A Hőkezelő és Műszaki Felülettudományi Laboratórium korszerű, multidiszciplináris szemléletmódú, komplex K+F lehetőségeket kíván kínálni a műszaki tudományok egyik legdinamikusabban fejlődő, magas hozzáadott értéket teremtő szakmai területén. A Miskolci Egyetem keretében több évtizedes tapasztalat halmozódott fel a hagyományos hőkezelési/termokémiai eljárások témakörében – az elmúlt években ezekre építve mind a technológiai, mind a személyi feltételek terén jelentős generáció-váltás zajlik. A kutatási infrastruktúra megújításában és a K+F irányok meghatározásában a szakmai világszervezet tanulmányait, megállapításait és előrejelzéseit figyelembe véve stratégiai tervet dolgoztunk ki, melyre építve az elnyert pályázati források hatékony felhasználásával versenyképes partnerekké válhatunk olyan kiemelt kutatási területeken, mint az aktív ernyős plazmanitridálás, edzőközegek vizsgálata, a hő- és felületkezelési folyamatok modellezése, stb.

 A laboratórium kialakításának másik fontos előzménye az anyagvizsgálat terén a közelmúltban történt szintén jelentős fejlesztések révén a mikro-nano mérettartományban végezhető anyagvizsgálati módszerek és tribológiai vizsgálatok méréstechnikai lehetőségei említhetők. A szakterületek összehangolt fejlesztése 2011 óta tette lehetővé a komplex laboratóriumi működés feltételeinek kialakítását.

Plazmanitridáló berendezés (NITRION10 típusú, egyedi gyártású/Plasmaterm SA)

Függőleges munkaterű, szakaszos üzemű hőkezelő kemence, melyben maximálisan 400 mm átmérőjű és 1800 mm hosszúságú alkatrész kezelhető, de ezen térfogatrészen belül egyszerre több, kisebb méretű betétanyag plazmanitridálása is elvégezhető. Az retorta-test dupla falú, vízhűtéssel ellátott. A berendezéshez tartozik a villamos vezérlő egységen túl egy vákuum szivattyú (üzemi nyomás 0.1 - 5 torr) elektromágneses visszacsapó szeleppel és nyomásérzékelővel. A nitridáláshoz szükséges gázkeveréket ammónia-bontó rendszer szolgáltatja. A munkatér nyitásakor a fedelet emelik le, a munkadarabokat felülről gépi adagolással (síndaruval) tartókereszten helyezik a munkatérbe. Különböző méretű, alakú, tömegű munkadarabok mintatartó gyűrűre helyezhetők, ill. függesztett állapotban hőkezelhetők. A hőmérséklet egy villamosan szigetelt hőelemmel mérhető, amelyet közvetlenül a darabba, vagy egy referencia darabba vezetnek be. Az oldalsó kémlelő ablak lehetővé teszi a kisülés ellenőrzését a hőelem és az árambevezetők közelében.

LINDE-Carbothan szabályozott gázterű nitridáló berendezés

 Függőleges munkaterű, villamos ellenállás fűtésű retortás, szakaszos üzemű, teljesen gáztömör hőkezelő kemence. A hőkezeléshez szükséges gázokat rotaméterek és mágnesszelepek segítségével lehet a megfelelőütemben és mennyiségben a kemence fedelén keresztül a retortába juttatni. A hőmérséklet szabályozását az előre programozható szabályozó végzi. A kemencefedélben keringető ventilátor van, amely homogenizálja a hőmérsékletet és a gáz atmoszférát. Alkalmas nitridálás kivitelezésére. A munkatér nyitásakor a fedelet emelik le. A munkadarabokat felülről kézi adagolással helyezik a munkatérbe.

Aknás, retortás hőkezelő kemence

 Függőleges munkaterű, közvetett fűtésű szakaszos üzemű, teljesen gáztömör hőkezelő kemence, amely a műhelyszint alá van süllyesztve. A kemencefedélben keringető ventilátor van, amely homogenizálja a hőmérsékletet és az gáz atmoszférát. Alkalmas tömbi hőkezelések végzésére, valamint felületötvöző hőkezelések (cementálás, nitridálás) kivitelezésére is. A munkatér nyitásakor a fedelet emelik le. A munkadarabokat felülről gépi adagolással tartókereszten helyezik a munkatérbe. Az adagolást csarnokdaruval végzik. Különböző méretű, alakú, tömegű munkadarabok (pl. tengelyek, bordástengelyek, dugattyúcsapszegek, stb.) rostélyokra, ill. szegmensekre függesztett állapotban, vagy tömeggyártott kisebb alkatrészek kosárban való lágyítására, ausztenitesítésére (max. 1000°C) cementálása, nitridálása, nitrocementálása, védőgáz alatti lágyítása, feszültségcsökkentésére. A mellette lévő olaj és vízhűtőkád segítségével közvetlen edzés megvalósítható.

