Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical Characteristics of Ductile Iron Determined in an Original Modified Low Cycle test

Maj M., Pietrzak K., Klasik A.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 4

27--32

EN

The results presented in this article are part of the research on fatigue life of various foundry alloys carried out in recent years in the Lukasiewicz Research Network – Institute of Precision Mechanics and AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering. The article discusses the test results obtained for the EN-GJS-600-3 cast iron in an original modified low-cycle fatigue test (MLCF), which seems to be a beneficial research tool allowing its users to evaluate the mechanical properties of materials with microstructural heterogeneities under both static and dynamic loads. For a comprehensive analysis of the mechanical behaviour with a focus on fatigue life of alloys, an original modified low cycle fatigue method (MLCF) adapted to the actually available test machine was used. The results of metallographic examinations carried out by light microscopy were also presented. From the analysis of the results of the conducted mechanical tests and structural examinations it follows that the MLCF method is fully applicable in a quick and economically justified assessment of the quality of ductile iron after normalizing treatment.

2

Microstructure and Mechanical Characteristics of the Ternary SnZnAl Lead-Free Alloy

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Sobczak N.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 3

31--36

EN

The paper describes the studies of ternary SnZn9Al1.5 lead-free alloy from the viewpoint of its mechanical behavior as well as microstructure examined by the light and scanning electron microscopy. The authors focused their attention specifically on the fatigue parameters determined by the original modified low-cycle fatigue method (MLCF), which in a quick and economically justified way allows determination of a number of mechanical parameters based on the measurement data coming from one test sample only. The effect of the addition of 1.5% Al to the binary eutectic SnZn9 alloy on its microstructure and the obtained level of mechanical parameters was analyzed. The phases and intermetallic compounds occurring in the alloy were identified based on the chemical analysis carried out in micro-areas by the SEM/EDS technique. It was shown that the addition of 1.5% Al to the binary eutectic SnZn9 alloy resulted in a more favorable microstructure and consequently had a positive effect on the mechanical parameters of the alloy. Based on the conducted research, it was recommended to use a combinatorial method based on the phase quanta theory to quickly evaluate the microstructure and the original MLCF method to determine a number of mechanical parameters.

3

Microstructure and Fatigue Life of the Binary Lead-free Alloys with High Zn Content

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Sobczak N.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 4

65--70

EN

The results of studies presented in this article are an example of the research activity of the authors related to lead-free alloys. The studies covered binary SnZn90 and SnZn95 lead-free alloys, including their microstructure and complex mechanical characteristics. The microstructure was examined by both light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM). The identification of alloy chemical composition in micro-areas was performed by SEM/EDS method. As regards light microscopy, the assessment was of both qualitative and quantitative character. The determination of the geometrical parameters of microstructure was based on an original combinatorial method using phase quantum theory. Comprehensive characterization of mechanical behavior with a focus on fatigue life of alloys was performed by means of the original modified low cycle fatigue method (MLCF) adapted to the actually available test machine. The article discusses the fatigue life of binary SnZn90 and SnZn95 alloys in terms of their microstructure. Additionally, the benefits resulting from the use of the combinatorial method in microstructure examinations and MLCF test in the quick estimation of several mechanical parameters have been underlined.

4

Microstructure and Fatigue Life of the A359 Alloy Reinforced with Al2O3 after Multiple Remelting

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Sobczak J., Wojciechowski A.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

39--44

EN

The multiple direct remelting of composites based on the A359 alloy reinforced with 20% of Al2O3 particles was performed. The results of both gravity casting and squeeze casting were examined in terms of the obtained microstructure and mechanical characteristics. In microstructure examinations, the combinatorial method based on phase quanta theory was used. In mechanical tests, the modified low cycle fatigue method (MLCF) was applied. The effects obtained after both gravity casting and squeeze casting were compared. It was noted that both characteristics were gradually deteriorating up to the tenth remelting. The main cause was the occurrence of shrinkage porosity after the gravity casting. Much better results were obtained applying the squeeze casting process. The results of microstructure examinations and fatigue tests enabled drawing the conclusion that the A359 alloy reinforced with Al2O3 particles can confer a much better fatigue life behavior to the resulting composite than the A359 alloy without the reinforcement. At the same time, comparing these results with the results of the previous own research carried out on the composites based also on the A359 alloy but reinforced in the whole volume with SiC particles, it has been concluded that both types of the composites can be subjected to multiple remelting without any significant deterioration of the structural and mechanical characteristics. The concepts and advantages of using the combinatorial and MLCF methods in materials research were also presented.

