Nasycanie zbrojenia z ceramicznych włókien nieuporządkowanych podczas wytwarzania odlewów z kompozytów metalowych

• Autorzy: Grabian J.

Warianty tytułu

EN

The saturation of reinforcement with ceramic disordered fibres during the production of cast of metal composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono analizę pierwszego etapu w procesie technologicznym wytwarzania odlewów z metalowych kompozytów nasycanych, jakim jest wnikanie ciekłego metalu w głąb zbrojenia, tzw. procesu nasycania. Dla większości stosowanych materiałów zarówno osnowy, jak i zbrojenia kompozytu, proces ten jest utrudniony ze względu na złą zwilżalność ceramicznego zbrojenia przez ciekły metal. Czynnikiem wymuszającym jest ciśnienie, którego wartość dochodzić może do 200 Mpa. Dobór wartości tego ciśnienia jest łatwy, gdy kształt i wymiary przestrzeni między włóknami zbrojenia możemy opisać geometrycznie. Dzieje się tak, gdy włókna zbrojenia są uporządkowane. Dla kompozytów o włóknach nieuporządkowanych opisanie geometrii przestrzeni międzywłóknowych jest praktycznie niemożliwe. Wykazano, że decydujący w procesie nasycania jest etap wypełniania metalem zamkniętych przestrzeni kapilarnych, utworzonych przez stykające się włókna. Wykazano również, że proces nasycania zbrojenia o włóknach nieuporządkowanych należy badać w skali makroskopowej. Główną część pracy stanowi opracowanie sposobu wyznaczania podstawowych parametrów procesu nasycania ciekłym metalem zbrojenia o włóknach nieuporządkowanych. Podstawą tego sposobu jest tzw. charakterystyka technologiczna zbrojenia wyznaczana przez nasycanie tego zbrojenia cieczą testującą (stopem Wooda). Wyznaczona charakterystyka technologiczna pozwala na wnioskowanie o procesie nasycania danego zbrojenia innym metalem, np. stopem będącym osnową kompozytu technicznego. Wykazano, że stosowanie zbyt wysokich ciśnień nasycania jest nieuzasadnione. Wymagany stopień nasycenia zbrojenia można osiągnąć stosując wyznaczone opracowanym sposobem wartości parametrów procesu nasycenia. Przeprowadzone badania pozwoliły zweryfikować przydatność opracowanego sposobu wyznaczania parametrów procesu nasycania zbrojenia. Opracowano algorytm przeprowadzania obliczeń, który jest podstawą programu komputerowego, wspomagającego projektowanie procesu technologicznego wytwarzania odlewów z kompozytów nasycanych. Nie związane z podwyższaniem ciśnienia nasycania zwiększenie stopnia wypełnienia przestrzeni międzywłóknowych zbrojenia można osiągnąć stosując tzw. czynniki intensyfikujące proces nasycania. Przedstawiono wyniki badań, dotyczących wpływu próżni technicznej, atmosfery argonu oraz drgań mechanicznych na proces nasycania zbrojenia ciekłym metalem osnowy.

EN

An analysis was made in the first stage of the technological process of producing casts from saturated metal composites, which consists in the penetration of liquid metal into the reinforcement, the so-called saturation process. For most of the materials applied both the matrix and the reinforcements of the composites this process is difficult because of poor wettability of the ceramic reinforcement by liquid metal. Pressure of up to 200 Mpa is the enforcing factor. It is easy to select this pressure when the shape and dimensions of the space between reinforcement fibres can be geometrically described; this occurs when the reinforcement fibres are ordered. For composites of disordered fibres it is practically impossible to describe the space geometry between fibres. It has been proved that the stage of filling with metal the closed capillary spaces formed by fibres touching one another is decisive in the saturation process. It has also been proved that the process of saturating the reinforcement with disordered fibres should be examined on a macroscopic scale. The main part of the work is constituted by the study of a way of designating the basic parameters of the process of saturating the reinforcement with disordered fibres with liquid metal. This method is based on the so-called technological characteristic of the reinforcement determined by saturating the reinforcement with a testing liquid (Wood alloy). The technological characteristic determined permits to make conclusion about the process of saturating the reinforcement with a different metal, e.g. an alloy that is the matrix of a technical composite. It has been proved that it is unjustified to apply too high pressures. The required saturation degree of the saturation can be achieved by a applying values of the saturation process parameters determined by the method worked out. The research conducted permitted to verify the usefulness of the method worked out for determining parameters of the reinforcement saturation pro-cess. A calculation algorithm was worked out which is the basis for a computer program for backing up the designing of the technological process of making casts from saturated composites. An increase in the degree of filling the space between reinforcement fibres not connected with stepping up the saturation pressure can be achieved by the application of so-called saturation process intensification factors. Research results have been presented concerning the effect of technological vacuum, argon atmosphere and mechanical vibrations on the process of saturating the reinforcement with liquid metal of the matrix.

• Wydawca: Dział Wydawnictw Wyższej Szkoły Morskiej
• Czasopismo: Studia / Wyższa Szkoła Morska w Szczecinie
• Rocznik: 2001
• Tom: nr 35
• Strony: 3--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 130 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grabian J.

• Wyższa Szkoła Morska w Szczecinie ul. Wały Chrobrego 1/2 70-500 Szczecin