diplomová práce

Využití kovové aditivní technologie při výrobě oběžného axiálního kola turbínového motoru pomocné energetické jednotky

Text práce 14.47 MB

Autor práce: Ing. Jan Robl

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: prof. Ing. Josef Sedlák, Ph.D.

Oponent: Ing. Petr Ňuksa

Abstrakt:

Diplomová práce se zabývá využitím aditivní technologie pro výrobu silně tepelně exponovaných součástí turbínového motoru. První část práce je věnována problematice zpracování žárupevných materiálů metodou SLM, představení konvenční výroby zvoleného dílce a nastínění aktuálně používaných progresivních metod využívaných v technologii přesného lití. Tyto teoretické poznatky jsou dále uplatněny v praktické části, která se zabývá analýzou mechanických vlastností litého a tisknutého materiálu IN 939. Součástí experimentální části je i výroba oběžného axiálního kola prvního stupně turbíny pomocné energetické jednotky S5L aditivní technologií. V rámci práce je prováděn také rozbor lomových ploch a metalografická analýza vzorků pomocí světelné a skenovací elektronové mikroskopie. Práce je zakončena zhodnocením dosažených výsledků.

Klíčová slova:

aditivní technologie, 3D tisk, metoda SLM, IN 939

Termín obhajoby

21.07.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Diplomant seznámil komisi s obsahem a výsledky své diplomové práce a zodpověděl otázky vedoucího, oponenta a dalších členů komise: V průběhu obhajoby byly zodpovězeny následující doplňující otázky: 1. Jaká je velikost zrníček? zodpovězeno 2. Jaká je tloušťka vrstvy? zodpovězeno 3. Jak bude probíhat řádkování? zodpovězeno 4. Vysvětlete snímek lomové plochy na straně 18 prezentace. Co jsou to za částice? zodpovězeno 5. Jak se pohybovala tažnost u tisknutých vzorků? zodpovězeno 6. Co je to TEM lamela? zodpovězeno 7. Co ukazujete ve struktuře na stránce 17 Vaší prezentace? zodpovězeno 8. Jak poznáte, že materiál opravdu začíná zpěvnovat? zodpovězeno 9. Jak navádíte paprsek? zodpovězeno 10. Jak máte orentované vzorky během tištění? zodpovězeno 11. Proč jsou stěny u průtočného kola zborcené? zodpovězeno 12. Kde se daná součástka tiskla? zodpovězeno 13. Na obrázku na straně 9 vaší prezentace jsou rozmístěny tyčinky. To odpovídá skutečnému rozmístění při tisku? Skutečně zkušební tyčky dokáží demostrovat mechanické vlastnosti skutečné součástky? zodpovězeno 14. Kolik procent je po HIP a před? zodpovězeno 15. Čím budete daný výrobek obrábět? částečně zodpovězeno

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojní inženýrství (M2I-P)

Studijní obor

Strojírenská technologie a průmyslový management (M-STM)

Složení komise

prof. Ing. Miroslav Píška, CSc. (předseda)
doc. Ing. Anton Humár, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Milan Dvořák, CSc. (člen)
Ing. Vítězslav Svoboda, Ph.D. (člen)
Ing. Monika Horáková, Ph.D. (člen)