ivf Smart Quench hordozható folyékony edzőközeg minősítő rendszer

 Az ivfSmartQuench berendezéssel szabványos módszerrel (ISO9950) folyékony edzőközegek hűlésgörbéi vehetők fel, és ezekből kiindulva a hőelvonást (végső soron a hűtőközeget) jellemző hőmérséklet és idő értékek meghatározhatók, és a különböző hűtési módok/hűtő közegek összehasonlítók. A vizsgálat elve, hogy egy Ni-bázisú ötvözetből (Inconel600) készült rudat (átm. 12,5mm) 850°C-ra való felhevítés után a vizsgálandó hűtőközegben (1 v. 2 liter) lehűtünk. A hűlésgörbét a rúd tengelyvonalában, a véglaptól 30mm-re elhelyezett K-típusú termoelemmel rögzítjük egy hordozható adatgyűjtőn. A felvett T-t adatok célszoftver (SQ) segítségével kiértékelhetőek; kiválasztott jellemző alapján, igény szerint erre vonatkozó kritériumrendszer felállításával a közegek összehasonlíthatóak. A vizsgálat paramétereinek vonatkozásában az alábbi lehetőségek állnak rendelkezésre: bármilyen minőségű hűtőközeg nyugvó állapotban 200 °C-ig, víz-bázisú oldatok nyugvó és különböző áramlási sebességű állapotban max. 50°C-ig.

Szoftverek hő- és felülettechnológiák szimulációjára és anyagválasztásra

 A kutatási infrastruktúra az adatfeldolgozást és a szimulációt támogató szoftverekkel rendelkezik, ezek az SQIntegra és a Sysweld. Az SQIntegra az edzőközeg-minősítő berendezéshez tartozó, fejlettebb adat-elemzést és tulajdonságbecslést lehetővé tévő szoftver. Az ivfSmartQuench berendezéshez járó SQ szoftverhez képest, hőátadási együttható függvények meghatározása, valamint acélok szövetszerkezetének és várható keménységének becslése is elvégezhető vele adott átmérőjű és anyagminőségű próbatest esetére. A Sysweld egy hővezetési, hőátadási, fémtani átalakulási és diffúziós folyamatok szimulálására alkalmas szoftver. A termikus hatások és az azokhoz fémtani folyamatok szimulálásához kapcsolódóan a mechanikai feszültségállapot becslését is lehetővé teszi, ezáltal alkalmas komplex technológiai folyamatok – hőkezelés és hegesztés – modellezésére.

Többfunkciós, moduláris mikro-nano felületvizsgáló rendszer (UNMT-1)

 Moduláris felépítésű sokoldalú vizsgálóberendezés tribológiai és nanoelemző modullal. Végezhetők tribológiai vizsgálatok lineáris és körmozgással változatos súrlódópár rendszerekkel szárazon és kenőanyaggal 0,001 -10 mm/s, ill. n=0,1-4000 1/min sebességgel, 5 mN –200 N terhelőerővel 20-350 °C hőmérséklet tartományban. A vizsgálatok kimeneti paraméterei: súrlódó erő; súrlódási együttható; érintkezési pont hőmérséklete; elektromos érintkezési ellenállás – ESR; nyomaték; nyomás- és hőmérséklet eloszlás a felületen. A beépített atomerő mikroszkóppal (AFM) felszerelt nano-elemző modul segítségével nanoszerkezetű anyagok, vékonyrétegek és bevonatok vizsgálhatók a nN-mN terhelőerő tartományban; A vizsgálatok kimeneti paraméterei: szubsztráthatás-mentes nanokeménység és rugalmassági modulus (lokális értékek és tulajdonságtérkép); nanokarcvizsgálat, karcmorfológia, karcellenállás, rugalmassági modulus, felület mikrogeometriai- és felülettopográfiai jellemzők.

Karcvizsgáló berendezés (SP-15)

 Az SP-15 jelű karcvizsgáló berendezés segítségével keménybevonatú alkatrészeket lehet minősíteni, elsősorban abból a szempontból, hogy a bevonati réteg milyen tapadószilárdsággal rendelkezik az alapanyagon. Az egyedi fejlesztésű berendezésben egy optikai mikroszkóp és egy speciális keménységmérő van összeépítve. A gyémánttestet (HRC szúrószerszám) befoglaló behatoló fejrész a karcolási folyamatok elvégzésére szolgál, míg az optikai mikroszkóp – amely egy sztereomikroszkóp – alkalmas arra, hogy az elkészített karcot minősíthessük. További részegység a számítógépes vezérlő adatgyűjtő rendszer. A vizsgálat végezhető állandó és növekvő terhelő erővel, lineáris és alternáló mozgással. A beállítható paraméterek: induló nyomóerő, vég nyomóerő, nyomóerő gradiens, asztalmozgatási sebesség. A kapott eredmények: a mért tangenciális erő és a számított súrlódási együttható.

