Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of the properties of polymer composites with carbon nanotubes in the aspect of their abrasive wear

Krzyżak A., Kosicka E., Szczepaniak R., Szymczak T.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 95, nr 1

5--12

EN

Purpose: Carbon nanotubes are used in composite materials due to the improvement of (including tribological) properties of composites, especially thermoplastic matrix composites. This demonstrates the potential of CNTs and the validity of research on determining the impact of this type of reinforcement on the composite materials under development. Design/methodology/approach: The article presents selected results of research on polymer composites made of C.E.S. R70 resin, C.E.S. H72 hardener with the addition of a physical friction modifier (CNTs) with a percentage by volume of 18.16% and 24.42%, respectively, which also acts as a reinforcement. The produced material was subjected to hardness measurements according to the Shore method and EDS analysis. The study of abrasive wear in reciprocating movement was carried out using the Taber Linear Abraser model 5750 tribotester and a precision weight. The surface topography of the composite material after tribological tests was determined using scanning electron microscopy (SEM). Some of the mentioned tests were carried out on samples made only of resin, used as the matrix of the tested polymer composite. Findings: Carbon nanotubes used in polymer matrix composites, including bisphenol A/F epoxy resin have an influence on the tribological properties of the material. The addition of carbon nanotubes contributed to a 24% increase in the Ra parameter relative to pure resin, to a level corresponding to rough grinding of steel. Research limitations/implications: The results of the tests indicate the need to continue research in order to optimize the composition of composites in terms of operating parameters of friction nodes in broadly understood aviation. Originality/value: The analysed literature did not find any studies on the impact of the addition of carbon nanotubes on epoxy resins based on bisphenol A/F. Due to the wide scope of application of such resins, the properties of such composite materials in which carbon nanotubes are the reinforcing phase have been investigated.

2

Ocena trwałości zmęczeniowej końcówki drążka kierowniczego

Szymczak T., Brodecki A., Kowalewski Z., Lasota P.

Transport Samochodowy

|

2018

|

z. 2

63--72

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań trwałościowych końcówki drążka kierowniczego pojazdu o dmc powyżej 3.5 tony. W badaniach wykorzystywano wielkogabarytową platformę wibroizolowaną, serwohydrauliczny siłownik mobilny oraz cyfrowy kontroler sygnałów IST Instron. Próby prowadzono w warunkach działania obciążenia zmiennego cyklicznie do uzyskania 2×106 cykli. Ze względu na kompleksową ocenę zachowania końcówki drążka kierowniczego testy przerywano, by wykonywać oględziny obiektu badań. Wyznaczono zmiany kąta wychylenia oraz momentu siły w funkcji liczby cykli oraz przedstawiono ich prognozę. Omówiono procedurę badawczą służącą ocenie trwałości przegubu kulistego.

EN

The paper reports results from test of steering rod tip used in car having permissible total mass above 3.5 t. Anti-vibration platform, servo-hydraulic actuator and digital controller IST Instron were used to execute the tests. The experiments were carried out under cyclic loading up to 2×106 cycles. The tests were interrupted for inspecting the examined object. Variations of angle and force moment and prediction of their values versus number of cycles are presented. Details of experimental procedure for evaluation of steering rod tip are provided.

3

Wpływ chromu na proces krystalizacji, mikrostrukturę i właściwości siluminu podeutektycznego

Szymczak T., Gumienny G., Wilk-Kolodziejczyk D., Pacyniak T.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 1

