Optimale tilvirkningsprosesser for tappskiver av stål fremstilt ved kun støping, eller støping etterfulgt av varmsmiing

Abstract

Masterppgaven går ut på å vurdere forskjellige tilvirkningsprosesser for en tappskive benyttet i propellnavet til skip. Ettersom det har vært havari på denne under drift ønsker man å optimalisere tilvirkningsprosessene. Det har i denne oppgaven blitt sett på støpeprosess og partiellsmiing samt gjennomført materialtester for sammenligning av støpte og smidde tappskiver.

Støpeprosessen ble simulert i programvaren Magmasoft hvor det ble påvist støpedefekter som makro og mikroporøsitet. Lokasjonene for makroporøsiteten var under materne og oppstod som følge av lave termiske gradiente. Disse var av kritisk størrelse og må derfor unngås for at ikke utmattingssprekker skal oppstå. Mikroporøsiteten var lokalisert i små soner mellom materne på randen av innerdiameteren til tappskiven. Lokasjonen er ikke kritisk med tanke på påtrykte spenninger, men vil sannsynligvis bli blottlagt ved maskinering som kan medføre spenningskonsentrasjoner. Rundt tappen var det ingenting som tydet på porøsitet eller fare for støpesprekker.

Forskjellige konsepter for partiellsmiing ble simulert i programvaren Deform. Resultatene viste store variasjoner i konseptene med hensyn til påført presskraft og resulterende effektiv tøyning. I forhold til tradisjonell smiing kan man med partiellsmiing redusere presskraften betydelig.

Bøyetestene av prøvene ga økning i styrke nedover i tappen for smidde prøver mens støpte ga en reduksjon i styrke nedover i tappen. Styrkeforholdet mellom materialene var forholdsvis like, men det støpte materialet hadde noe høyere styrke enn det smidde. Smidd material hadde derimot mer fordelaktige styrkeegenskaper med økende styrke ned i tapp.