Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Novel Method of Thermal Conductivity Measurement Using Stefan-Boltzmann Law

Leśniewski W., Czekaj E., Wieliczko P., Wawrylak M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

311--315

EN

The article presents a novel method that allows measurement of thermal conductivity that is based on Stefan-Boltzmann law. The developed method can be used to determine thermal conductivity of ceramic investment casting molds. The methodology for conducting thermal conductivity tests of ceramic material samples is presented. Knowledge of the value of thermal capacity and thermal conductivity as a function of temperature enables computer simulations of the process of cooling and solidification of liquid metal in a mold.

2

Microstructure formation and grain refinement of Al-Mg-Si-Mn casting alloys

Boyko V., Czekaj E., Warmuzek M., Mykhalenkov K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 4

251--260

EN

Together with development of casting technology for Al-Si-Mg alloys, new groups of casting materials are undergoes its implementation into foundry practice. Al-Mg-Si casting alloys possessed several advantages such as good strength in as-cast state combined with high ductility, good corrosion resistance and castability. In both Al-Si-Mg and Al-Mg-Si systems, the range of the eutectic crystallization occurs: L → αAl + βSi and L → αAl + Mg2Si, respectively. In the hypoeutectic alloys of both system as a primary phase – dendrites of the solid solution αAl solidify. The transition elements – Ti, Zr, Sc, which provides efficient grain refinement can dissolve in this solid solution αAl causing precipitation strengthening effect. In the article the present state of the researches on the development of Al-Mg-Si casting alloys is considered together with the results of the examinations on the effect of Ti addition on the microstructure of the AlMg5Si2Mn alloy. These researches results were discussed at the annual conference on the casting of non-ferrous metals “Science and Technology” (2018) and initially presented in an shortened form in the article [1].

PL

Wraz z rozwojem technologii odlewniczych stopów Al-Si-Mg, także kolejne grupy materiałów znajdują zastosowanie w odlewnictwie. Stopy odlewnicze Al-Mg-Si charakteryzują się korzystnymi właściwościami nie tylko technologicznymi, jak np. dobra lejność, ale także odpowiednio wysoką wytrzymałością i plastycznością w stanie lanym czy też odpornością na korozję. W układach równowagi Al-Si-Mg i Al-Mg-Si występują odpowiednio obszary krystalizacji eutektycznej L → αAl + βSi oraz L → αAl + Mg2Si. W stopach podeutektycznych metale przejściowe, takie jak: Ti, Zr, Sc, dodawane przede wszystkim w celu rozdrobnienia pierwotnej struktury ziarn dendrytycznych, mogą rozpuszczać się w pierwotnej fazie αAl i powodować jej umocnienie wydzieleniowe. W pracy został omówiony aktualny stan badań nad odlewniczymi stopami Al-Mg-Si. Przedstawiono wyniki badań własnych dotyczących wpływu dodatku Ti na mikrostrukturę stopu AlMg5Si2Mn, które były dyskutowane w ramach konferencji „Science and Technology” (2018) oraz wstępnie omówione w publikacji [1].

3

The Influence of Selected Refining Methods of AlSi7Mg0.3 Silumin on its Quality Index

Czekaj E., Nykiel J., Kwak Z., Garbacz-Klempka A., Nykiel M.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

72--78

EN

The publication presents the comparison of selected refining methods (gaseous and/or flux) based on mechanical properties of the obtained secondary silumin EN AC-AlSi7Mg0.3 (in accordance to the European Standard PN-EN 1706:2011). The point of reference was a similar primary alloy produced using pure batch materials. The mechanical properties measured in room temperature were used to calculate the materials quality index. The research showed, that properly carried out refinement process of secondary (recycled) alloys can bring their quality indexes close to those of their primary materials. The goal was to assess the efficiency of selected refining methods when applied to the examined group of casting silumins, by measuring the basic mechanical properties (in room temperature) before and after refining. The practical aspect was to choose an effective (ecologically, technologically and economically) method of refining of secondary EN AC-AlSi7Mg0.3 alloy used to cast car rims for JN METAL company in Ostowiec Świętokrzyski (Poland).