5

Microstructural Aspects of Fatigue Life of Sn-Zn Lead-free Solders with 1% of Ag Addition

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Sobczak N., Wojciechowski A.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 1

87--92

EN

The article presents the study results of Sn-Zn lead-free solders with the various Zn content. The results concern the hypoeutectic, eutectic and hypereutectic alloys containing respectively 4.5% Zn, 9% Zn and 13.5% Zn. Moreover, these alloys contain the constant Ag (1%) addition. The aim of the study was to determine the microstructural conditionings of their fatigue life. In particular it was focused on answer the question what meaning can be assigned to the Ag addition in the chemical composition of binary Sn-Zn alloys. The research includes a qualitative and quantitative assessments of the alloy microstructures, that have been carried out in the field of light microscopy (LM). In order to determine some geometrical parameters of the microstructure of alloys the combinatorial method based on the phase quanta theory was applied. Moreover, for the identification necessities the chemical analyses in the micro-areas by SEM/EDS technics were also performed. Based on the SEM/EDS results the phases and intermetallic compounds existing in the examined lead-free solders were identified. The mechanical characteristics were determined by means of the modified low cycle test (MLCF). Based on this method and on the results obtained every time from only one sample the dozen of essential mechanical parameters were evaluated. The research results were the basis of analyzes concerning the effects of microstructural geometrical parameters of lead-free alloys studied on their fatigue life at ambient temperature.

6

Porównanie wyników badań tribologicznych otrzymanych na testerach T-05 i T-11

Klasik A., Rudnik D.

Transport Samochodowy

|

2017

|

z. 3

97--105

PL

W artykule przedstawiono stanowiska tribologiczne: T-05 typu rolka-klocek i T-11 typu tarcza-trzpień. Przedyskutowano i porównano wyniki badań prowadzonych na obu testerach mając na uwadze ich ewentualną zamienność. Przedstawiono wyniki badań tribologicznych kompozytów o osnowie stopów aluminium zbrojonych cząsteczkami SiC firmy DURALCAN o zróżnicowanej zawartości zbrojenia (oznaczenie komercyjne F3S.10S, F3S.20S i F3S.30S). Wykazano, że przy ocenie współczynnika tarcia oba testery można stosować zamiennie. Natomiast, jeśli rozważa się przebieg zużycia przez tarcie wówczas należy brać pod uwagę specyfikę współpracy w rozpatrywanym węźle tarcia i stosować w badaniach takie stanowisko tribologiczne, które bardziej odpowiada rzeczywistej współpracy w danym węźle trącym.

EN

The article presents the tribological test stands: T-05 of the “roller-block” type and T-11 “pin on disc” type. The results of the investigations carried out using both testers were discussed in detail and then the results were compared in view of their possible interchangeability. The results of tribological tests of aluminium alloy matrix composites reinforced with various SiC particles by DURALCAN company (the commercial markings: F3S.10S, F3S.20S and F3S.30S) were presented. It was proved that both testers may be interchangeably used in the evaluation of a friction coefficient. However, when considering the course of friction wear, then the specification of co-working in the friction pairs should be taken into account and such tribological test stand should be used that better corresponds to real co-working in the given friction pair.

7

Badania stabilności zawiesiny metalowo-ceramicznej po wielokrotnym przetopie kompozytu na bazie stopu aluminium A359 zbrojonego cząsteczkami Al2O3

Pietrzak K., Sobczak N., Sobczak J. J., Klasik A., Kudyba A., Darłak P., Długosz P., Wojciechowski A., Sienicki E.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 2

