Ti, 316LVM), lotnictwie (Ti) i mikro-elektro-mechanice (Fe, Ni).

 

Uzyskanie ultra-drobnoziarnistej struktury w Cu (wielkość ziarna ~120nm) o bardzo wysokich własnościach wytrzymałościowych (R0.2=530MPa, ε=9%) poprzez połączenie ECAP i HE. Miedź jest materiałem szeroko stosowanym w elektronice (między innymi – MEMS) i może być dobrym zamiennikiem złota, które wymaga dużych kosztów ze względu na trudne procesy rafinacji i domieszkowania.

 

Wytworzenie nanokrystalicznego tytanu czystości handlowej o rekordowej wytrzymałości na drodze kumulacyjnego wyciskania hydrostatycznego w temperaturze pokojowej. Tytan charakteryzował się najmniejszym ziarnem (57nm), najwyższą granicą plastyczności 1.25GPa i najwyższą wytrzymałością doraźną 1.32GPa jakie raportowano w literaturze światowej do tego czasu (czerwiec 2007). Największe perspektywy bezpośredniego wykorzystania hydroekstrudowanego tytanu istnieją w zastosowaniach na implanty stomatologiczne gdzie zastąpiłby powszechnie stosowany stop Ti-6Al-4V ze względu na wyższą wytrzymałość oraz wyeliminowanie toksycznego V i uważanego za potencjalnie toksyczne Al.

 

2007 - Otrzymanie niklu o jednorodnej mikrostrukturze, równoosiowych ziarnach o średniej wielkości około 100nm poprzez połączenie procesów wyciskania hydrostatycznego (HE) oraz przeciskania przez kanał kątowy (ECAP). Uzyskanie struktury nanometrycznej w niklu pozwoliło na podniesienie granicy plastyczności do poziomu 1200MPa (przy 11% wydłużenia). Jest to wytrzymałość dobrych stali narzędziowych [AISI H13 Udelholm Orvar] i od 2-3 razy wyższa od wytrzymałości drutów z niklu podobnej czystości wytwarzanych metodami konwencjonalnymi [California Fine Wire Nikel 220 Super Alloy, www.MatWeb.com]. Wytworzony nikiel jest dobrym kandydatem do zastosowań w układach mikro-elektro mechanicznych (MEMS).

 

Opracowanie metody konsolidacji proszków przy zastosowaniu metody wyciskania hydrostatycznego (HE), formowanie kompozytów na bazie stopów tytanu oraz aluminium.

 

2008 - Opracowanie unikalnej metody wyciskania hydrostatycznego ‘wiązek’ drutów. Metoda ta polega na składaniu wyciśniętych drutów w wiązkę, wkładaniu wiązki w kapsułę wykonaną z tego samego materiału i ponownym wyciskaniu takiego kompozytu na cienki drut, co umożliwia osiągnięcie dużo wyższej deformacji niż przy HE pojedynczego drutu. Dzięki zastosowaniu tej metody podniesiono skumulowane odkształcenia plastyczne o 70-80% dla takich materiałów jak Al, Cu, duraluminium czy Ni. Zastosowanie kumulacyjnego HE do składanych wiązek drutów pozwoliło na prowadzenie procesu deformacji na zimno w kierunku ultra-dużych deformacji, ograniczonego jedynie momentem utraty spójności materiału (pękaniem). Tym samym wykazano, że na drodze HE można osiągnąć sumaryczne odkształcenia rzeczywiste porównywalne z tradycyjnymi, najpowszechniej stosowanymi procesami SPD jak ECAP czy HPT.

 

2009 - Opracowanie założeń oraz projektu wykonawczego prasy do wyciskania hydrostatycznego, o ciśnieniu roboczym 2GPa i średnicy komory Ø22mm. Opracowanie założeń oraz projektu wykonawczego prasy do wyciskania hydrostatycznego, o ciśnieniu roboczym 2.5GPa i średnicy komory Ø20mm.

 

Opracowaniu metody konsolidacji proszków TiFe, TiC, TiNb metodą wyciskania hydrostatycznego.

 

Opracowanie założeń, projektu wykonawczego i zbudowanie komory do przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) o wymiarach 30x30mm.

 

Wdrożenia „Produkcja spoiw lutowniczych, w tym bezołowiowych” oraz „Unikalna aparatura i urządzenia wysokociśnieniowe” wynikały z prac prowadzonych w Laboratorium (tel. Cynel i Hydron).

kopiowanie, pobieranie zawartości bez zgody właściciela tej strony internetowej jest ZABRONIONE

loga, znaki towarowe, nazwy handlowe, nazwy produktów są zarejestrowanymi znakami towarowymi i należą do odpowiednich właścicieli

.: Copyright © 2017  KAS - CAR  All rights reserved - projekt, wykonanie i obsługa: www.ProSerwis.net.pl :.