55--72

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań siluminu podeutektycznego z dodatkiem chromu przeznaczonego do odlewania pod ciśnieniem. W charakterze stopu wyjściowego zastosowano silumin o składzie chemicznym zbliżonym do siluminu gatunku EN AC-46000. W celu wprowadzenia chromu do siluminu wyjściowego zastosowano zaprawę AlCr15. Ilość siluminu wyjściowego oraz zaprawy AlCr15 dobrano w proporcjach pozwalających na uzyskanie w stopie zawartości Cr około 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 i 0,5% wag. W ramach realizacji pracy zbadano zarówno silumin wyjściowy, jak również siluminy z dodatkiem chromu. Przedstawiono wyniki analizy termicznej i derywacyjnej ATD (ang. Differential Thermal Analysis – DTA), przeprowadzonej w celu zbadania procesu krystalizacji siluminów. Pokazano mikrostrukturę siluminów odlewanych do próbnika ATD oraz ciśnieniowo. Określono podstawowe właściwości mechaniczne siluminów odlewanych pod ciśnieniem. Przedstawione wyniki analizy ATD wykazały wpływ dodatku chromu na przebieg procesu krystalizacji badanego siluminu. Na krzywych ATD siluminu wyjściowego występują trzy efekty cieplne wywołane odpowiednio krystalizacją roztworu stałego α(Al), oraz dwóch eutektyk α + Al15(Fe,Mn)3Si2 + + β i α + Al2Cu + AlSiCuFeMnMgNi + β. Wprowadzenie chromu w ilości około 0,2% wag. spowodowało wystąpienie na krzywej derywacyjnej dodatkowego efektu cieplnego pochodzącego od krystalizacji fazy międzymetalicznej zawierającej chrom. Krystalizacja tej fazy zachodzi przed wydzielaniem się z cieczy dendrytów fazy α(Al). Analiza mikrostruktury siluminów odlewanych do próbnika ATD wykazała pojawienie się wydzieleń „nowej” fazy w siluminach zawierających 0,2% wag. lub więcej Cr. Wraz z pojawieniem się na krzywych ATD dodatkowego efektu cieplnego oraz „nowej” fazy w mikrostrukturze siluminu zauważono brak fazy Al15(Fe,Mn)3Si2. W siluminach odlewanych ciśnieniowo dodatek chromu również spowodował powstanie „nowej” fazy międzymetalicznej. Faza ta pojawia się przy zawartości około 0,3% wag. lub większej Cr. Ma ona morfologię zbliżoną do ścianowej. Wraz z podwyższaniem ilości chromu rozmiary tej fazy znacząco się zwiększają. Badania podstawowych właściwości mechanicznych siluminów odlewanych pod ciśnieniem wykazały, że dodatek Cr daje możliwość znaczącego podwyższenia głównie wytrzymałości na rozciąganie Rm i wydłużenia względnego A. Pierwiastek ten w mniejszym stopniu wpłynął na podwyższenie twardości HB. Wartości umownej granicy plastyczności Rp0,2 siluminu wyjściowego i siluminów z podwyższoną zawartością chromu nie zmieniają się istotnie. Najwyższe właściwości mechaniczne uzyskano dla siluminów zawierających około 0,2 i 0,3% wag. Cr.

EN

The paper presents the results of studies of hypoeutectic silumin with a chromium addition used for pressure casting. A silumin with the composition similar to that of EN AC-46000 was used as the initial one. In order to introduce chromium into the initial silumin, an AlCr15 master alloy was applied. The amounts of the initial silumin and the AlCr15 master alloy were selected in the proportions making it possible to obtain about 0.1; 0.2; 0.3; 0.4 and 0.5 wt. % of Cr in the alloy. Both the initial silumin and the silumins with the chromium addition were examined. The results of the thermal and derivational analysis performed to investigate the silumins' crystallization process have been presented. The microstructure of the silumins cast into an DTA tester and under pressure has been demonstrated. The basic mechanical properties of the pressure cast silumins have been presented. The results of the DTA analysis showed an effect of the chromium addition on the course of the crystallization process of the examined silumin. Three thermal effects are present on the silumin's DTA curves, caused by the crystallization of the solid solution α(Al), and of two eutectics α + Al15(Fe,Mn)3Si2 + β and α + Al2Cu + AlSiCuFeMnMgNi + + β. The introduction of chromium in the amount of about 0.2 wt. % caused the presence of an additional thermal effect on the derivation curve, originating from the crystallization of the intermetallic phase containing chromium. The crystallization of this phase occurs before the precipitation of the dendrites of phase α(Al) from the liquid. The microstructure analysis of the silumins cast into the DTA tester showed the presence of precipitations of a “new” phase in the silumins containing 0.2% wt. Cr or more. With the occurrence of an additional thermal effect on the DTA curves as well as the “new” phase in the silumin's microstructure, the lack of phase Al15(Fe,Mn)3Si2 was observed. In the pressure cast silumins, the chromium addition also caused the formation of a “new” intermetallic phase, which occurs with the Cr content of about 0.3 wt. % or more. Its morphology is similar to a faceted one. With an increase of the chromium content, the size of this phase significantly increases as well. The investigations of the basic mechanical properties of the pressure cast silumins showed that the Cr addition makes it possible to significantly increase mainly the tensile strength Rm and the unit elongation A. To a lesser extent, this element caused an increase of the hardness HB. The values of the proof stress Rp0.2 of the initial silumin and the silumins with an increased chromium content do not change significantly. The highest mechanical properties were obtained for the silumins containing about 0.2 and 0.3 wt. % Cr.

4

Poliuretanowe struktury kompozytowe z tkaninami 3D

Ryszkowska J., Auguścik M., Leszczyńska M., Mizera K., Wierzbicki Ł, Szymczak T., Lasota P., Lipert K., Półka M.