69--84

PL

Metodę kropli leżącej zaadaptowano do badań wpływu wielokrotnego przetapiania i odlewania metalowych materiałów kompozytowych na strukturalną stabilność zawiesiny metalowo-ceramicznej. Do badań stosowano komercyjny kompozyt o osnowie stopu aluminium A359 (AlSiMg) firmy DURALCAN zawierający ok. 20% obj. cząsteczek tlenku glinu. Kompozyt poddano 10-krotnemu przetopieniu i odlewano, stosując dwa procesy znacznie różniące się czasem krzepnięcia zawiesiny metalowo-ceramicznej, tj. odlewanie grawitacyjne oraz prasowanie w stanie ciekłym (squeeze casting). Próbki kompozytu po każdorazowym cyklu przetopu i odlewania poddano badaniom wysokotemperaturowym na podłożu z tlenku glinu w próżni w temperaturze 850°C w ciągu 30 min. Zarówno bezpośrednia obserwacja zachowania próbek kompozytu podczas ich nagrzewania, jak i analiza strukturalna zakrzepłych próbek wykazała, że podczas topienia powstająca kropla zawiesiny metalowo-ceramicznej nie ulega rozwarstwianiu i zachowuje stabilność w badanym okresie czasowym, niezależnie od liczby przeprowadzonych przetopów i zastosowanego następnie sposobu odlewania kompozytu. Uzyskane wyniki potwierdzają dotychczasowe badania wskazujące na możliwość wielokrotnego przetapiania i ponownego odlewania kompozytów metalowych bez istotnej utraty ich właściwości użytkowych. Stwierdzona wysoka stabilność pierwotnej jednorodności zawiesiny metalowo- -ceramicznej upoważnia do zakwestionowania powszechnie akceptowanej tezy o nieprzydatności odlewanych kompozytów metalowych do recyklingu.

EN

The sessile drop method was adopted to investigate the effect of multiple re-melting and casting of metal matrix composite on the structural stability of metal-ceramic slurry. Commercial aluminum matrix composite made of the A359Al alloy reinforced with about 20 vol. % Al2O3 particles was produced by DURALCAN and next re-melted and recast ten times using two casting methods, i.e. conventional gravity casting and squeeze casting. The samples taken from all composite ingots produced after every cycle of re-melting and re-casting were used for high temperature tests at a temperature of 850°C for 30 min, under vacuum conditions. Both direct observations of the behavior of composite samples placed on alumina substrates during their contact heating and at the test temperature as well as the detailed structural characterization of solidified droplets have shown high structural stability of the metalceramic slurry, irrespective of the number of re-melts and type of casting process used afterwards. The high stability of the originally obtained composite microstructure in each subsequent re-melting step in this study also entitles one to question the widely accepted opinion on the difficulties with re-melting of cast composites, and thus their unsuitability for recycling.

8

Odporność na zużycie spieków wytworzonych metodą SPS na bazie aluminium pochodzącego z recyklingu

Pietrzak K., Karwan-Baczewska J., Klasik A., Kołacz D., Suśniak M., Wojciechowski A.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 2

3--16

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących spieków uzyskanych metodą Spark Plasma Sintering (SPS) z punktu widzenia ich wybranych właściwości, w tym odporności na zużycie w warunkach tarcia suchego. W badaniach wykorzystano stopy Al w postaci wiórów oraz granulatu pochodzących z odzysku materiałowego. W oparciu o analizy jakościowe i ilościowe mikrostruktury wykazano, że wytworzone techniką SPS spieki są praktycznie bezporowate. Przedstawione w artykule wyniki badań umożliwiły sformułowanie wniosków dotyczących parametrów technologicznych procesu wytwarzania spieków, jak i wpływu rodzajów materiałów zastosowanych na zużycie ścierne w parach trących, oceniane w oparciu o metodę pin on disc. Przedstawiono także wyniki przeprowadzonych badań twardości, a także ocenę topografii powierzchni przed i po przeprowadzonych próbach tribologicznych.

EN

In the article the results of research concerning the sinters obtained by Spark Plasma Sintering (SPS) are presented from the view point of their selected properties including wear resistance under dry friction conditions. Al alloys in the form of chips and granules as recovery materials were used in the studies. Based on the microstructure analyses, both qualitative and quantitative, it has been shown that in the sinters produced by means of SPS technique the pores practically are not observed. The results of the research presented in this paper made possible to formulate the conclusions concerning both the technological parameters of the sintering process and the influence of materials kinds on abrasive wear assessed by the pin-on-disc method. The results of performed hardness tests as well as surface topography evaluation before and after tribological tests were also presented.