4

Study of the Influence of Additions on the Formation of Microstructure of Al-Zn-Mg-Cu Alloys

Pisarek B. P., Czekaj E., Pacyniak T.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 4

39--44

EN

The article presents the investigations of 7xxx aluminium alloys performed by the method of thermal and derivational analysis. The studies made it possible to identify the effect of the changes in the Cu concentration, the total Zn and Mg weight concentrations and the Zn/Mg weight concentration ratio on their crystallization process: the cooling as well as the kinetics and dynamics of the thermal process of cooling and crystallization. Metallographic studies were performed on the microstructure of the examined alloys and their HB hardness was measured. The evaluation of the changes was presented in reference to the model alloys EN AW-7003 and EN AW-7010, whose microstructure under the conditions of thermodynamic equilibrium are described by the phase diagrams: Al-Zn-Mg and Al-Zn-Mg-Cu. The performed investigations confirmed that the hardness HB of the examined alloys is mainly determined by the reinforcement of the matrix αAl by the introduced alloy additions and the presence of phases Θ(Al2Cu) and S(Al2CuMg) rich in copper, as well as η(MgZn2), in the examined alloys' microstructure. The increase of the amount of intermetallic phases precipitated in the microstructure of the examined alloys is caused, beside Cu, by the characteristic change of Zn wt. concentration and Mg. It was proposed that the process of one-stage thermal treatment of the examined alloys be introduced at a temperature of up to tJ-20 °C, which will prevent the exceedance of the solidus temperature.

5

The evaluation of microporosity and mechanical properties in high strength aluminum alloys with the use of numerical analysis and computed tomography

Pysz S., Żuczek R., Małysza M., Czekaj E., Tchórz A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

297--302

EN

One of the aspects of sustainable development is the reduction of the concentration of CO2 in the atmosphere. This could be achieved for example by the reduction of fuel consumption. That is why the research for the new construction and material solutions regarding the reduction of the weight of vehicles is so important. Alongside weight reduction of different kinds of vehicles, there is also the possibility of the application of alternative propulsion systems. The lower total vehicle weight allows to extend the lifetime of the batteries with the reduction of recharge cycles. The use of the aluminum base AlZnMgCu as cast alloy which is known as 7xxx series plastic forming alloy, allows to significantly reduce the weight of the components manufactured as cast structures, ensuring high strength properties. The wide range of the solidification temperature, which is more than 150°C, characterizes this alloy with a high tendency to create micro and macro porosity. The study presents the relationship between the cooling rate and the area of occurrence and percentage of microporosity. Obtained results were linked to the local tensile strength predicted in the simulation analysis. The evaluation of the microporosity was performed on the basis of the CT (computed tomography) and the analysis of the alloy microstructure. The microstructure analysis was carried out on a test specimen obtained from the varying wall thickness of the experimental casting. The evaluation of the mechanical properties was conducted on the basis of the static tensile test.

6

Effect of additional alloying and heat treatment on phase composition and morphology in Al-Mg-Si-type casting alloy

Boyko V., Czekaj E., Warmuzek M., Mykhalenkov K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

219--239

EN

The structure of permanent mold and high pressure die castings of the AlMg5Si2Mn alloy after alloying with Li and Sc has been investigated by scanning and transmission electron microscopy, hardness and microhardness measurements, energy dispersive X-ray analysis. Three conditions, as cast, solution treated and aged, were investigated. It was shown that in as-cast state, the structure of an alloy having the nominal composition AlMg5Si2Mn consists of four phases: first – the Al based solid solution, second – the (Al) + (Mg2Si) eutectic, third – the primary Mg2Si crystals and fourth – the α-Al(Mn, Fe)Si phase. Similar phases were observed in the alloys containing Sc or Li. After two days of storing in an as-cast condition, the solid solution in all tested alloys decomposes and forms zebra-crossing shaped precipitates. TEM examinations revealed that these precipitates nucleate heterogeneously on dislocations. The solution treatment at 575.0°C results in spheroidization of the Mg2Si lamellas, dissolution of the precipitates and formation of α-Al(Mn, Fe)Si dispersoids, nucleating on the surfaces of Mg2Si lamellas. In the Sc containing alloys, the formation of Al3Sc was detected after 120 min soaking. Further heating resulted in the growth of these precipitates. Aging of the Al-Mg-Si alloys leads to an increase of hardness in all studied alloys. This effect is mainly related to precipitation strengthening, via solid solution decomposition and formation of β’’-phase. In Li-alloyed specimens, plates of β Mg2Si phase were observed together with small cubic-shaped δ’ Al3Li precipitates.