Polimery

|

2018

|

T. 63, nr 9

611--618

PL

Przedmiotem badań były poliuretany (PUR) zaliczane do grupy materiałów absorbujących energię, o potencjalnym zastosowaniu do wytwarzania elementów konstrukcji tarcz chroniących ratowników przed falą uderzeniową. W celu zwiększenia zdolności tych materiałów do absorpcji energii na ich bazie wykonano struktury kompozytowe z udziałem poliestrowych tkanin 3D. Do badań użyto poliuretanów o różnej twardości (40, 85 i 95 ShA). Testy udarnościowe przeprowadzono dwiema metodami z wykorzystaniem kolumnowego młota udarowego Dynatup 9250HV i stanowiska do badania zdolności do pochłaniania siły uderzenia,zbudowanego na podstawie brytyjskiej normy BS 7971-4:2002. Oceniane próbki poliuretanów o różnej twardości cechowała podobna zdolność do absorpcji energii (powyżej 82 J), natomiast kompozyty na osnowie poliuretanowej z udziałem tkaniny poliestrowej 3D akumulowały większą ilość energii uderzenia (powyżej 87 J).

EN

Polyurethanes (PUR), which are known to exhibit energy absorption properties, have been selected for use as structural elements of the shields protecting the rescuers from the shockwaves. In order to increase the ability of these materials to absorb energy the composite structures containing polyester 3D fabrics have been prepared. Polyurethanes of various hardness (40, 85, 95 ShA) were used in the study. The impact tests were carried out with two analytical methods using Dynatup 9250HV column impact hammer and the impact energy absorption testing setup constructed with accordance to the British standard BS 7971-4:2002. The evaluated polyurethanes with different hardness exhibited similar capabilities of energy absorption (more than 82 J). Introduction of polyester 3D fabrics increased the amount of energy that could be absorbed by the examined composite structures (more than 87 J).

5

Investigations of material behaviour under monotonic tension using a Digital Image Correlation system

Szymczak T.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2018

|

Vol. 56 nr 3

857—871

EN

The paper reports behaviour of engineering materials for different kinds of notches, i.e. having U, V shapes. Their variants with respect to dimensions are illustrated in static and fatigue tests. The influence of these types of geometrical imperfections on material fatigue is presented using variations of the Wöhler curve, number of cycles to failure and the fatigue notch factor. Results of experiments conducted by the use of the Digital Image Correlation system called 4M Aramis are illustrated. Courses of tensile characteristics of the 41Cr4 steel, obtained by means of both techniques: extensometer and DIC are compared. They indicated that the DIC technique can be a good tool for determination of mechanical properties. The equivalent strain full-field distributions on specimens tensioned with and without imperfections up to material fracture are presented. The influence of U and V notches on variations of tensile curves is shown.

6

Statistical Methods Used in the Assessment of the Influence of the Al-Si Alloy's Chemical Composition on its Properties

Szymczak T., Szymszal J., Gumienny G.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 1

203--211

EN

The paper presents the results of the application of a statistical analysis to evaluate the effect of the chemical composition of the die casting Al-Si alloys on its basic mechanical properties. The examinations were performed on the hypoeutectic Al-Si alloy type EN AC-46000 and, created on its basis, a multi-component Al-Si alloy containing high-melting additions Cr, Mo, W and V. The additions were introduced into the base Al-Si alloy in different combinations and amounts (from 0,05% to 0,50%). The tensile strength Rm; the proof stress Rp0,2; the unit elongation A and the hardness HB of the examined Al-Si alloys were determined. The data analysis and the selection of Al-Si alloy samples without the Cr, Mo, W and V additions were presented; a database containing the independent variables (Al-Si alloy's chemical composition) and dependent variables (Rm; Rp0,2; A and HB) for all the considered variants of Al-Si alloy composition was constructed. Additionally, an analysis was made of the effect of the Al-Si alloy's component elements on the obtained mechanical properties, with a special consideration of the high-melting additions Cr, Mo, V and W. For the optimization of the content of these additions in the Al-Si alloy, the dependent variables were standardized and treated jointly. The statistical tools were mainly the multivariate backward stepwise regression and linear correlation analysis and the analysis of variance ANOVA. The statistical analysis showed that the most advantageous effect on the jointly treated mechanical properties is obtained with the amount of the Cr, Mo, V and W additions of 0,05 to 0,10%.