9

Mikrostruktura i odporność na zużycie spieków otrzymanych na bazie stopów Al pochodzących z recyklingu

Pietrzak K., Karwan-Baczewska J., Klasik A., Suśniak M., Wojciechowski A., Olbrycht A., Szczeblewski M.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 1

11--24

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących spieków uzyskanych metodą konwencjonalnego prasowania i spiekania z punktu widzenia ich wybranych właściwości, w tym odporności na zużycie w warunkach tarcia suchego. W oparciu o analizy mikrostruktury, zarówno jakościowe, jak i ilościowe, można było zidentyfikować negatywny efekt mikrostrukturalny w przypadku spieków otrzymanych z granulatu pochodzącego z procesu recyklingu. Natomiast znacznie lepsze wyniki uzyskano podczas spiekania aluminiowych wiórów pochodzących z odpadów powstałych podczas obróbki skrawaniem. Analizowano wybrane charakterystyki, takie jak twardość, odporność na zużycie i topografię powierzchni. Przedstawiono także znaczące polepszenie odporności na zużycie spiekanych materiałów przez wprowadzenie natryskiwanych cieplnie powłok WC-Co.

EN

The article presents the results of research he sinters obtained by conventional pressing and sintering methods from the perspective of their selected properties including their wear resistance under dry friction conditions. On the basis of both qualitative and quantitative microstructure analyses ii was possible to identify the negative microstructural effect with sinters derived from the granules originated from the recycling process. On the other hand, much better results were obtained during sintering of aluminum chips from waste generated during machining. The selected, such as: hardness, wear resistance and topography were analyzed. The article also presents a significant improvement in the wear resistance of sintered materials by the introduction of thermally sprayed WC-Co coatings.

10

Microstructural Aspects of Fatigue Parameters of Lead-Free Sn-Zn Solders with Various Zn Content

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Wojciechowski A., Sobczak N.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 1

131--136

EN

The study includes the results of research conducted on selected lead-free binary solder alloys designed for operation at high temperatures. The results of qualitative and quantitative metallographic examinations of SnZn alloys with various Zn content are presented. The quantitative microstructure analysis was carried out using a combinatorial method based on phase quanta theory, according to which any microstructure can be treated as an array of elements disposed in the matrix material. Fatigue tests were also performed using the capabilities of a modified version of the LCF method hereinafter referred to in short as MLCF, which is particularly useful in the estimation of mechanical parameters when there are difficulties in obtaining a large number of samples normally required for the LCF test. The fatigue life of alloys was analyzed in the context of their microstructure. It has been shown that the mechanical properties are improved with the Zn content increasing in the alloy. However, the best properties were obtained in the alloy with a chemical composition close to the eutectic system, when the Zn-rich precipitates showed the most preferred morphological characteristics. At higher content of Zn, a strong structural notch was formed in the alloy as a consequence of the formation in the microstructure of a large amount of the needle-like Zn-rich precipitates deteriorating the mechanical characteristics. Thus, the results obtained during previous own studies, which in the field of mechanical testing were based on static tensile test only, have been confirmed. It is interesting to note that during fatigue testing, both significant strengthening and weakening of the examined material can be expected. The results of fatigue tests performed on SnZn alloys have proved that in this particular case the material was softened.

11

Comparative Studies of Microstructure and Fatigue Life of Selected Lead-free Alloys

Pietrzak K., Klasik A., Maj M., Sobczak N., Wojciechowski A.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 3

111--116

EN

Lead-free alloys containing various amounts of zinc (4.5%, 9%, 13%) and constant copper addition (1%) were discussed. The results of microstructure examinations carried out by light microscopy (qualitative and quantitative) and by SEM were presented. In the light microscopy, a combinatorial method was used for the quantitative evaluation of microstructure. In general, this method is based on the phase quanta theory according to which every microstructure can be treated as an arrangement of phases/structural components in the matrix material. Based on this method, selected geometrical parameters of the alloy microstructure were determined. SEM examinations were based on chemical analyses carried out in microregions by EDS technique. The aim of the analyses was to identify the intermetallic phases/compounds occurring in the examined alloys. In fatigue testing, a modified low cycle fatigue test method (MLCF) was used. Its undeniable advantage is the fact that each time, using one sample only, several mechanical parameters can be estimated. As a result of structure examinations, the effect of alloying elements on the formation of intermetallic phases and compounds identified in the examined lead-free alloys was determined. In turn, the results of mechanical tests showed the effect of intermetallic phases identified in the examined alloys on their fatigue life. Some concepts and advantages of the use of the combinatorial and MLCF methods in materials research were also presented.

