Panssarilevyjen kulumiskestävyys
Toivonen, Suvi-Maria (2023)
Toivonen, Suvi-Maria
2023
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-06-13
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202306096649
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202306096649
Tiivistelmä
Työssä tutkittiin markkinoilla olevien Fe-pohjaisten panssarilevyjen kulumis- ja kovuusominaisuuksia. Opinnäyte syntyi Somotec-nimisen yrityksen tarpeesta selvittää markkinoilla olevien panssarilevyjen laatueroja. Työ toteutettiin CINEMA-projektin taustalta, ja sitä koordinoi CENTRIA-ammattikorkeakoulu tavoitteenaan parantaa paikallisten yritysten kilpailukykyä.
Eri valmistajien panssarilevyjen mekaanisia ominaisuuksia vertailtiin kumipyöräabraasiolla ja Vickersin kovuusmittauksella. Kumipyöräabraasiossa tutkittiin panssarilevyjen abrasiivista kulumista kvartsihiekan vaikutuksesta, kun panssarilevy painettiin liikkuvaa kumipyörää vasten. Mittarina käytettiin panssarilevyjen massahäviötä. Vickersin kovuusmittaus suoritettiin mikrokovuusmittauslaitteella. Kovuusmittauksessa mitattiin erikseen panssarilevyjen matriisiosan ja kulumisominaisuudet aikaansaavan karbidiosan kovuus. Panssarilevyistä otettiin myös röntgendiffraktiokuvaajat sekä SEM-kuvat.
Tutkittavat panssarilevyt pyrittiin valitsemaan niin, että ne kuvaisivat markkinoilla olevien panssarilevyjen valikoimaa mahdollisimman edustavasti. Markkinoilla olevista panssarilevyistä kokeisiin valikoitui SSAB:n valmistamat Duroxite 100 ja Hardox 500 TUF, Kalenbornin Kalmetall W100 sekä Somotecin Durmax-tuotesarjaan kuuluvat Durmax 6064 ja Durmax 6365. Kokeet suoritettiin Tampereen yliopiston tiloissa.
Tutkimuksissa ilmeni, että Somotecin Durmax 6365 oli sekä kulumis- että kovuusominaisuuksiltaan paras. Durmax 6365 erosi kemialliselta koostumukseltaan muista tutkituista panssarilevyistä. Tämän perusteella tutkituista kovahitseistä parhaiten teollisuuden kulumissovelluksiin sopii siis Durmax 6365.
Kovuuden suhteen loput tutkitut panssarilevyt olivat melko tasaisia. Abrasiivisessa kulumisessa Durmax 6365 jälkeen vähiten kului Kalmetallin valmistama W100. Kolmanneksi vähiten massaa lähti Durmax 6064:stä. Toiseksi eniten massaa lähti SSAB:n Duroxite 100 -levystä ja kaikkein eniten massaa lähti SSAB:n Hardox 500 TUF -näytekappaleista. Kulumiskokeiden tuloksia voidaan pitää suuntaa antavina tuloksina, kun tutkitaan sopivuutta kulumissovelluksiin.
Tutkittuja näytteitä oli 3 kappaletta kutakin tyyppiä. Tilastollinen tarkastelu tehtiin laskemalla tuloksista keskiarvot, keskihajonnat, keskihajonnan keskivirheet, virhemarginaali ja variaatiokertoimet. Koska otoskoko oli pieni, virhemarginaalin määrittämiseen käytettiin yleisesti käytetyn normaalijakauman sijaan Studentin t -jakaumaa. Luottamusvälinä käytettiin virhemarginaalin laskemisessa 95 % luottamusväliä. Keskihajontojen pohjalta tuloksista muodostettuun pylväsdiagram miin sijoitettiin virhepalkit.
Eri valmistajien panssarilevyjen mekaanisia ominaisuuksia vertailtiin kumipyöräabraasiolla ja Vickersin kovuusmittauksella. Kumipyöräabraasiossa tutkittiin panssarilevyjen abrasiivista kulumista kvartsihiekan vaikutuksesta, kun panssarilevy painettiin liikkuvaa kumipyörää vasten. Mittarina käytettiin panssarilevyjen massahäviötä. Vickersin kovuusmittaus suoritettiin mikrokovuusmittauslaitteella. Kovuusmittauksessa mitattiin erikseen panssarilevyjen matriisiosan ja kulumisominaisuudet aikaansaavan karbidiosan kovuus. Panssarilevyistä otettiin myös röntgendiffraktiokuvaajat sekä SEM-kuvat.
Tutkittavat panssarilevyt pyrittiin valitsemaan niin, että ne kuvaisivat markkinoilla olevien panssarilevyjen valikoimaa mahdollisimman edustavasti. Markkinoilla olevista panssarilevyistä kokeisiin valikoitui SSAB:n valmistamat Duroxite 100 ja Hardox 500 TUF, Kalenbornin Kalmetall W100 sekä Somotecin Durmax-tuotesarjaan kuuluvat Durmax 6064 ja Durmax 6365. Kokeet suoritettiin Tampereen yliopiston tiloissa.
Tutkimuksissa ilmeni, että Somotecin Durmax 6365 oli sekä kulumis- että kovuusominaisuuksiltaan paras. Durmax 6365 erosi kemialliselta koostumukseltaan muista tutkituista panssarilevyistä. Tämän perusteella tutkituista kovahitseistä parhaiten teollisuuden kulumissovelluksiin sopii siis Durmax 6365.
Kovuuden suhteen loput tutkitut panssarilevyt olivat melko tasaisia. Abrasiivisessa kulumisessa Durmax 6365 jälkeen vähiten kului Kalmetallin valmistama W100. Kolmanneksi vähiten massaa lähti Durmax 6064:stä. Toiseksi eniten massaa lähti SSAB:n Duroxite 100 -levystä ja kaikkein eniten massaa lähti SSAB:n Hardox 500 TUF -näytekappaleista. Kulumiskokeiden tuloksia voidaan pitää suuntaa antavina tuloksina, kun tutkitaan sopivuutta kulumissovelluksiin.
Tutkittuja näytteitä oli 3 kappaletta kutakin tyyppiä. Tilastollinen tarkastelu tehtiin laskemalla tuloksista keskiarvot, keskihajonnat, keskihajonnan keskivirheet, virhemarginaali ja variaatiokertoimet. Koska otoskoko oli pieni, virhemarginaalin määrittämiseen käytettiin yleisesti käytetyn normaalijakauman sijaan Studentin t -jakaumaa. Luottamusvälinä käytettiin virhemarginaalin laskemisessa 95 % luottamusväliä. Keskihajontojen pohjalta tuloksista muodostettuun pylväsdiagram miin sijoitettiin virhepalkit.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8709]