Rukovodilac laboratorije

Dr Branko Škorić, redovni profesor

Članovi laboratorije

Dr Lazar Kovačević, vanredni profesor
Dr Pal Terek, vanredni profesor
MSc Marko Zagoričnik, asistent
MSc Zoran Bobić, istraživač pripravnik
MSc Dragan Kukuruzović, stručni saradnik - laborant

 

Istraživačke oblasti

---

Laboratorija za termičku obradu koristi se u najvećoj meri za izvođenje praktičnih vežbi na većem broju nastavnih predmeta i rešavanje konkretnih problema iz privrede. Sastavni deo laboratorije za termičku obradu čini odeljak za inženjerstvo površina i nanotehnologije. Novija istraživanja vezana su upravo za navedene dve oblasti.

Razvoj nanokompozitnih prevlaka visoke tvrdoće i žilavosti

Članovi laboratorije bave se razvojem tvrdih keramičkih prevlaka preko dve decenije. Tvrde prevlake, debljine nekoliko mikrona, koriste se za povećanje trajnosti i efikasnosti različitih alata i mašinskih elemenata. Najveću primenu imaju na alatima za obradu rezanjem. Do danas je razvijen veliki broj tvrdih prevlaka, a izbor odgovarajuće zavisi od konkretne namene. Kada je reč o alatima za obradu rezanjem, izbor odgovarajuće prevlake zavisi pre svega od vrste materijala koji se obrađuje. U okviru laboratorije za termičku obradu vrši se razvoj prevlaka za obradu veoma tvrdih materijala poput kaljenog čelika. Za obradu takvih materijala zahtevaju se prevlake koje se, pored visoke tvrdoće, odlikuju visokom žilavošću, termalnom stabilnošću i oksidacionom postojanošću. U tu svrhu razvijaju se posebne vrste nanokompozitnih tvrdih prevlaka bazirane na tvrdim nitridima prelaznih metala. Ova istraživanja sprovode se u saradnji sa Institutom "Vinča" i Institutom "Jožef Stefan" iz Slovenije.

Jonska implantacija površina alata za hladno zapreminsko deformisanje

Jedan od krucijalnih problema tehnologije plastičnog deformisanja jeste upravo tečenje metala u alatu i popunjavanje složenih gravura koje je veoma povezano sa tribološkim uslovima na kontaktnoj površini između alata i radnog komada. Kako se plastična deformacija odvija u uslovima visokog kontaktnog pritiska, veoma je važno smanjiti koeficijent trenja na najmanju moguću meru, kako bi oblikovanje složenih delova bilo uopšte moguće. Ispitivanje uticaja jonske implantacije jonima azota na površinu alata na kontaktno trenje, tečenje metala i parametre procesa, izvedeno je na elementarnoj operaciji zapreminskog deformisanja poznatoj kao slobodno sabijanje prstena. Vršeno je i ispitivanje uticaja kontaktnog trenja pri hladnom zapreminskom deformisanju na kvalitet, to jest hrapavost površine radnog komada i alata nakon procesa deformisanja. Ispitivanja su urađena primenom svetlosnog, skening i atomskog mikroskopa.

Modifikacija površinskih slojeva materijala plazma nitriranjem

Plazma nitriranje čelika široko je rasprostranjeno u mašinskoj idnustriji jer omogućava dobijanje modifikovanih slojeva visoke tvrdoće, koja je dva puta veća od tvrdoće kaljenog čelika, visoke otpornosti na zamor i visoke otpornosti na koroziju. Ovako modifikovani slojevi pogodni su za delove izložene izraženom abrazivnom i zamornom habanju. Takođe, mogu da se koriste za povećanje trajnosti delova koji rade na povišenim temperaturama do 500 °C. Članovi laboratorije za termičku obradu vrše ispitivanja uticaja parametara procesa plazma nitriranja na strukturu, morfologiju i mehaničke osobine plazma nitriranih slojeva. Zbog svoje visoke tvrdoće, plazma nitrirani slojevi predstavljaju dobru podlogu za nanošenje tankih tvrdih prevlaka. U okviru laboratorije sprovedena su i sprovode se opsežna ispitivanja prevlaka nanešenih na prethodno nitrirane slojeve, pre svega sa stanovišta primene na alatima za livenje legura aluminijuma pod pritiskom.