7

Evaluation of the Effect of the Cr, Mo, V and W Content in an Al-Si Alloy Used for Pressure Casting on its Proof Stress

Szymczak T., Szymszal J., Gumienny G.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

105--111

EN

The study presents the results of the application of a statistical analysis for the evaluation of the effect of high-melting additions introduced into a pressure cast Al-Si alloy on the obtained level of its proof stress Rp0.2. The base Al-Si alloy used for the tests was a typical alloy used for pressure casting grade EN AC-46000. The base alloy was enriched with high-melting additions, such as: Cr, Mo, V and W. The additions were introduced into the base Al-Si alloy in all the possible combinations. The content of the particular high-melting addition in the Al-Si alloy was within the scope of 0.05 to 0.50%. The investigations were performed on both the base alloy and alloy with the high-melting element additions. Within the implementation of the studies, the values of Rp0.2 were determined for all the considered chemical compositions of the Al-Si alloy. A database was created for the statistical analysis, containing the independent variables (chemical composition data) and dependent variables (examined Rp0.2 values). The performed statistical analysis aimed at determining whether the examined high-melting additions had a significant effect on the level of Rp0.2 of the Al-Si alloy as well as optimizing their contents in order to obtain the highest values of the Al-Si alloy's proof stress Rp0.2. The analyses showed that each considered high-melting addition introduced into the Al-Si alloy in a proper amount can cause an increase of the proof stress Rp0.2 of the alloy, and the optimal content of each examined high-melting addition in respect of the highest obtained value of Rp0.2 equals 0.05%.

8

Evaluation of the Effect of Cr, Mo, V and W on the Selected Properties of Silumins

Szymczak T., Szymszal J., Gumienny G.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 4

77--82

EN

The results of statistical analysis applied in order to evaluate the effect of the high melting point elements to pressure die cast silumin on its tensile strength Rm, unit elongation A and HB were discussed. The base alloy was silumin with the chemical composition similar to EN-AC 46000. To this silumin, high melting point elements such as Cr, Mo, V and W were added. All possible combinations of the additives were used. The content of individual high melting point additives ranged from 0.05 to 0.50%. The tests were carried out on silumin with and without above mentioned elements. The values of Rm, A and HB were determined for all the examined chemical compositions of the silumin. The conducted statistical analysis showed that each of the examined high melting point additives added to the silumin in an appropriate amount could raise the values of Rm, A and HB. To obtain the high tensile strength of Rm = 291 MPa in the tested silumin, the best content of each of the additives should be in the range of 0.05-0.10%. To obtain the highest possible elongation A of about 6.0%, the best content of the additives should be as follows: chromium in the range of 0.05-0.15%, molybdenum 0.05% or 0.15%, vanadium 0.05% and tungsten 0.15%. To obtain the silumin with hardness of 117 HB, chromium, molybdenum and vanadium content should be equal to about 0.05%, and tungsten to about 0.5%.

9

Digital image correlation technique as a tool for kinematics assessment of structural components

Brodecki A., Szymczak T., Kowalewski Z.

Acta Mechanica et Automatica

|

2018

|

Vol. 12, no. 2

101--104

EN

The paper reports the results of tests carried out for kinematic properties determination of components under cyclic loading. DIC system called 5M PONTOS was employed to follow variations of displacement versus time. It was conducted by the use of markers stuck on selected sections of components tested. The results are presented in 2D and 3D coordinate systems expressing behaviour of such elements as: mechanical coupling device, boat frame and car engine. These data enabled to capture weak and strong sections of the component examined at various loading conditions.

10

Zmiany naprężenia w stali konstrukcyjnej 10H2M w warunkach monotoniczno-cyklicznego odkształcenia

Szymczak T., Kowalewski Z. L.

Transport Samochodowy

|

2017

|

z. 4

91--106

PL

W artykule omówiono wybrane stanowiska badawcze przeznaczone do określania zachowania się materiałów przy stałym odkształceniu. Przedstawiono wpływ temperatury na naprężenia resztkowe w połączeniach śrubowych, mających zastosowanie w różnego rodzaju środkach transportu. Zwrócono uwagę na obniżenie naprężenia w nowoczesnych materiałach - wielu gałęzi przemysłu, w tym motoryzacyjnego – stopy lekkie, superstopy oraz stopy tytanu. Zaprezentowano wpływ temperatury i prędkości deformacji na zmianę naprężenia normalnego. Przedstawiono rezultaty badań stali 10H2M (10CrMo9-10) uzyskane z prób realizowanych przy stałym odkształceniu wzdłużnym i zmiennym cyklicznie odkształceniu postaciowym. Omówiono wpływ amplitudy i częstotliwości cykli skrętnych, stosowanych jednocześnie przy występowaniu odkształcenia wzdłużnego o stałym poziomie, na przebieg naprężenia normalnego.

