Recykling wiórów aluminium metodą KOBO

• Autorzy: Pawłowska B. , Śliwa R. E.

Warianty tytułu

EN

Recycling aluminum chips by KoBo method

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy dokonano analizy możliwości recyklingu wiórów na przykładzie wiórów ze stopu 2024, metodą konsolidacji plastycznej w procesie KoBo. Metoda recyklingu stanowi alternatywne rozwiązanie w stosunku do tradycyjnych sposobów odzysku metali poprzez procesy topienia. Stosowane do tej pory procesy recyklingu wiórów są mało efektywne z uwagi na duże straty metalu wskutek utleniania przy nagrzewaniu do temperatury topienia. Ponadto, konsolidacja wiórów nie wymaga stosowania wysokiej, czy nawet podwyższonej temperatury procesu, co znacząco ogranicza niekorzystne zjawisko utleniania wiórów i negatywny wpływ na strukturę i własności mechaniczne wyrobów. Zaproponowana w pracy metoda opiera się na zagęszczeniu wiórów na zimno do postaci brykietów, a następnie wyciskaniu metodą KoBo w temperaturze otoczenia. Wyciskane pręty poddano badaniom właściwości mechanicznych (jednoosiowa próba rozciągania oraz pomiar twardości metodą Vickersa), które porównano z określonymi właściwościami mechanicznymi materiału litego. Wykazano bardzo dobry efekt konsolidacji wiórów w procesie KoBo potwierdzony stosunkowo niewiele różniącymi się właściwościami mechanicznymi materiału po recyklingu w porównaniu do materiału litego. W stosunku do innych metod recyklingu, wyciskanie wiórów metodą KOBO jest rozwiązaniem w pełni innowacyjnym i energooszczędnym. Jego zastosowanie na zaadaptowanych do procesu KOBO prasach przemysłowych, stwarza szansę na uzyskanie wyrobów o większych przekrojach poprzecznych i większym stopniu przerobu, a przy tym pozwoli na sterowanie właściwościami wyrobu przez odpowiedni dobór parametrów prowadzenia procesu i ewentualnej obróbki cieplnej.

EN

This paper presents an analytical study of recycling aluminum chips, on the example of chips of 2024 aluminum alloy, by plastic consolidation with the use of KoBo method. The recycling method is an alternative solution to conventional method of recovering metals by melting processes. However, the recycling methods, which have been applied so far, are hardly effective considering large metal waste due to oxidation when heating the chips to the melting temperature. Moreover, chip consolidation does not require high or even elevated temperature of the process, which considerably reduces the chip oxidation and negative effect on the structure and mechanical properties of the product. The proposed method is based on cold compaction of chips into briquettes, and then extrusion by KoBo method at room temperature. The extruded wires were tested for mechanical properties (uniaxial tensile test and Vickers hardness test), and compared with specific mechanical properties of solid material. A very good effect of chips compaction has been proved by KoBo method, which has been confirmed by relatively slightly different mechanical properties of the material after recycling compared with the solid one. In comparison to other recycling methods, chip extrusion by KoBo method is an innovative and energy efficient solution. The application of that method on specially designed hydraulic presses allows for obtaining products of larger cross-sections as well as larger scale of chip processing. It will also allow for controlling the product properties by proper selection of process parameters and possible heat treatment.

Słowa kluczowe

PL

wióry metaliczne; współbieżne wyciskanie; metoda KOBO; konsolidacja plastyczna; właściwości mechaniczne prasówki

EN

metallic chips; concurrent extrusion; KOBO method; hot plastic consolidation; mechanical properties of extrudate

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 28, nr 4
• Strony: 301--316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pawłowska B.

• Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Przeróbki Plastycznej, al. Powstańców Warszawy 8, 35-329 Rzeszów, Poland

autor

Śliwa R. E.