• TÁMOP 4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001: A felsőoktatás minőségének javítása kiválósági központok fejlesztésére alapozva a Miskolci Egyetem stratégiai kutatási területein
• TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0029: Járműipari anyagfejlesztések: célzott alapkutatás az alakíthatóság, hőkezelés és hegeszthetőség témaköreiben
• TÁMOP-4.1.1.C-12/1/KONV-2012-0002: Járműipari Felsőoktatási és Kutatási Együttműködés
• Development of Education and Training Program of the International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering
• MinSE: European Master’s in Heat Treatment and Surface Engineering, Socrates 74922-IC-1-2005-1-MT-ERASMUS-PROGUC-6)

• Óbudai Egyetem, több közös alapkutatás, közös részvétel nemzetközi projektekben és hálózatokban, változó intenzitással 1995-től, hosszabb távú
• Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft., változó intenzitással 1995-től, hosszabb távú együttműködés – lézeres felülettechnológiák (BAY-ATI, szakdolgozatok, PhD kutatás), felületi anomáliák vizsgálata és modellezése (BAYLOGI – közös TÁMOP projekt)
• TS Magyarország Kft. - változó intenzitással 2004-től, szakdolgozatok, szakmai gyakorlatok, műszerfejlesztés tribológiai bevonatok vizsgálatában
• Széchenyi István Egyetem, TÁMOP projekt (Járműipari anyagfejlesztések), közös kutatás, 2013, 2 év
• Kecskeméti Főiskola, TÁMOP projekt (Járműipari anyagfejlesztések), közös kutatás, 2013, 2 év
• Plasmaterm SA, Marosvásárhely, Románia – hosszú távú, sokoldalú együttműködés 1995-től, közös oktatás-fejlesztési projektek, tervezett kutatási együttműködés plazmanitridálás terén
• University of Birmingham, Egyesült Királyság – hosszú távú, sokoldalú együttműködés 1994-től, közös oktatásfejlesztési projektek, tervezett kutatási együttműködés plazmanitridálás terén
• Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, (IWM) Freiburg, - hosszútávú együttműködés anyagvizsgálat, felületvizsgálat terén
• Szlovák Tudományos Akadémia, Anyagtudományi Kutatóintézete, Szerkezeti Kerámiák Osztálya (IMR, SAS), Kassa - hosszútávú együttműködés anyagvizsgálat, felületvizsgálat terén, közös kísérleti programok, PhD dolgozat opponálása.

1. Technológiák:

• Teljes tömegű hőkezelés: lágyítás, edzés, megeresztés, kiválásos keményítés
• Felülettechnológiák: cementálás, nitridálás, boridálás hagyományos technológiái (gáz, szilárd és pasztás közegben), plazmanitridálás

2. Technológia fejlesztést szolgáló vizsgálatok és modellezés:

• Hűtőközegek minősítése, edzőközegek hűtési erélyességének meghatározása
• Nem egyensúlyi fázisátalakulási diagramok (TTT és CCT) felvétele
• Hő- és felületkezelés végeselemes modellezése

3. Hő- és felületkezelés eredményességének vizsgálata - anyag- és felületvizsgálatok:

• Keménységvizsgálat (Makro-, mikro, és nano)
• Tribológiai vizsgálatok (Súrlódás és kopás / Pin-on-disk, alternáló mozgás)
• Vékonyrétegek, bevonatok vizsgálata: Karcvizsgálat (adhéziós kötéserősség- makro, mikro és nano tartományban),
• Caloteszt (rétegvastagság)
• Mikroszerkezet vizsgálat, Optikai mikroszkópok és Atomerő mikroszkóp (AFM)

1. Szervezet

a) A Hőkezelő és Műszaki Felülettudományi laboratórium (továbbiakban: Laboratórium) a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kara Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézetén (továbbiakban: Intézet) belül működik.

b) A Laboratórium nem önálló szervezeti egység, önálló költségvetési irányzattal nem rendelkezik.

c) A Laboratórium működését az Intézet vezetőjének felügyeletével, az Intézet vezetője által – határozott vagy határozatlan időre – megbízott laboratóriumvezető irányítja. A laboratóri­umvezető az Intézet főállású oktatója vagy kutatója.

d) A Laboratórium működtetését az Intézet Komplex mechanikai anyagvizsgáló laboratóriumában dolgozó, főállású közalkalmazottak látják el, a Laboratórium adminisztrációs, illetve gazdasági feladatait az Intézet ilyen területeken dolgozó közalkalmazottai látják el.

e) A laboratóriumvezető, a Laboratóriumban dolgozó és a Laboratóriumhoz kötődő feladatokat ellátó közalkalmazottak foglalkoztatására a megfelelő intézményi szabályzat előírásai vonatkoznak.