PL

Strukturę odlewów wykonywanych w formach stałych i odlewów wysokociśnieniowych ze stopu AlMg5Si2Mn po stopowaniu Li i Sc badano za pomocą skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej, a także wykonując pomiary twardości i mikrotwardości oraz prowadząc analizę rentgenowską z dyspersją energii. Badano trzy warianty: stan po odlaniu, odlew przesycony i starzony. Wykazano, że w stanie po odlaniu struktura stopu o nominalnym składzie AlMg5Si2Mn składa się z czterech faz: pierwsza – roztwór stały na bazie Al, druga – (Al) + (Mg2Si) eutektyczna, trzecia – pierwotne kryształy Mg2Si i czwarta – α-Al(Mn, Fe)Si. Podobne fazy zaobserwowano w stopach zawierających Sc lub Li. Po dwóch dniach przechowywania w stanie po odlaniu roztwór stały we wszystkich testowanych stopach rozkłada się i tworzy wydzielenia w kształcie przejściowym. Badania TEM ujawniły, że wytrącają one heterogenicznie jądro podczas dyslokacji. Obróbka roztworu przy 575,0°C powoduje sferoidyzację płytek Mg2Si, rozkład wydzieleń i tworzenie dyspersoidów oraz zarodkowanie na powierzchniach płytek Mg2Si. W stopie zawierającym Sc fazę Al3Sc wykryto po 120 min wygrzewania. Dalsze ogrzewanie spowodowało wzrost tych wydzieleń. Starzenie stopów Al-Mg-Si prowadzi do wzrostu twardości wszystkich badanych stopów. Efekt ten jest głównie związany z utwardzaniem wydzieleniowym na skutek rozkładu w stanie stałym i tworzenia fazy β’’. W próbkach ze stopu z litem obserwowano płytki fazy β-Mg2Si wraz z małymi sześciennymi wydzieleniami δ’-Al3Li.

7

Design of new casting alloys of Al-Mg-Si-Mn system with alloying additions, its structure, and mechanical properties

Boyko V., Czekaj E., Warmuzek M., Mykhalenkov K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

141--152

EN

The strength of Al-Mg-Si-Mn casting alloy strongly depends on Mg content in solid solution and precipitation of strengthening phases. Alloys with the nominal composition AlMg5Si2Mn with addition of Li and Ti+Zr were studied by means of differential scanning calorimetry (DSC), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive X-Ray analysis (EDX). DSC measurements show that the eutectic melting temperature was about 595°C and it is higher than that of commercial A356 casting alloy. The macro- and microhardness tests show that in as-cast state hardness were higher than for A356 and continuously growth during artificial aging. TEM investigations reveal that during artificial aging three different precipitation types are forms in the alloy matrix. Two of them belong to the different structures of Mg2Si precipitates. Appearance of the third one identified as δ’-Al3Li phase represent that Al-Mg-Si system can be successfully used for designing of Li-containing casting alloy which is not developed yet.

PL

Wytrzymałość stopu Al-Mg-Si-Mn w dużym stopniu zależy od zawartości Mg w roztworze stałym i wydzieleń faz wzmacniających. Stopy o nominalnym składzie AlMg5Si2Mn z dodatkiem Li i Ti + Zr badano za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i dyspersyjnej analizy promieniowania rentgenowskiego (EDX). Pomiary DSC pokazują, że eutektyczna temperatura topnienia wynosiła około 595°C i była wyższa niż w przypadku komercyjnego stopu odlewniczego A356. Testy makro- i mikrotwardości pokazują, że w stanie po odlaniu twardość była wyższa niż w przypadku A356 i stale rosła podczas sztucznego starzenia. Badania TEM wykazały, że podczas sztucznego starzenia w osnowie stopu występują trzy różne rodzaje wydzieleń. Dwa z nich należą do wydzieleń Mg2Si o różnej strukturze. Pojawienie się trzeciej, zidentyfikowanej jako faza δ’-Al3Li, oznacza, że układ Al-Mg-Si może być z powodzeniem stosowany do projektowania stopu odlewniczego zawierającego Li, który jeszcze nie został opracowany.