12

Strukturalne uwarunkowania właściwości mechanicznych kompozytów A359 + Al2O3 po wielokrotnym przetopie

Pietrzak K., Klasik A., Makowska K., Sobczak J. J., Wojciechowski A., Rudnik D., Sienicki E.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 2

87--112

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania bezpośredniego wielokrotnego przetopu, jako łatwej oraz uzasadnionej merytorycznie i ekonomicznie metody recyklingu kompozytu o osnowie stopu A359 zbrojonego cząsteczkami Al2O3. Bezpośredni przetop przeprowadzono w połączeniu z dwiema metodami odlewania, stosując odlewanie grawitacyjne oraz prasowanie w stanie ciekłym (squeeze casting). Skuteczność proponowanej metody zweryfikowano w oparciu o wybrane badania materiałowe. Wykazano, że w wyniku odlewania grawitacyjnego parametry mechaniczne, wynikające ze statycznej próby rozciągania, do piątego przetopu pogarszają się o 15%, co wynika z pojawiającej się przy tej technice odlewania porowatości gazowo-skurczowej. Wykazano również, że w przypadku zastosowania metody prasowania w stanie ciekłym parametry mechaniczne oraz parametry geometryczne mikrostruktury pozostają aż do dziesiątego przetopu praktycznie na takim samym poziomie jak w stanie wyjściowym. Uzyskane wyniki potwierdziły możliwość stosowania bezpośredniego przetopu, jako alternatywnej metody dla innych kosztownych metod recyklingu.

EN

The article discusses the possibilities of applying direct multiple remelting as an easy as well as substantially and economically justified method of recycling composites with an A359 alloy matrix reinforced with Al2O3 particles. Direct remelting was performed in connection with two casting procedures, i.e. with the use of gravity casting and squeeze casting. The effectiveness of the proposed methods was verified based on the selected material tests. It was demonstrated that, as a result of gravity casting, the mechanical parameters resulting from the static tensile test, up to the fifth remelting, worsen by 15%, which is a consequence of the gas-contraction porosity occurring in the case of this casting technique. It was also proved that, in the case of the use of squeeze casting, the mechanical and geometrical parameters of the microstructure, up to the tenth remelting, remain practically at the same level as in the initial state. The obtained results confirmed the possibility of using direct remelting as an alternative method for other costly recycling methods.

13

Mikrostruktura i trwałość zmęczeniowa po wielokrotnym przetopie stopu A359 i kompozytu na bazie stopu A359 zbrojonego cząsteczkami SiC

Pietrzak K., Wojciechowski A., Klasik A., Maj M.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

524--525

PL

Mikrostrukturę stopu A359 i kompozytu na bazie stopu A359 zbrojonego cząsteczkami SiC poddano metalograficznej ocenie ilościowej. Przedstawiono charakterystyki mechaniczne tych materiałów wyznaczone w oparciu o oryginalną zmodyfikowaną próbę niskocyklową. Zaproponowano wielokrotny przetop jako alternatywę dla innych metod recyklingu.

EN

The microstructure of alloy A359 and A359-based composite reinforced with SiC particles was quantitatively assessed. The mechanical characteristics determined by means of the modified low cycle fatigue method on these materials were disclosed. The multiple remelting process was proposed as an alternative for the other recycling methods.

14

Nierównomierność zużycia wałków rozrządu

Pietrzak K., Klasik A., Makowska K., Rudnik D., Lasota P.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 1

48--55

PL

W artykule omówiono wyniki badań wałków rozrządu po długim i krótkim okresie eksploatacji, poddając analizie mechanizmy ich zużycia. Skupiono się przede wszystkim na przypadkach nietypowych, w których zużycie w obszarze węzła ciernego okazało się nierównomierne i/lub nastąpiło w ekstremalnie krótkim czasie. Przedstawione przykłady wskazują na zagrożenie bezpieczeństwa ruchu drogowego w wyniku zastosowania wadliwych technicznie części i podzespołów, szczególnie tzw. zamienników. Opracowanie wychodzi naprzeciw coraz częściej występującym w kraju awariom, wynikającym z różnych przyczyn, w tym także z przebiegu samego procesu technologicznego, niewłaściwej eksploatacji czy też braku obowiązku wykonywania badań bezpieczeństwa użytkowania, które - zdaniem autorów - powinny być nadal przeprowadzane w krajowych niezależnych laboratoriach badawczych.