EN

The paper reports selected testing machines recommended for investigations of material behaviour under constant deformation. An influence of temperature and strain rate on stress variations in screws’ material applied in many types of transport is presented. Stress reduction in modern materials employed by many branches of industry including automotive, i.e. light alloys, super-alloy and titanium alloys is shown. Results from examination of the 10H2M (10CrMo9-10) steel at constant level of axial strain and cyclic shear strain are discussed. An influence of amplitude and frequency of torsion cycles on the axial stress under constant level of axial strain is studied.

11

Wybrane materiały stosowane w układach hamulcowych i ich właściwości mechaniczne

Szymczak T., Kowalewski Z.

Transport Samochodowy

|

2017

|

z. 2

87--99

PL

W pracy omówiono wybrane materiały stosowane w układach hamulcowych, jak: żeliwo szare, kompozyty ceramiczne oraz metalowe o osnowie ze stopu aluminium. Zaprezentowano ich zasadnicze właściwości mechaniczne oraz parametry fizyczne. Ponadto, omówiono zmiany granicy plastyczności i wytrzymałości doraźnej żeliwa szarego w warunkach rozciągania prowadzonego przy dziewięciu poziomach temperatury w zakresie od 20 °C do 700 °C.

EN

The paper reports selected materials applied in breaking systems, i.e.: grey cast iron, ceramic and metallic composites with aluminium alloy matrix. Their mechanical and physical properties are presented. Variations of the yield point and ultimate tensile strength determined from tensile tests carried out at nine levels of temperature within a range from 20 °C up to 700 °C are discussed.

12

Wpływ wanadu na proces krystalizacji, mikrostrukturę i właściwości siluminu EN AC-46000

Szymczak T., Gumienny G., Pacyniak T.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 3

187--199

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań siluminu z dodatkiem wanadu przeznaczonego do odlewania pod ciśnieniem. Jako stop wyjściowy zastosowano silumin podeutektyczny gatunku EN AC-46000. Do siluminu wyjściowego wprowadzano zaprawę AlV10 w ilości pozwalającej na uzyskanie zawartości wanadu w kolejno wytapianych siluminach po około 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 i 0,5% wag. Badaniom poddano zarówno silumin wyjściowy, jak i siluminy zawierające wanad. Badania obejmowały analizę termiczną i derywacyjną (ATD) procesu krystalizacji, analizę metalograficzną mikrostruktury odlewów wykonanych w próbniku ATD i ciśnieniowych oraz określenie podstawowych właściwości mechanicznych siluminu odlewanego ciśnieniowo. Badania ATD wykazały wzrost temperatury początku krystalizacji siluminu oraz brak dodatkowych efektów cieplnych. Badania metalograficzne wykazały zmniejszenie średniej wielkości faz w mikrostrukturze stopu odlewanego do próbnika ATD. W siluminach zawierających 0,3; 0,4 i 0,5% wag. V zarówno płytkowe wydzielenia krzemu eutektycznego, jak i faz międzymetalicznych pochodzących z eutektyk charakteryzują się znacząco mniejszymi maksymalnymi wymiarami w porównaniu z siluminami o mniejszej zawartości V. W mikrostrukturze siluminów odlewanych pod ciśnieniem, które zawierają wanad powstają „nowe” fazy niewystępujące w siluminach niezawierających tego pierwiastka. Są to najprawdopodobniej fazy międzymetaliczne zawierające wanad. Wielkość wydzieleń tych faz rośnie wraz ze zwiększeniem zawartości wanadu w siluminie. Przeprowadzone badania podstawowych właściwości mechanicznych siluminów odlewanych pod ciśnieniem wykazały możliwość uzyskania większych wartości wytrzymałości na rozciąganie Rm, umownej granicy plastyczności Rp0,2 oraz twardości HB siluminów zawierających wanad w porównaniu z siluminami bez tego pierwiastka. Największe wartości: Rm = 248 MPa uzyskano w siluminie zawierającym około 0,3% wanadu; Rp0,2 = 113 MPa przy zawartości 0,1 i 0,2% oraz HB = 116 dla dodatku V około 0,2% wag. Względem siluminu bez dodatku V uzyskane wartości powodują podwyższenie Rm o 26%; Rp0,2 o 12% oraz HB o 7%.