8

Comparison of impact of immersed and micro-jet cooling during quenching on microstructure and mechanical properties of hypoeutectic silumin AlSi7Mg0.3

Czekaj E., Kwak Z., Garbacz-Klempka A.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

153--168

EN

This article presents research the results of the mechanical properties at the ambient temperature of hypoeutectic cast silumin EN AC-AlSi7Mg0.3 (according to EN 1706:2011; analogic to alloy A356 according to AA – the Aluminum Association). As related to the commonly known and used process of immersion during quenching, the research also used a micro-jet system of cooling. After quenching, the experimental samples were also submitted to artificial aging in three different variations. The achieved results were compared with the mechanical properties of the alloy in the as-cast state. Samples from the experimental alloy were subjected to micro-jet cooling during quenching; in principle, they had a similar level of properties as related to the samples that were cooled by immersion; only in some cases did the micro-jet cooling give better results. Further works in the field should be aimed at constructing machines for micro-jet cooling with water pressure levels significantly higher than the typical pressure of community waterworks.

PL

W artykule zostały zaprezentowane wyniki badań podstawowych właściwości mechanicznych (UTS, YS, E, N, HB) w temperaturze pokojowej podeutektycznego siluminu odlewniczego EN AC-42100 (EN AC-AlSi7Mg0.3) (zgodnie z EN 1706:2011; analogia stopu A356 według Aluminium Association). W odniesieniu do powszechnie znanego i stosowanego zabiegu chłodzenia zanurzeniowego (I, ang. immersing) podczas przesycania, w badaniach wykorzystywano również mikrostrumieniowy (M, ang. micro-jet) system chłodzenia. Po przesycaniu – metodą chłodzenia zanurzeniowego lub mikrostrumieniowego – próbki doświadczalne poddawane były także sztucznemu starzeniu w trzech różnych wariantach: S1, S2 i S3. Uzyskiwane wyniki były porównywane z właściwościami mechanicznymi stopu w stanie po odlaniu (stan F, ang. fabrication). Próbki z doświadczalnego stopu poddane mikrostrumieniowemu chłodzeniu przy przesycaniu miały w zasadzie podobne właściwości mechaniczne w stosunku do właściwości próbek chłodzonych zanurzeniowo i tylko w niektórych przypadkach mikrostrumieniowe chłodzenie dawało lepsze wyniki. Dalsze prace w tym obszarze powinny dotyczyć konstruowania urządzeń do mikrostrumieniowego chłodzenia o ciśnieniach wody znacznie przewyższających ciśnienie sieci wodociągowej, tj. do poziomu nawet kilkuset barów.

9

An introduction to the problem of the conversion of structural components, including components manufactured by casting techniques

Czekaj E., Pysz S., Garbacz-Klempka A., Żuczek R.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 1

21--39

EN

Modern development of technology features not only dynamic changes aimed at improving the performance characteristics of structural components through the optimum selection of materials, adjustments in design, or upgrade of manufacturing processes, but also the increase of the economic impact resulting from these changes. All of these processes occur under one common name of conversion and have a simple or – more often complex character (due to the vast scope of changes introduced). This article examines some basic definitions related to the concept of conversion and its association with innovative and intelligent solutions currently applied in materials engineering. Due to a variety of problems, attention was focused on the core notions related to conversion. Basing on our own experience (i.e., on the experience of the Foundry Research Institute and AGH University of Science and Technology in Krakow) and also on foreign achievements in this particular field of knowledge (mainly coming from the US), the most interesting examples of the conversion of materials and design (in the authors’ opinion) were discussed with reference to the methods of manufacture and possible interactions.

PL

Współczesny rozwój techniczny charakteryzuje się nie tylko dynamicznymi zmianami, mającymi na celu polepszenie właściwości eksploatacyjnych elementów konstrukcyjnych – poprzez optymalny dobór materiału, korektę konstrukcji czy doskonalenie procesu wytwórczego, ale także wzrostem efektów ekonomicznych, wynikających z dokonywanych zmian. Procesy te noszą nazwę konwersji i mają prosty lub – częściej – złożony (z uwagi na zakres dokonywanych zmian) charakter. W artykule rozpatrzono podstawowe definicje związane z pojęciem konwersja oraz jego skojarzenia z innowacyjnymi i inteligentnymi rozwiązaniami – aktualnie stosowanymi w inżynierii materiałowej. Ze względu na szeroki zakres zagadnienia, uwagę skoncentrowano na podstawowych pojęciach związanych z konwersacją. Opierając się na doświadczeniach jednostek badawczych polskich (Instytutu Odlewnictwa i Akademii Górniczo-Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie) i zagranicznych (głównie amerykańskich) zaprezentowano ciekawsze – zdaniem autorów – przykłady konwersji materiałowych, konstrukcyjnych oraz tych związanych ze sposobami wytwarzania – w ich wzajemnej interakcji.