EN

In the article the results of the research on camshafts after a long exploitation period and a short one were presented after having performed the analysis of their wear mechanisms. The focus was especially on non-typical cases in which the wear in the area of the friction-node turned out to be non-uniform and/or occurred in an extremely short period of time. The presented examples show the security threat of the road traffic as a result of the use of technically defective parts and subsets, especially so called interchangeable parts. The elaboration responds to the damages which happen more and more often in the country as a consequence of different reasons, including also the course of the technological process itself, the incorrect exploitation or also the lack of the obligation to conduct the security tests which in the authors' opinion should be still carried out in national independent testing laboratories.

15

Tribological Examination of Different Steel Materials after Special Heat Treatment and Salt Bath Nitriding

Opaliński M., Mazuro P., Klasik A., Rostek E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1881--1888

EN

The main aim of the presented research was examination of new tribological pairs made of different types of steel. Materials of disc probes were submitted to unusual heat treatment processes and salt bath nitriding. The research is focused on the friction coefficients and mass losses of the material probes. Based on the results it was noticed that the best wear resistant pair was bearing steel 100Cr6 coupled with high speed steel S705. The lowest friction coefficient appeared for the pair bearing steel 100Cr6 and maraging steel C350.

16

Fatigue Life and Microstructure after Multiple Remelting of A359 Matrix Composites Reinforced with SiC Particles

Klasik A., Maj M., Pietrzak K., Wojciechowski A., Sobczak J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

2123--2128

EN

The article presents the results of fatigue life tests and microstructure examinations of A359 alloy matrix composites (F3S.10S and F3S.30S) containing 10 and 30wt% of SiC particles, subjected to multiple remelting by conventional gravity casting. Mechanical characteristics were determined in a modified low cycle fatigue (MLCF) test, enabling rapid estimation of fatigue life and other mechanical parameters in practice of any material. Qualitative and quantitative metallographic examinations were also carried out. The quantitative evaluation of microstructure was performed by computer image analysis. A set of geometrical parameters of the reinforcing particles, pores and eutectic precipitates present in the metal matrix was determined. The relationships between the mechanical parameters, structural characteristics and the number of remelting operations were presented. It was found that up to the fourth remelting, the mechanical characteristics, including fatigue life, are slightly deteriorated but decrease gradually in the subsequent operations of remelting. The observed effect is mainly due to the shrinkage porosity occurring as a result of gravity casting. To eliminate this defect, the use of squeeze casting process was recommended. It has also been shown that multiple remelting can be an easy and economically well-founded alternative to other more expensive recycling methods.

17

Wpływ wielkości kropli na kinetykę zwilżania w układzie SAC305/Ni

Turalska P., Sobczak N., Kudyba A, Nowak R., Homa M., Siewiorek A., Boroń Ł., Klasik A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 2