Tribološko ponašanje materijala

Tribološko ponašanje dva materijala koji se nalaze u kontaktu zavisi od većeg broja faktora, kao što su fizičke i hemijske osobine oba materijala, geometrija i topografija elemenata u kontaktu, radni uslovi (sila, brzina, okruženje) i drugi. Tako veliki broj uticajnih faktora onemogućava lako predviđanje ponašanja određenog materijala u stvarnim uslovima primene, već se zahtevaju tribološka ispitivanja konkretnih materijala za konkretne uslove. U okviru laboratorije za termičku obradu sprovode se tribološka ispitivanja novorazvijenih, modifikovanih i postojećih materijala. Pored utvrđivanja tribološkog ponašanja određenog materijala u određenim uslovima, ispitivanja se sprovode u cilju utvrđivanja vidova trenja i habanja specifičnih za nove ili postojeće mašinske sisteme. Poseban akcenat stavljen je na mikro i nanotribološko ponašanje materijala. Pored generisanja i analize tribo tragova dubine nekoliko desetina nanometara, vrše se i ispitivanja habanja na nivou jedne neravnine. U tu svrhu upotrebljavaju se sonde uređaja za mikroskopiju atomskim silama (eng. atomic force microscopy).

 

Lista ključne opreme

---

Laboratorija za termičku obradu između ostalog raspolaže sledećom opremom: veći broj elektrootpornih peći čije radne temperature dostižu 1000 °C, sono kupatilo, termalno kupatilo za izotermne postupke termičke obrade, uređaj za ispitivanje prokaljivosti čelika prema Džominiju, kade za kalenje, pribori za ravnanje i ispravljanje komada nakon termičke obrade i drugo. Odeljak za inženjerstvo površina i nanotehnologije opremljen je uređajem za mikroskopiju atomskim silama (eng. atomic force microscope) koji se koristi za nano i mikro karakterizaciju materijala, optičkim mikroskopom uvećanja 500x, stereo mikroskopom, uređajem za sferično abrazivno habanje koji služi za ispitivanja tribološkog ponašanja materijala i određivanje debljine tankih slojeva, uređajem za beskontaktno određivanje debljine tankih slojeva na metalnim podlogama i programskim paketom SPIP^TM koji omogućava sveobuhvatnu analizu površinske morfologije i 3D topografskih snimaka.

 

Međunarodna saradnja

---

Istraživanja u okviru laboratorije za termičku obradu realizuju se kroz saradnju sa domaćim i stranim istraživačkim institucijama. Visok stepen saradnje ostvaren je sa Departmanom za tanke filmove i površine i Departmanom za inženjerstvo površina i optoelektroniku Instituta "Jožef Štefan" iz Ljubljane (Slovenija), istraživačkom grupom iz oblasti inženjerstva površina Departmana za mašinstvo, Univerziteta u Koimbri, Koimbra (Portugal), istraživačima sa univerziteta National Chung Cheng University, Minxiong, Chiayi (Taiwan) i Tokyo Metropolitan University, Tokyo (Japan).

 

Saradnja sa privredom

---

Laboratorija za temičku obradu pruža široki spektar mogućnosti za saradnju sa privredom:

1. Projektovanje tehnologije termičke obrade - definisanje procesa kojim će se obezbediti zahtevane osobine materijala i kvalitet postojećih i novih industrijskih proizvoda.

2. Projektovanje pogona za termičku obradu - izbor uređaja i opreme za postojeći ili novi proces termičke obrade.

3. Usluge termičke obrade materijala - kaljenje, poboljšavanje, otpuštanje, žarenja (stabilizaciono meko, normalizaciono, rekristalizaciono).

4. Usluge veštačenja - ispitivanje uzroka otkaza mehaničkih delova nastalih pri havariji usled neadekvatnog izbora materijala ili tehnologije termičke obrade.

5. Poboljšavanje mehaničkih osobina, otpornosti na habanje, postojanosti na povišenim temperaturama, otpornosti na koroziju, kvaliteta površine i trajnosti postojećih i novih alata i mašinskih elemenata modifikovanjem površinskih slojeva i nanošenjem odgovarajućih prevlaka.

6. Ispitivanje osobina površinskih slojeva:

• merenje debljine slojeva hroma, bakra, modifikovanih slojeva i tankih prevlaka, merenje debljine slojeva je moguće na licu mesta,
• mehaničke osobine (tvrdoća, modul elastičnosti, čvrstoća, žilavost),
• struktura (optička mikroskopija, skenirajuća elektronska mikroskopija, transmisiona elektronska mikroskopija, difrakcija X-zraka),
• hemijski sastav (energetsko disperzivna analiza),
• tribološke osobine (trenje i habanje materijala sa i bez prisustva maziva, u atmosferi vazduha, kiseonika ili azota)
• adhezija između osnovnog i prevučenog materijala (test zaparavanja, HRC test),
• topografija površine (3D profilometrija, mikroskopija atomskim silama - AFM).

7. Organizacija seminara i treninga radi proširenja znanja iz oblasti inženjerstva površina i termičke obrade.