10

Quality Index of the AlSi7Mg0.3 Aluminium Casting Alloy Depending on the Heat Treatment Parameters

Czekaj E., Zych J., Kwak Z., Garbacz-Klempka A.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

25--28

EN

Issues connected with high quality casting alloys are important for responsible construction elements working in hard conditions. Traditionally, the quality of aluminium casting alloy refers to such microstructure properties as the presence of inclusions and intermetallic phases or porosity. At present, in most cases, Quality index refers to the level of mechanical properties – especially strength parameters, e.g.: UTS, YS, HB, E (Young’s Modulus), K1c (stress intensity factor). Quality indexes are often presented as a function of density. However, generally it is known, that operating durability of construction elements depends both on the strength and plastic of the material. Therefore, for several years now, in specialist literature, the concept of quality index (QI) was present, combines these two important qualities of construction material. The work presents the results of QI research for casting hypoeutectic silumin type EN AC-42100 (EN AC-AlSi7Mg0.3), depending on different variants of heat treatment, including jet cooling during solution treatment.

11

Low Cycle Mechanical and Fatigue Properties of AlZnMgCu Alloy

Pysz S., Czekaj E., Żuczek R., Maj M., Piekło J.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 1

55--60

EN

The article presents the analysis of properties of the high-strength AlZnMgCu (abbr AlZn) aluminium alloy and estimates possibilities of its application for responsible structures with reduced weight as an alternative to iron alloy castings. The aim of the conducted studies was to develop and select the best heat treatment regime for a 7xx casting alloy based on high-strength materials for plastic working from the 7xxx series. For analysis, wrought AlZnMgCu alloy (7075) was selected. Its potential of the estimated as-cast mechanical properties indicates a broad spectrum of possible applications for automotive parts and in the armaments industry. The resulting tensile and fatigue properties support the thesis adopted, while the design works further confirm these assumptions.

12

Research of Aluminium Influence on Tin Bronzes

Rzadkosz S., Garbacz-Klempka A., Kozana J., Piękoś M., Czekaj E., Perek-Nowak M.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 1 spec.

93--98

EN

During the research a group of copper and tin alloys was investigated. The influence of variable additions of aluminium within the range of 0.3 – 1.4 wt % was analysed on tin bronze CuSn10 with the aim of obtaining durable bronzes, from outside the normalized copper alloy groups. Melts were conducted in order to obtain alloy samples for testing the chosen properties. Metallographic and SEM-EDS tests were carried out to determine the microstructure changes caused by introducing Al addition to CuSn10 alloy. Also, chosen mechanical properties were tested for the alloys investigated. The results showed considerable changes in the microstructure as well as significant hardening of the Cu-Sn alloys as the result of aluminium addition. The thermal and dilatometric analysis confirmed the presence of phase changes, also their parameters were assessed depending on the share of aluminium addition in the CuSn10. The aluminium additive applied within the range of 0.3-1.4 wt% to CuSn10 bronze clearly impacted the microstructure and the strength properties analysed, causing the increase in strength and hardness with simultaneous insignificant decrease of elongation of the CuSn10Al alloys.