Posuzovaná diplomová práce je zpracována v souladu se zadáním na výborné úrovni. Práce se mimo jiné zabývá zejména využitím aditivní technologie pro výrobu silně tepelně exponovaných součástí turbínového motoru ve společnosti PBS Velká Bíteš, a. s. Práce je rozdělena na dvě části – teoretickou a praktickou. Teoretická část práce je zaměřena na představení společnosti PBS Velká Bíteš, a. s. a charakteristiku jejího výrobního programu. Součástí teorie je rovněž analýza zpracování žárupevných materiálů aditivní metodou Selective Laser Melting s charakteristikou konvenčního způsobu výroby zadaného dílce a nastíněním trendu v podobě aktuálně používaných progresivních metod aplikovaných v technologii přesného lití. Praktická část práce se zabývá komplexní analýzou mechanických vlastností a strukturou povrchu lité a tisknuté niklové superslitiny Inconel 939 v podobě zkušebních vzorků. Součástí praktické části práce je rovněž výroba oběžného axiálního kola turbínového motoru pomocné energetické jednotky S5L aditivní metodou Selective Laser Melting s promyšleným nastavením tiskových parametrů na základě předchozích zkušeností. V této části práce je také proveden rozbor lomových ploch a metalografická EDX analýza zkušebních litých a tisknutých vzorků s využitím světelné a skenovací elektronové mikroskopie. V závěru práce je provedena metrologická kontrola vytisknutého oběžného kola pomocí 3D optického skeneru ATOS, zhodnocení struktury jeho povrchu po provedeném postprosessingu a další nezbytné testy (fluorescenční penetrační kontrola, rentgenové testování, měření předepsaných rozměrů), které předcházely testování takto vyrobeného oběžného kola v turbíně motoru. Práce je ukončena diskusí a celkovým zhodnocením dosažených výsledů obou aplikovaných technologií z pohledu analyzovaných zkušebních vzorků. Závěr práce je doplněn rovněž o zhodnocení využitelnosti technologie 3D tisku pro výrobu turbínových komponent a dalších dílů v letecké technice.
Posuzovaná diplomová práce je zpracována v souladu se zadáním na výborné úrovni. Diplomant získával potřebné informace a podklady na pravidelných konzultacích nejen na různých školních pracovištích, ale také ve společnosti PBS Velká Bíteš, a. s., která se podílela na řešení uvedeného tématu. Získané informace maximálně zužitkoval v předložené práci. Po grafické stránce je práce zpracována rovněž na výborné úrovni. Podklady potřebné pro svoji práci diplomant čerpal z literárních, odborných a elektronických zdrojů, o které se také opírá. Při řešení diplomové práce postupoval diplomant správně. Prezentované výsledky jsou přesvědčivé a jsou přehledně uspořádány pomocí obrázků, tabulek a grafických závislostí. Práce je přehledná a srozumitelná. Z výše uvedených skutečností vyplývá, že diplomant splnil zadání v plném rozsahu, a proto
               
doporučuji

diplomovou práci k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Petr Ňuksa

Diplomová práce se drží zadaného tématu. Je poměrně obsáhlá z hlediska provedených a evaluovaných zkoušek. Jsou navrženy cíle v teoretické části a popsány vlivy anizotropie výroby zkušebních vzorků, které jsou předpokládány v rámci literárních zdrojů s praktickým ověřením v praktické části práce. Zaměření především cílí na volbu materiálů určených pro 3D tisk z niklových superslitin k praktickému využití v průmyslu, především v letectví, avšak výsledky práce jsou transponovatelné i do oblasti výroby odlitků – resp. využití přímého 3D tisku kovu hotových dílů do oblasti rotorových a statorových částí plynových spalovacích turbín. Práce popisuje věrohodně dosažených výsledků mechanických vlastností z pohledu použitelnosti pro dosažený kýžených výsledků a návrh možných inovativních úprav z hlediska tloušťky tisknuté vrstvy s ohledem na dosahované vlastnosti finálních výrobků. Práce má zásadní význam v evaluaci vyráběných dílů metodou 3D tisku pro následný výzkum jejich praktické použitelnosti v demostrátorech pro použití v letectví.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. vysvětlete vliv tloušťky tisknuté vrstvy na mechanické vlastnosti odlitků s možným budoucím směřem zaměření pokračujících prací s ohledem k dosažení optimálních mechanických vlastností výsledných produktů. Taktéž zhodnoťte vliv anizotropie s určením optimálního směru tisku pro zajištění maximalizace využitelných mechanických vlastností pro letecký i IGT průmysl.

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová