Niskotemperaturowa konsolidacja wiórów z trudnoodkształcalnych stopów aluminium

• Autorzy: Korbel A. , Bochniak W. , Ostachowski P. , Łagoda M. , Kusion Z. , Trzebuniak B. , Śliwa R.

Warianty tytułu

EN

Low-temperature consolidation of machining chips from hardly-deformable aluminum alloys

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Na bazie wyników doświadczalnych, dokonano oceny możliwości recyklingu wiórów odpadowych z trudnoodkształcalnych stopów aluminium serii 2xxx i 7xxx, do postaci i cech litych wyrobów z pominięciem fazy ciekłej. W tym celu wykorzystano proces niskotemperaturowego wyciskania metodą KOBO. Badania cech geometrycznych, mechanicznych i strukturalnych wyrobów/prasówki pozwoliły na stwierdzenie ich pełnej konsolidacji i spełnienie wymagań stawianych wyrobom wytwarzanym z wlewków. W metodzie KOBO, dzięki intensywnej lokalizacji plastycznego płynięcia w pasmach ścinania, tworzenie wiązań atomowych pomiędzy sąsiadującymi ze sobą wiórami, związane jest z ich zagęszczeniem i odsłonięciem „świeżych” warstw przypowierzchniowych, pozbawionych tlenków i innych zanieczyszczeń. Co istotne, 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. W stosunku do innych metod recyklingu, niskotemperaturowe wyciskanie wiórów metodą KOBO, jawi się jako rozwiązanie w pełni innowacyjne, energooszczędne i technologicznie atrakcyjne (proces na zimno). Jego zastosowanie na zaadaptowanych do procesu KOBO pełnogabarytowych prasach przemysłowych, stwarza szansę na uzyskiwanie wyrobów o większych przekrojach poprzecznych i większym stopniu przerobu, a przy tym pozwoli na sterowanie własnościami wyrobu przez odpowiedni dobór parametrów prowadzenia procesu i ewentualnej obróbki cieplnej.

EN

Basing on experimental data, the possibility to recycle machining chips from hardlydeformable aluminum alloys (series 2xxx and 7xxx) into products with properties of solids leaving the liquid phase out has been assessed. To that end, low-temperature extrusion by the KOBO method has been used. Research regarding geometrical, structural and mechanical properties of the final products/compacts revealed their total consolidation and proved their compatibility with requirements for products made of ingots. Due to intense localization of plastic flow in shear bands during the KOBO method, atomic bonding between adjoining chips is a result of their densification and “fresh” near-surface layers, clear of oxides and other pollutants, being revealed. Importantly, the chips consolidation process does not require high or even raised temperature, which significantly reduces the unfavorable phenomenon of chips oxidation and its negative influence on the structure and mechanical properties of products. In comparison with other recycling solutions, low-temperature extrusion of machining chips by the KOBO method seems to have a range of advantages – it is innovative, energy–saving and technologically attractive (low-temperature process). The method's application on specially adapted full-size industrial presses makes it possible to obtain products with bigger cross-sectional areas and higher extrusion ratio, at the same time allowing to control the properties of products through a relevant choice of parameters for the procedure itself and the potential heat-treatment.

Słowa kluczowe

PL

wióry metaliczne; konsolidacja plastyczna; wyciskanie niskotemperaturowe; metoda KOBO; struktura; własności mechaniczne; prasówki

EN

metallic chips; plastic consolidation; low temperature extrusion; KOBO method; structure; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 2
• Strony: 133--152
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Korbel A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Bochniak W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Ostachowski P.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Łagoda M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Kusion Z.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Trzebuniak B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Śliwa R.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Tucholski G. 2013. “Chips versus briquetts: How the aluminium industry can effectively and efficiently recycle scrap”. Aluminium 1–2: 87–88.
• [2] Torkar M., M. Lamut, A. Millaku. 2010. “Recycling of steel chips”. Materials and Technology 44: 289–292.
• [3] Gronostajski J., H. Marciniak, A. Matuszak. 2000. “New methods of aluminium and aluminium – alloy chips recycling”. Journal of Materials Processing Technology 106: 34–39.
• [4] Korbel A., W. Bochniak. Method of plastic forming of materials. U.S. Patent No. 5,737,959 (1998), European Patent No 0711210 (2000).
• [5] Korbel A., W. Bochniak. 2004. “Refinement and control of the metal structure elements by plastic deformation”. Scripta Materialia 51: 755–759.
• [6] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, M. Łagoda. 2015. “Warunki inicjacji procesu konsolidacji wiórów ze stopów magnezu poddanych niskotemperaturowemu wyciskaniu metodą KOBO”. Rudy i Metale Nieżelazne Recykling 60: 734–740.
• [7] Korbel A., W. Bochniak. 2016. Stratified plastic flow in metals. (Złożone do publikacji).
• [8] Cottrell A.H. 1964. The Mechanical Properties of Matter. New York: John Wiley and Sons, Inc.
• [9] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, L. Błaż. 2011. „Visco–Plastic Flow of Metal in Dynamic Conditions of Complex Strain Scheme”. Metallurgical and Materials Transactions 42: 2881–2897.
• [10] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski. 2015. Correlation between nanostructure and mechanical properties of metals subjected to Severe Plastic Deformation, 17–18. W mat. konf. 2 nd Edition Nanotech Dubai 2015 International Conference & Exhibition NANOTECH DUBAI 2015. Dubai, United Arab Emirates.
• [11] Bochniak W., A. Korbel. 2014. Viscous flow of light alloys subjected to large strain at low temperature, 16–18. W mat konf. The Twentieth International Symposium on Plasticity and its Current Applications PLASTICITY 2014, Bahamas.
• [12] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, S. Ziółkiewicz, J. Borowski. 2013. „Wyciskanie metali i stopów metodą KOBO”. Obróbka Plastyczna Metali 24 (2): 83–97.
• [13] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, A. Paliborek, M. Łagoda, A. Brzostowicz. 2016. „A new constitutive approach to large strain plastic deformation”. International Journal of Materials Research 107: 44–51.
• [14] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, M. Łagoda. 2016. Warunki wyciskania wiór z tytanu w gatunku Grade 2. W przygotowaniu do publikacji.
• [15] ASM Metals Handbook. Vol. 2: Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special–Purpose Materials. 1990. ASM International.
• [16] Bochniak W., K. Marszowski, A. Korbel. 2005. “Theoretical and practical aspects of the production of thin–walled tubes by the KOBO method”. Journal of Materials Processing Technology 169: 44–53.