EN

The paper presents the results of the study of Al-Si alloys with a vanadium addition used in pressure casting. The hypoeutectic Al-Si alloy grade EN AC-46000 was applied as the initial alloy. The master alloy AlV10 was introduced into the initial alloy in the amount making it possible to obtain the vanadium content in the consecutively melted Al-Si alloys of about 0.1; 0.2; 0.3; 0,4 and 0.5 wt. %. The tests were performed on both the initial Al-Si alloy and alloys containing vanadium. The investigations included a thermal and derivative (DTA) analysis of the crystallization process, a metallographic analysis of the microstructure of casts prepared in DTA tester and pressure casts, as well as the determination of the basic mechanical properties of the pressure cast Al-Si alloy. The DTA tests showed an increase in the temperature at the beginning of the Al-Si alloy crystallization and no additional thermal effects. The metallographic examinations demonstrated a decrease of the average phase size in the microstructure of the alloy cast in the DTA tester. In the Al-Si alloys containing 0.3; 0.4 and 0.5 wt. % V, both the lamellar precipitates of eutectic silicon and of the intermetallic phases originating in the eutectics were characterized by significantly lower maximal dimensions, compared to the Al-Si alloys with lower V contents. In the microstructure of the pressure cast Al-Si alloys, which contain vanadium, “new” phases may form, which did not occur in the Al-Si alloys without V. These are probably intermetallic phases containing vanadium. The size of these precipitates increases with the increase of the vanadium content in the Al-Si alloy. The performed tests of the basic mechanical properties of the pressure cast Al-Si alloys showed the possibility of obtaining higher values of tensile strength Rm, proof stress Rp0.2 and hardness HB of the Al-Si alloys containing vanadium, compared to the Al-Si alloys without this element. The highest values: Rm = 248 MPa were obtained in the Al-Si alloy containing about 0.3% vanadium; Rp0.2 = 113 MPa – with the content of 0.1, and 0.2% and HB = 116 for the V addition of about 0.2 wt. %. As regards the Al-Si alloy without a vanadium addition, the obtained values caused an increase of Rm by 26%; Rp0.2 by 12% and HB by 7%.

13

Nickel in Compacted Graphite Iron

Gumienny G., Kurowska B., Szymczak T., Gawroński J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

657--662

EN

The paper presents results of the research work concerning effects of nickel concentration on the crystallization process, microstructure and selected properties of the compacted graphite iron. Compacted graphite in the cast iron was obtained with use of the Inmold process. The study has comprised the cast iron containing nickel up to concentration providing obtainment of austenitic microstructure of the matrix. The effect of the nickel on temperature of the eutectic crystallization was specified. It has been presented composition of the cast iron matrix in function of nickel concentration in a casting with wall thickness of 3 mm and 24 mm. Moreover, it has been presented conditions defining the possibility of obtaining an austenitic and martensitic compacted graphite iron. Effect of the nickel on hardness of the cast iron was described.

14

Hypoeutectic Al-Si Alloy Doped with Chromium, Tungsten and Molybdenum Designated for Pressure Die Casting

Szymczak T., Gumienny G., Kurowska B., Pacyniak T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1629--1635

EN

Structural modification of hypoeutectic Al-Si alloy EN-AC 46000 alloy influences its microstructure and mechanical properties. In a series of examinations the EN-AC 46000 alloy has been doped with Cr, W and Mo. The study involved the differential thermal analysis (DTA) and the light microscopy structural analysis of the samples cut from pressure die castings and from samples cast into the DTA cup. The DTA and microstructure analyses revealed new phases in the alloy doped with mentioned additives. The strength properties measurements of the alloys doped with Cr, W and Mo showed significant improvement in tensile strength and elongation, while preserving good hardness.

15

Hypoeutectic Al-Si Alloy with Cr, V and Mo to Pressure Die Casting

Szymczak T., Gumienny G., Stasiak I., Pacyniak T.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 1

153--156

EN

This paper presents the results of hypoeutectic 226 grade alloy as well as prepared on its basis Al-Si alloy containing Cr, V and Mo. The additives tested were added as AlCr15, AlV10 and AlMo8 master alloys. Alloys tested were poured into DTA sampler as well as using pressure die casting. An amount of Cr, V and Mo additives in alloy poured into DTA sampler comprised within the range approximately 0.05-0.35%. Alloys to pressure die casting contained 0.05-0.20% Cr, V and Mo. The crystallization process was examined using the derivative thermal analysis (DTA). The microstructure of castings made in the DTA sampler as well as castings made with use of pressure die casting were examined. The basic mechanical properties of castings made using pressure die casting were defined too. It has been shown in the DTA curves of Al-Si alloy containing approximately 0.30 and 0.35% Cr, Mo, and V there is an additional thermal effect probably caused by a peritectic crystallization of intermetallic phases containing the aforementioned additives. These phases have a morphology similar to the walled and a relatively large size. The analogous phases also occur in pressure die casting alloys containing 0.10% or more additions of Cr, V and Mo. The appearance of these phases in pressure die casting Al-Si alloys coincides with a decrease in the value of the tensile strength Rm and the elongation A. It has been shown die castings made of Al-Si alloys containing the aforementioned additives have a higher Rm and A than 226 alloy.

16

Effect of Alloy Additions on the Structure and Mechanical Properties of the AlSi7Mg0.3 Alloy

Pisarek B. P., Rapiejko C., Szymczak T., Pacyniak T.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 1

137--142

EN

The study presents the results of the investigations of the effect of Cu, Ni, Cr, V, Mo and W alloy additions on the microstructure and mechanical properties of the AlSi7Mg0.3 alloy. The examinations were performed within a project the aim of which is to elaborate an experimental and industrial technology of producing elements of machines and devices complex in their construction, made of aluminium alloys by the method of precision investment casting. It was demonstrated that a proper combination of alloy additions causes the crystallization of complex intermetallic phases in the silumin, shortens the SDAS and improves the strength properties: Rm, Rp0.2,HB hardness. Elevating these properties reduces At, which, in consequence, lowers the quality index Q of the alloy of the obtained casts. Experimental casts were made in ceramic moulds preliminarily heated to 160 °C, into which the AlSi7Mg0.3 alloy with the additions was cast, followed by its cooling at ambient temperature. With the purpose of increasing the value of the quality index Q, it is recommended that the process of alloy cooling in the ceramic mould be intensified and/or a thermal treatment of the casts be performed (ageing) (T6).

17

Wpływ molibdenu na proces krystalizacji, mikrostrukturę i właściwości siluminu 226

Szymczak T., Gumienny G., Pacyniak T.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 3

193--204

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań siluminu podeutektycznego z dodatkiem molibdenu przeznaczonego do odlewania ciśnieniowego. Badania obejmowały analizę termiczną i derywacyjną procesu krystalizacji, analizę metalograficzną mikrostruktury odlewów wykonanych w próbniku ATD i ciśnieniowych oraz określenie podstawowych właściwości mechanicznych siluminu. Do badań przeznaczono silumin gatunku 226, który jest typowym siluminem do odlewania pod ciśnieniem. Do tego siluminu wprowadzano zaprawę AlMo8 w ilości pozwalającej na uzyskanie stężenia Mo w stopie po około 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 i 0,5%. Badania procesu krystalizacji wykazały analogiczny przebieg krzywych ATD siluminu bez dodatku Mo oraz siluminów zawierających około 0,1; 0,2; 0,3 i 0,4% Mo. Wykazano zmianę w procesie krystalizacji badanego siluminu wywołaną zwiększeniem stężenia Mo do 0,5%. Zmiana ta polegała na wystąpieniu dodatkowego efektu cieplnego na krzywych ATD, który nie występował w siluminie bez dodatku Mo i siluminach o mniejszym jego stężeniu. W mikrostrukturze siluminu odlewanego do próbnika ATD zawierającego 0,3−0,5% Mo wystąpiły fazy, których nie obserwowano w stopach bez badanego dodatku i o mniejszym jego stężeniu. W odlewach ciśnieniowych fazy te wystąpiły we wszystkich badanych siluminach z dodatkiem Mo. Wymiary tych faz zwiększają się wraz ze wzrostem stężenia Mo w siluminie. Przeprowadzone badania podstawowych właściwości mechanicznych siluminów odlewanych pod ciśnieniem wykazały, że największą wartość wytrzymałości na rozciąganie Rm i wydłużenia względnego A uzyskano dla siluminu 226 z dodatkiem 0,4% Mo. Stanowi to wzrost Rm o 7,6% i A o 13,8% w ujęciu względnym w stosunku do siluminu 226 bez dodatku Mo. Największą wartość umownej granicy plastyczności Rp0,2 i twardości HB uzyskano dla siluminu 226 bez dodatku Mo.

EN

The article presents the results of studies of hypoeutectic silumin with a molybdenum addition used for pressure casting. The studies included a thermal-derivative analysis of the crystallization process, a metallographic analysis of the microstructure of casts made in a DTA tester and pressure casts, as well as the determination of the basic mechanical properties of the silumin. For the tests, silumin 226 was selected, which is a typical silumin for pressure casting. The AlMo8 master alloy was introduced into the silumin in an amount allowing the Mo concentration in the alloy to be about 0.1; 0.2; 0.3; 0.4 and 0.5%. The examination of the crystallization process showed an analogous course of the DTA curves of the silumin without the Mo addition and the silumins containing about 0.1; 0.2; 0.3 and 0.4% Mo. A change in the crystallization process of the examined silumin was established, caused by an increase of the Mo concentration to 0.5%. This change consisted in the occurrence of an additional thermal effect on the DTA curves, which did not take place in the silumin without the Mo addition or in the silumins with lower Mo concentrations. The microstructure of the silumin cast into the DTA tester with 0.3−0.5% Mo contained phases which were not observed in the alloys without the examined addition or with its lower concentrations. In the pressure casts, these phases were present in all the examined silumins with the Mo addition. The dimensions of these phases increase with the increase of the Mo concentration in the silumin. The performed studies of the basic mechanical properties of the silumins cast under pressure showed that the highest value of tensile strength Rm and unit elongation A were obtained for silumin 226 with the addition of 0.4% Mo. This constitutes an increase of Rm by 7.6% and of A by 13.8% in relative terms with respect to silumin 226 without the Mo adszczególdition. The highest values of yield strength Rp0.2 and hardness HB were obtained for silumin 226 without the Mo addition.

18

Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach materiałów i elementów konstrukcyjnych

Szymczak T., Kowalewski Z. L., Brodecki A.

Dozór Techniczny

|

2016

|

z. 4

22--31

PL

W pracy omówiono technikę cyfrowej korelacji obrazu (DIC) przeznaczoną do bezkontaktowego określania rozkładów składowych przemieszczenia i na ich podstawie obliczania składowych odkształcenia oraz naprężenia. Umożliwia ona również wyznaczanie parametrów kinematycznych obiektów inżynierskich w postaci prędkości i przyspieszenia, które określane są metodą różniczkowania po czasie zarejestrowanych wartości składowych przemieszczenia. Zaprezentowano polowe zmiany rozkładów odkształcenia wzdłużnego, oraz rozkładów składowych głównych odkształcenia podczas rozciągania stali konstrukcyjnej, które monitorowano aż do chwili zniszczenia materiału. Przedstawiono wyniki próby porównawczej, w której jednocześnie stosowano ekstensometr oraz system DIC. Dodatkowo zaprezentowano rezultaty prób stanowiskowych mechanicznego elementu sprzęgającego przeprowadzonych przy użyciu systemu pomiarów cyfrowych w warunkach oddziaływania cyklicznie zmiennego obciążenia.

EN

Digital Image Correlation (DIC) technique recommended for contactless determination of displacement components distribution is presented. The displacement components were subsequently used for calculations of the strain and stress distributions. The method also enables determination of such kinematic parameters of loaded engineering objects as velocity and acceleration, that can be obtained by displacement components derivation with respect to time. Variations of full-field strain distributions (longitudinal and major strains) during monotonic tension of structural steel monitored up to the fracture of the material are illustrated. The results of comparative test performed by simultaneously application of extensometer and DIC system are provided. Additionally, the results of bench tests of mechanical coupling component carried out using digital measurement device under cyclic loading are presented.

19

Hypoeutectic Silumin to Pressure Die Casting with Vanadium and Tungsten

Szymczak T., Gumienny G., Pacyniak T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

2103--2110

EN

The basic aim of this study is to investigate the effect of vanadium and tungsten on the crystallization process, microstructure and mechanical properties of silumin grade EN-AC 46000. The research involved a derivative thermal analysis DTA of the crystallization process, the metallographic analysis as well as the mechanical properties. The metallographic analysis was carried out on pressure die castings and made in the DTA probe. Vanadium and tungsten were added simultaneously to silumin in amount of approximately 0.1; 0.2; 0.3 and 0.4%. The DTA studies have shown the similar shape of all crystallization curves. It has been shown the additives of vanadium and tungsten in pressure die cast silumin can significantly increase its tensile strength as an well as elongation.

20

Effect of Cr and W on the Crystallization Process, the Microstructure and Properties of Hypoeutectic Silumin to Pressure Die Casting

Szymczak T., Gumienny G., Pacyniak T.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 3

109--114

EN

This article presents the results of studies in the hypoeutectic silumin destined for pressure die casting with the simultaneous addition of chromium and tungsten. The study involved the derivative and thermal analysis of the crystallization process, metallographic analysis and mechanical properties testing. Silumin 226 grade was destined for studies. It is a typical silumin to pressure die casting. AlCr15 and AlW8 preliminary alloys were added to silumin. Its quantity allowed to obtain 0.1, 0.2, 0.3 and 0.4% of Cr and W in the tested alloy. Studies of the crystallization process as well as the microstructure of the silumin poured into DTA sampler allowed to state the presence of additional phase containing 0.2% or more Cr and W. It has not occurred in silumin without the addition of above mentioned elements. It is probably the intermetallic phase containing Cr and W. DTA studies have shown this phase crystallizes at a higher temperature range than α (Al) solid solution. In the microstructure of each pressure die casting containing Cr and W the new phases formed. Mechanical properties tests have shown Cr and W additives in silumin in an appropriate amount may increase its tensile strength Rm (about 11%), the yield strength Rp0.2 (about 21%) and to a small extent elongation A.