• Politechnika Rzeszowska im. I. Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Katedra Przeróbki Plastycznej, al. Powstańców Warszawy 8, 35-329 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Green J. 2007. Aluminum Recycling and Processing for Energy Conservation and Sustainability. Ed. J.A.S. Green. Clevlend: ASM International.
• [2] Dybiec H., A. Kabalak. 2009. „Ocena możliwości odzysku chłodziw z wiórów po obróbce skrawaniem stopów aluminiowych na drodze obróbki termicznej.” Ochrona powietrza i problemy odpadów 43: 137.
• [3] Dybiec H. 2009. „Parametry prasowania wstępnego wiórów po skrawaniu stopów aluminiowych oraz odzysk chłodziwa w procesie recyklingu”. Rudy i Metale Nieżelazne 54: 416–421.
• [4] Dybiec H. 2010. Alternatywny proces recyklingu trudno przerabianych złomów z metali lekkich. W Polska metalurgia w latach 2006-2010, 505–513. Komitet Metalurgii Polskiej Akademii Nauk – Kraków: Wydawnictwo Naukowe „AKAPIT”.
• [5] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, M. Łagoda. 2015. „Warunki inicjacji procesu konsolidacji wiórów ze stopów magnezu poddanych niskotemperaturowemu wyciskaniu metodą KoBo”. Rudy Metale 60 (12): 734–740.
• [6] Poster A.R.. 1966. Handbook of metal powders. New York: Ed. Plenum Press.
• [7] Dybiec H. 2008. Submikrostrukturalne stopy aluminium. Kraków: Wydawnictwa AGH.
• [8] Dybiec H., K. Pieła, J. Piotrowska. 2009. „Recykling wiórów AlCu3,8 metodą konsolidacji plastycznej”. Rudy i Metale Nieżelazne 54: 676–684.
• [9] Dybiec H. 2007. “Plastic consolidation of metallic powders”. Archive of Metallurgy and Materials 52: 161–170.
• [10] Dybiec H., P. Kozak. 2004. “Mechanical properties of aluminium wires produced by plastic consolidation of fine grained powders”. Solid State Phenomena 101–102: 131–134.
• [11] Gronostajski J., H. Marciniak, A. Matuszak. 2000. “New methods of aluminium and aluminium-alloy chips recycling”. Journal of Materials Processing Technology 106: 34–39.
• [12] Raport prepared for JTP Energy Efficiency and Renewable Energy U.S. Energy Requirement for Aluminum Production. U.S. Department of Energy – February 2007.
• [13] Hong-yu X., J. Ze-sheng, H. Mao-liang, W. Zhen-yu. 2012. “Microstructure evolution of hot pressed AZ91D alloy chips reheated to semi-solid state”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 22: 2906–2912.
• [14] Watanable H., K. Moriwaki, T. Mukai, K. Ishikawa, M. Kohzu, K. Higasahi. 2001. “Consolidation of machined magnesium alloy chips by hot extrusion utilizing superplastic flow”. Journal of Materials Science 36 (20): 5007–5011.
• [15] Chmura W., J. Gronostajski. 2000. “Mechanical and tribological properties of aluminum – based composites produced by the recycling of chips”. Journal of Materials Processing Technology 106: 23–27.
• [16] Korbel A., W. Bochniak. Method of plastic forming of materials. U.S. patent 5.737.959 (1998), European Patent 0.711.210 (2000).
• [17] Korbel A., W. Bochniak. 2004. “Refinement and control of the metal structure elements by plastic deformation”. Scripta Materialia 51 (8): 755–759.
• [18] Korbel A., W. Bochniak, J. Borowski, L. Błaż, P. Ostachowski, M. Łagoda. 2015. “Anomalies in precipitation hardening process of 7075 aluminum alloy extruded by KoBo method”. Journal of Materials Processing Technology 216: 160–168.
• [19] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, M. Łagoda. „Plastic flow of metals under cyclic change of deformation path conditions”. Złożone do publikacji w czasopiśmie Nanotechnology.
• [20] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostochowski, L. Błaż. 2011. „Visco-Plastic Flow of Metal in Dynamic Conditions of Complex Strain Scheme”. Metallurgical and Materials Transactions 42 (9): 2881–2897.
• [21] Bochniak W. 2009. Teoretyczne i praktyczne aspekty plastycznego kształtowania metali – Metoda KoBo. Kraków: Wydawnictwo AGH.
• [22] Korbel A., W. Bochniak. 2013. “Luders deformation and superplastic flow of metals extruded by KoBo method”. Philosophical Magazine 93 (15): 1883–1913.
• [23] Korbel A., W. Bochniak. Method of plastic forming of materials. U.S. Patent No 5,737,959 (1998), European Patent No 737, 959 (1998).
• [24] Bochniak W., K. Marszowski, A. Korbel. 2005. “Theoretical and practical aspects of the produc-tion of thin-walled tubes by the KoBo method”. Journal of Materials Processing Technology 169: 44.
• [25] Korbel A., W. Bochniak, R. Śliwa, P. Ostachowski, M. Łagoda, Z. Kusion, B. Trzebuniak. 2016. „Niskotemperaturowa konsolidacja wiórów z trudnoodkształcalnych stopów aluminium”. Obróbka Plastyczna Metali XXVII (2): 133–152.
• [26] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, S. Ziółkiewicz, J. Borowski. 2013. „Wyciskanie metali i stopów metodą KoBo”. Obróbka Plastyczna Metali XXIV (2): 83–97.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).