13

Wpływ dodatku złomu obiegowego na właściwości mechaniczne odlewów ciśnieniowych ze stopów magnezu

Dudek P., Fajkiel A., Reguła T., Czekaj E., Mielniczuk J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 3

29--41

PL

Recykling stopów magnezu jest zagadnieniem trudnym nie tylko z uwagi na bardzo dużą reaktywność i skłonność do zapalania się tych stopów już poniżej temperatury topnienia, ale i z braku odpowiedniego wyposażenia oraz doświadczenia w tym zakresie w krajowych odlewniach. Niemniej jednak zarówno wymogi ochrony środowiska naturalnego, jak i konieczność zmniejszania kosztów funkcjonowania odlewni, wymagają racjonalnego zagospodarowania złomu obiegowego. Problem ten dotyczy nie tylko odlewni stopów magnezu, ale niemal wszystkich odlewni. Jednak z uwagi na trudną technologię topienia stopów magnezu powszechnie uważa się, że dobre właściwości mechaniczne odlewów z tych stopów można uzyskać jedynie ze stopów pierwotnych (czystych gąsek). Przeprowadzone badania wpływu dodatku złomu obiegowego na właściwości mechaniczne odlewów ciśnieniowych ze stopów magnezu AZ91 i AM50 wykazały, że określony, ściśle kontrolowany dodatek takiego złomu w znacznym stopniu wpływa na zwiększenie nie tylko wytrzymałości na rozciąganie, ale przede wszystkim wzrost plastyczności, co stwarza możliwość szerszego zastosowania odlewów. W artykule przedstawiono wyniki prac nad doborem optymalnej ilości złomu obiegowego we wsadzie na właściwości mechaniczne odlewów ciśnieniowych ze stopu AZ91 i AM50.

EN

Recycling of magnesium alloys is a complex issue not only because of their high reactivity and flammability even below melting temperature, but primarily because of a lack of equipment and experience in foundries. Nonetheless the environmental factors and the economic aspects of magnesium casting processes require the proper use of scrap. The problem relates not only to magnesium foundries but every foundry. However, due to the difficulty of melting and treating magnesium alloys there is a common belief that good mechanical properties can be achieved only by using pure ingots. The present research investigating the effect of process scrap on the mechanical properties of AZ91 and AM50 die cast parts. The results have shown that a particular content of the scrap causes an increase in the tensile strength and in elongation, which can have a profound effect on the applicability of the magnesium alloys. This article presents results of research on the optimum content of process scrap in the melt related to mechanical properties of AZ91 and AM50 die cast parts.

14

Optymalizacja parametrów obróbki cieplnej wybranych odlewanych stopów AlZnMgCu(Mn)

Gazda A., Warmuzek M., Czekaj E.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 1

33--47

PL

W publikacji przedstawiono wyniki optymalizacji parametrów złożonej obróbki cieplnej odlewanych stopów AlZnMgCu(Mn), polegającej na retrogresji (nawrocie) i powtórnym starzeniu (RRA, Retrogression and Reaging). Dla porównania, wykonano również analizę dwu rodzajów obróbki cieplnej – standardowej, typu T6 oraz obróbki typu T7 (wg PN-EN 515:1996), poprawiającej odporność na pękanie w warunkach korozji naprężeniowej (SCC, Stress Corrosion Cracking). Do optymalizacji parametrów obróbki cieplnej wykorzystano metodę analizy termicznej (TA, Thermal Analysis) – różnicową kalorymetrię skaningową (DSC, Differential Scanning Calorimetry) oraz pomiary przewodności elektrycznej i obserwacje mikrostruktury. Zrealizowano wybrane warianty obróbki cieplnej dla ustalonych w badaniach, optymalnych parametrów obróbki i wykonano badania wytrzymałościowe. Najwyższe wartości Rm otrzymano po obróbce RRA (200°C/20 min) – wyższe dla stopu o większej zawartości miedzi. Wyniki uzyskane w pracy świadczą o skuteczności procesów modyfikacji mikrostruktury stopów za pomocą obróbki RRA, potwierdzonej wynikami prób wytrzymałościowych i obserwacji powierzchni przełomów. Wyniki badań kalorymetrycznych materiału badawczego po poszczególnych etapach zaplanowanych wariantów obróbki cieplnej stanowią dobry punkt wyjścia do jakościowej analizy mechanizmu towarzyszących im przemian fazowych. Uzyskane rezultaty mogą być inspiracją do rozwoju badań nad odlewanymi stopami AlZnMgCu.

EN

The publication presents the results of optimisation of parameters of complex heat treatment of as-cast AlZnMgCu(Mn) alloys consisting in retrogression and reaging (RRA, Retrogression and Re-aging). For comparison purposes, the analysis of a standard T6 heat treatment and a T7 heat treat-ment (according to PN-EN 515:1996) which improve resistance to stress corrosion cracking (SCC) were carried out. To optimise the parameters of heat treatment the thermal analysis method – Differential Scanning Calorimetry (DSC), measurements of electrical conductivity and microstructural observations were conducted. Selected variants of heat treatment for optimal parameters determined in the study were realized and tensile tests were performed. The highest values of Rm were achieved after RRA (200°C/20 min) heat treatment and higher values for alloy with a higher content of copper were obtained. The results obtained in this study demonstrate the efficiency of the modification of the alloys’ microstructure by means of the RRA heat treatment, confirmed by the results of tensile tests and fracture surface observations. The results of DSC studies of material after various stages of the planned heat treatments may provide a starting point to study the mechanism of the associated phase transformations and can serve as inspiration for further research on the as-cast AlZnMgCu alloys.

15

The application of a computer technique to assess the impact of chemical composition on dispersed shrinkage microporosity of hypoeutectic cast silumins

Czekaj E., Pysz S.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 40, no. 3

125--140

EN

This article presents the possibility of decreasing dispersed shrinkage microporosity in castings of hypoeutectic alloying silumins, as a result of narrowing - within the standards or industrial specifications - the content of particular elements of the chemical composition: alloying additions and/or impurities. This relatively-simple and, at the same time, inexpensive method can often lead to a quick solution of this type of defects in castings and the improvement of their tightness. In order to orientate the chemical composition towards an optimal content, computer-aided statistical processing was conducted (using Statistica Ver. 9 software) with the application of figures directly related to shrinkage microporosity as well as indirectly related to the temperaturę range of crystallisation (ΔT= Tlik= Tsol).This data came from literature and MAGMASoft software for simulations of pouring and solidification processes in castings.The achieved results were verified under industrial conditions.

PL

W artykule zaprezentowano możliwości zmniejszenia rozproszonej mikroporowatości skurczowej w odlewach z podeutektycznych siluminów stopowych, w wyniku zawężenia - w granicach normy lub specyfikacji przemysłowej - zawartości w nich poszczególnych elementów składu chemicznego: dodatków stopowych i/lub zanieczyszczeń. Ten stosunkowo prosty, a zarazem tani sposób w wielu przypadkach prowadzi do szybkiego zlikwidowania wad w odlewach oraz poprawy ich szczelności. W celu ustalenia optymalnych zawartości składu chemicznego przeprowadzano komputerową obróbkę statystyczną (za pomocą programu Statistica Ver. 9) danych liczbowych dotyczących bezpośrednio mikroporowatości skurczowej, jak i - pośrednio - temperaturowego zakresu krystalizacji ( ΔT= Tlik= Tsol|). Dane te pochodziły z materiałów źródłowych oraz programu MAGMASoft do symulacji procesów zalewania i krzepnięcia odlewów. Uzyskane rezultaty poddane zostały weryfikacji w warunkach przemysłowych.

16

Analysis of AM60 and AZ91 Alloy Crystallisation in Ceramic Moulds by Thermal Derivative Analysis (TDA)

Rapiejko C., Pisarek B., Czekaj E., Pacyniak T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1449--1455

EN

The work presents the test results of the crystallisation and cooling of magnesium alloys: AM60 and AZ91, with the use of the TDA method. The tested alloys were cast into ceramic shells heated up to 180°C, produced according to the technology of the shell production in the investment casting method. The TDA method was applied to record and characterize the thermal effect resulting from the phase transformations occurring during the crystallisation of magnesium alloys. The kinetics and dynamics of the thermal processes of the crystallisation of AM60 and AZ91 in the ceramic shells were determined. Metallographic tests were performed with the use of an optical microscope as well as scanning microscopy, together with the EDS chemical analysis of the phases present in the tested casts. A comparison of these test results with the thermal effect recorded by way of the TDA method was made.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań krystalizacji i stygnięcia stopów magnezu: AM60 i AZ91 przy użyciu metody ATD. Badane stopy zalewano do form ceramicznych podgrzanych do temperatury 180°C, wykonanych zgodnie z technologią wytwarzania form w metodzie traconych modeli. Przy pomocy metody ATD zarejestrowano i wyznaczono charakterystyczne efekty cieplne wynikające z przemian fazowych zachodzących podczas krystalizacji badanych stopów magnezu. Określono kinetykę i dynamikę procesów cieplnych krystalizacji stopów AM60 i AZ91 w formach ceramicznych. Przeprowadzono badania metalograficzne przy pomocy mikroskopu optycznego oraz mikroskopii skaningowej wraz z analizą chemiczną EDS występujących faz w badanych odlewach. Porównano wyniki tych badań z efektami cieplnymi zarejestrowanymi metodą ATD.

17

High-Strength Aluminium Alloys and Their Use in Foundry Industry of Nickel Superalloys

Pysz S., Maj M., Czekaj E.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 3

71--76

EN

Of great importance in the selection of materials for cast strctures is keeping a proper balance between the mechanical and plastic properties, while preserving the relevant casting properties. This study has been devoted to an analysis of the choice and application of highstrength aluminium-based alloys maintaining sufficient level of casting properties. The high level of tensile strength (Rm > 500 MPa) matched with satisfactory elongation (A > 3%) is important because materials of this type are used for cast parts operating in the aerospace, automotive, and military industries. These beneficial relationships between the high tensile strength and toughness are relatively easy to obtain in the Al-Zn-Mg-Cu alloys subjected to plastic forming and proper heat treatment. In gravity cast products, on the other hand, whether poured into sand moulds or metal moulds (dies), obtaining this favourable combination of properties poses a number of research problems (mostly resulting from the alloy chemical composition) as well as technical and technological difficulties.

18

Heuristic Model of the Mechanical Properties of a Hypoeutectic EN AC-42100 (EN AC-AlSi7Mg0.3) Silumin Alloy Subjected to Heat Treatment

Górny Z., Kluska-Nawarecka S., Czekaj E., Wilk-Kołodziejczyk D., Saja K.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 4

35--38

EN

The object of the experimental studies was to determine the mechanical properties of a hypoeutectic EN AC - 42100 (EN ACAlSi7Mg0,3) silumin alloy, where the said properties are changing as a result of subjecting the samples of different types to solution treatment. An important aspect of the studies was the use type of device for the heat treatment. As a basic parameter representing the mechanical properties, the tensile strength of the metal (Rm) was adopted.

19

Analysis of the Crystallization of AZ91 Alloy by Thermal and Derivative Analysis Method Intensively Cooled in Ceramic Shell

Rapiejko C., Pisarek B., Czekaj E., Pacyniak T.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 1

97--102

EN

The work presents the test result of the influence of cooling rate on the microstructure of AZ91 alloy, Vickers micro-hardness and Brinell hardness. Studies cooling and crystallization of AZ91 alloy was cast into the ceramic shells pre-heated to 180°C and then air-cooled at ambient temperature or intensively super cooled in the liquid coolant. The TDA method was applied to record and characterize the thermal effect resulting from the phase transformations occurring during the crystallization of AZ91 alloy. The kinetics and dynamics of the thermal processes of crystallization of AZ91 alloy in the ceramic shells were determined. Metallographic tests were performed with the use of an optical microscope. A comparison of these test results with the thermal effect recorded by way of the TDA method was made. Influence of cooling rate of AZ91 on HV0, 01 micro-hardness and Brinell hardness alloy was examined.

20

Studium technologiczno-konstrukcyjne wykorzystania techniki szybkiego prototypowania do wykonania odlewu artystycznego - medalu 65-lecia Instytutu Odlewnictwa w Krakowie

Jarco A., Rzadkosz S., Krokosz J., Pabiś R., Gil A., Czekaj E., Młodnicki S., Ćwiklak R.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2012

|

T. 52, z. 1

55-70

PL

Podjęto działania w zakresie wykonania odlewu artystycznego, to jest medalu 65-lecia Instytutu Odlewnictwa - z wykorzystaniem techniki szybkiego prototypowania. Opisano najważniejsze operacje technologiczne procesu od rysunku 2D do gotowego wyrobu. Wykazano, że teza postawiona w pracy - jest możliwa do realizacji według najnowocześniejszych rozwiązań stosowanych w technologii odlewniczej.

EN

Steps have been taken to make an art casting - a medal commemorating the 65th Anniversary of the establishment of the Foundry Research Institute in Cracow, using a rapid prototyping technique. The most important technological operations from a 2D drawing to the finished product were described. It has been shown that the argument put in the study can be brought into effect using the most modern solutions of foundry technology.