2. A Laboratórium infrastruktúrája

a) A Laboratórium infrastruktúrája az Intézet infrastruktúrájának része, annak működtetése (fejlesztése, rendelkezésre állásának biztosítása, karbantartása és hitelesítése) az Intézet feladata.

b) A laboratóriumi infrastruktúra fejlesztése és fenntartása elsősorban pályázati forrásokból, szerződéses munkák bevételeiből történik.

c) A Laboratórium és annak eszközparkja a Miskolci Egyetem campusán (3515 Miskolc-Egyetemváros), az A/4. épület alagsorában található.

d) A Laboratórium részét képező eszközök leírásáról és működtetéséről szóló dokumentumok a Laboratóriumban, célszerűen az eszközök közvetlen környezetében kerülnek elhelyezésre.

e) A Laboratórium részét képező eszközök hitelességéről és kapcsolódó adatairól szóló dokumentumokat a laboratóriumvezető kezeli és őrzi.

3. A Laboratórium igénybevétele

a) A Laboratórium igénybevétele bármely hazai vagy külföldi felhasználó számára biztosított. Az igénybevétel rendje a belső (Miskolci Egyetem) és a külső (hazai vagy külföldi) felhasználók számára eltérő.

b) A belső felhasználók a Laboratórium igénybevételét az Intézet vezetőjének írott levélben kezdeményezik. Amennyiben az Intézet a tervezett feladat elvégzését vállalja, akkor a kezdeményező és az Intézet vezetője írásos formában rögzítik a szolgáltatás – jellemzően egyedi megállapodás alapján megállapított ²– ellenértékét. A szolgáltatás kifizetése a vonatkozó intézményi szabályzatok alapján történik.

c) A külső felhasználók a Laboratórium igénybevételét az Intézet vezetőjének írott levélben kezdeményezik. Amennyiben az Intézet a tervezett feladat elvégzését vállalja, akkor a feladatok, a teljesítés, a rész- és a véghatáridők, valamint a vállalási összeg rögzítésére szerződésben kerül sor, a vonatkozó intézményi szabályzatoknak megfelelően.

d) Az Intézet vezetésével folyó hazai vagy nemzetközi projektekben történő igénybevétel az intézeti gyakorlat szerint történik. Egyetemi szervezeti egység által vezetett hazai vagy nemzetközi projektben történő igénybevételre a b), nem egyetemi szervezet által vezetett hazai vagy nemzetközi projektben történő igénybevételre a c) pontban körülírtak az irányadók.

4. Működés

a) A laboratóriumi infrastruktúra oktatási, kutatás-fejlesztési, innovációs és szolgáltatási feladatokat lát el.

b) A Laboratórium – felkérésre – részt vesz hazai és nemzetközi körvizsgálatokban, illetve maga is kezdeményezhet körvizsgálatokat.

c) A laboratóriumi eszközök használatában az oktatási feladatok ellátásának elsőbbsége van.

d) A laboratóriumvezető a bejelentett igények alapján megszervezi az egyes berendezések, eszközök használatát, annak időpontját és idő intervallumát, továbbá –  ha szükséges – az egyéb körülményeket.

e) A Laboratóriumban végzett munkák dokumentálása a felhasználóval kötött megállapodásnak megfelelően történik, papír alapon és/vagy elektronikus formában. Abban az esetben, ha a felhasználóval kötött megállapodás erre vonatkozó előírást nem tartalmaz, akkor a dokumentálás az intézeti gyakorlatnak megfelelően történik.

5. További rendelkezések

a) A Laboratóriumra, annak működésére, az abban dolgozókra, az azt igénybevevő belső felhasználókra, a Miskolci Egyetem különösen további szabályzatainak megfelelő részei érvényesek.

b) Jelen működési szabályzat megalkotására a Miskolci Egyetem vonatkozó szabályzatának szellemisége érvényes.

 A laboratóriumi szolgáltatások árlistája jelenleg kidolgozás alatt áll, amelynek oka kettős. Egyrészt berendezéseink jelentős része a közelmúltban került beszerzésre, lehetőségeinek így még csak egy kisebb hányadát tudtuk kipróbálni, matematikai-statisztikai alapú megbízhatóságáról csak néhány vizsgálat típus esetében tudtunk érdemben meggyőződni. Másrészt, az elvégezhető kísérletek, vizsgálatok és folyamat szimulációk egyediség tartalma az átlagosnál nagyobb, így az árképzéshez szükséges információk mindig csak korlátozott terjedelemben állnak, illetve állhatnak rendelkezésre.

 

 3515 Miskolc, Miskolc-Egyetemváros, Mechanikai Technológiai Tanszék