The structure of centrifugally cast composite casting

• Autorzy: Jackowski J. , Szymański P.

Warianty tytułu

PL

Struktura odlewu kompozytowego wykonanego odlewaniem odśrodkowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The most frequently used methods for manufacturing composite castings with an internal structure composed of a metal matrix and solid particles of the reinforcing phase are gravitational casting (into disposable or permanent moulds), pressure die casting, squeeze casting and centrifugal casting. The diphase character of the composite suspension designed for casting leads to the fact that its gravitational casting is delimited, among others, by a minimum thickness of the casting walls. The process of casting composite suspensions using the centrifugal method is unavoidably accompanied by migration of the reinforcing phase particles. It means that during the casting process, the particles move with respect to the liquid metal matrix. Therefore, experimental tests have been made with a view to manufacturing composite castings with the method of centrifugal casting. The tests were aimed at answering whether thin-walled castings may be manufactured using this method and checking the effect of the method on the behavior of the particles present in the cast suspension. The tests have been performed using a standard composite material with an aluminum alloy matrix including silicon carbide particles. The cast part was a small turbine with a blade thickness of about 1 mm. The casting moulds were made from a gypsum mass which was poured in a device composed of an induction furnace and a mechanism, referred to as a caster, that ensured rotation of the mould around a vertical rotation axis. The castings obtained in such way were evaluated with regard to matching the required shape and achieving a uniform distribution of the reinforcing phase in the composite material samples cut from various points of the casting and its gating system. It was found that the casting conditions allow one to obtain thin-walled castings, however, migration of the reinforcing phase particles in the cast suspension is significant. Hence, further research of the conditions of applying the method appeared necessary.

PL

Do najczęściej stosowanych metod wytwarzania odlewów kompozytowych, których struktura wewnętrzna składa się z metalowej osnowy oraz stałych cząstek fazy zbrojącej, należą: odlewanie grawitacyjne (do form jednorazowych i trwałych), odlewanie ciśnieniowe, prasowanie w stanie ciekłym oraz odlewanie odśrodkowe. Dwufazowość zawiesiny kompozytowej przeznaczonej do odlewania sprawia, że jej grawitacyjne odlewanie limitowane jest m.in. minimalną grubością ścianek odlewów. Odlewaniu zawiesin kompozytowych metodą odśrodkową towarzyszy nieuchronna migracja cząstek fazy zbrojącej, czyli ich przemieszczanie się względem ciekłej osnowy metalowej podczas odlewania. Podjęto pilotażowe próby wytwarzania niedużych odlewów kompozytowych metodą odlewania odśrodkowego. Celem prób było sprawdzenie możliwości uzyskiwania cienkościennych odlewów oraz wpływu metody odlewania na zachowanie się cząstek w odlewanej zawiesinie kompozytowej. Do wykonania prób użyty został standardowy materiał kompozytowy na osnowie stopu aluminium, zawierający cząstki węglika krzemu. Elementem odlewanym była niewielka turbina o łopatkach grubości ok. 1 mm. Formy odlewnicze wykonano z masy gipsowej, a proces ich zalewania realizowano w urządzeniu złożonym z pieca indukcyjnego oraz mechanizmu zapewniającego wirowanie formy wokół pionowej osi obrotu. Uzyskane odlewy oceniano pod względem zachowania wymaganych kształtów oraz równomierności rozkładu fazy zbrojącej w próbkach materiału kompozytowego wyciętych z różnych miejsc odlewów i ich układów wlewowych. Stwierdzono, że stosowane warunki odlewania pozwalają na uzyskanie cienkościennych odlewów, jednak migracja cząstek fazy zbrojącej w odlewanej zawiesinie jest znaczna, a dalsze badania nad warunkami stosowania testowanej metody - konieczne.

Słowa kluczowe

EN

dispersion composites; centrifugal casting; gradient structure

PL

kompozyty zbrojone dyspersyjnie; odlewanie odśrodkowe; struktura gradientowa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 12, nr 1
• Strony: 66--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Jackowski J.

autor

Szymański P.

• Poznan University of Technology, Institute of Materials Technology, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, Poland,

Bibliografia

• [1] Dyzia M., Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wieczorek J., Starczewski M., Kompozytowe tłoki do sprężarek wytwarzane metodą odlewania kokilowego, Kompozyty (Composites) 2007, 2, 83-86.
• [2] Sobczak J., Wojciechowski S., Wspłóczesne tendencje praktycznego zastosowania kompozytów metalowych, Kompozyty (Composites) 2002, 3, 24-37.
• [3] Szweycer M., Jackowski J., Warunki topienia i odlewania kompozytów zawiesinowych o osnowie aluminiowej, Mat. VII Konferencji Metale nieżelazne w przemyśle okrętowym, Szczecin 1996, 185-192.
• [4] Jackowski J., Nagolska D., Szweycer M., Zjawiska sedymentacji w technologii kompozytów zawiesinowych, Krzepnięcie Metali i Stopów 2000, 43, 281-290.
• [5] Liu Q., Ciao Y., Yang Y., Hu Z., Theoretical analysis of the particle gradient distribution in centrifugal field during solidification, Metallurgical and Materials Transactions B, 1996, 27, 1025-1029.
• [6] Braszczyński J., Zyska A., Tomczyński S., Rozkład cząstek ceramicznych w obszarach powierzchniowych kompozytu odlewanego odśrodkowo o osi pionowej, Mat. IV Konf. Zjawiska powierzchniowe w procesach odlewniczych, Poznań-Kołobrzeg 1998, 35-42.
• [7] Dolata-Grosz A., Śleziona J., Wpływ odlewania odśrodkowego na jakość kompozytów umacnianych cząstkami ceramicznymi i fazami międzymetalicznymi: aspekt porowatości, Archiwum Odlewnictwa 2004, 4, 114-121.
• [8] Zyska A., Braszczyński J., Wpływ wielkości cząstek i szybkości chłodzenia na strukturę kompozytów AlSi7Mg2- -SiC., Mat. Seminarium, Kompozyty - 98, Teoria i praktyka, Częstochowa 1998, 139-144.
• [9] Śleziona J., Grosz A., Wieczorek J., Wytwarzanie odlewów zbrojonych warstwowo cząstkami Al2O3, Mat. Konf. Zjawiska powierzchniowe w procesach odlewniczych, Poznań - Kołobrzeg 1998, 255-261.
• [10] Heynick M., Slotz I., 3D CAD, CAM and Rapid Prototyping, LAPA Digital Technology Seminar, Lozanna 6-9.04.2006.