3--17

PL

Badania wpływu efektu wymiarowego kropli na kinetykę zwilżania niklu bezołowiowym stopem na bazie cyny przeprowadzono metodą kropli leżącej w próżni w temperaturze 260°C. Do badań użyto komercyjny stop lutowniczy na bazie cyny SAC305 (Ag – 3,0% wag., Cu – 0,5% wag.) oraz wypolerowane podłoże niklowe o czystości 99,8%. Podczas testu zwilżalności stosowano osobne nagrzewanie badanej pary materiałów do temperatury badań, umieszczając próbkę stopu w kroplówce grafitowej nad powierzchnią podłoża niklowego. Po osiągnięciu wymaganej temperatury z kapilary wyciskano kroplę stopu i osadzano ją na podłożu. Po 30 sekundach wyciskano kolejną kroplę i osadzano ją na pierwszą, zwiększając tym samym objętość kropli dwukrotnie. Proces dokraplania powtarzano 9 razy co 30 sekund, osiągając 10-krotną objętość kropli w porównaniu do stanu pierwotnego. Po badaniach zwilżalności schłodzoną parę materiałów kropla/podłoże przecinano prostopadle do badanej powierzchni podłoża i poddano badaniom na ścinanie oraz analizie strukturalnej poprzecznego przekroju próbki metodami mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej w połączeniu z lokalną analizą składu chemicznego. Badania zwilżalności nie wykazały istotnych różnic wartości kąta zwilżania ciekłego stopu SAC305 na podłożu niklowym po wielokrotnym dokraplaniu, albowiem wartości kąta zwilżania każdorazowo mierzone w 30. sekundzie kontaktu z podłożem Ni były dla wszystkich 10 kropel zbliżone i wynosiły θ = 35 ±2°. Stwierdzona wysoka powtarzalność pomiarów θ świadczy zarówno o braku występowania efektu wymiarowego w badanym zakresie objętości kropli SAC305, jak i o chemicznej i fizycznej jednorodności powierzchni podłoża. Uzyskane wyniki wskazują na przydatność metody kropli leżącej do oceny jakości powierzchni, szczególnie przydatnej do badań jakości cienkich warstw i pokryć technologicznych stosowanych w procesach łączenia różnorodnych materiałów.

EN

The studies of the drop-size effect on the wetting kinetics of the nickel substrate by lead-free solder were performed by the sessile drop method in a vacuum at a temperature of 260°C. In this work, Sn-based alloy SAC305 (Ag – 3.0 wt. %, Cu – 0.5 wt. %) and polished nickel substrate (99.8%) were used. During the wettability tests, a separate heating of the couple of materials to a test temperature was performed by placing a sample of SAC305 alloy in a graphite capillary above the nickel substrate. After reaching the test temperature, the SAC305 drop was squeezed from the capillary and deposited on the Ni substrate. After 30 seconds, the second drop was squeezed and deposited on the first one, thereby increasing the volume of the drop twice. The process was repeated 9 times every 30 seconds reaching a 10 times larger drop volume, compared to the first drop. After wettability tests, the solidified drop/substrate couple was cooled, cut and subjected to a shear test and structural analysis by optical microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis. Wettability studies have not shown a significant difference between the values of the contact angle obtained for each drop produced by subsequent adding of nine drops despite their different size of ten drops produced on the substrate, their contact angle values formed after 30 second contact time were similar showing θ = 35 ±2°. High repeatability of the measured contact angle value θ demonstrates not only physical homogeneity of the substrate surface but it presents a lack of size effect over a range of SAC305 drop volume used in this study. The obtained results demonstrate the suitability of the sessile drop method for surface quality evaluation, particularly for quality tests of thin technological layers or coatings used in joining dissimilar materials.

18

Wpływ zawartości fosforu na zwilżalność podłoży z pokryciem Ni-P lutowiem SAC305

Kudyba A., Sobczak N., Siewiorek A., Turalska P., Klasik A., Bieliński J., Sałacińska A., Kozera R.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 4

51--62

PL

Celem badań było określenie wpływu składu chemicznego pokrycia Ni-P na kinetykę zwilżania ciekłego lutowia SAC305 w kontakcie z pokryciem Ni-P. Badania przeprowadzono w próżni w temperaturze 230°C w czasie 5 minut, stosując metodę kropli leżącej w połączeniu z osobnym nagrzewaniem badanej pary materiałów, pozwalającej na eksperymentalne wyznaczanie wartości kąta zwilżania θ. Do badań użyto stop lutowniczy SAC305 (3% wag. Ag, 0,5% wag. Cu, Sn – osnowa) oraz podłoża niklowe (Ni 99,8% wag.), na które naniesione zostało pokrycie Ni-xP o dwóch różnych zawartościach fosforu (x = 4,3% wag. lub 11,6% wag.). Po badaniach zwilżalności przeprowadzono analizę strukturalną powierzchni próbek metodą skaningowej mikroskopii elektronowej, koncentrując się na obserwacji granicy SAC305/podłoże. W celu określenia wpływu zawartości fosforu w pokryciu Ni-P na wytrzymałość wytworzonych połączeń SAC305/Ni-xP/Ni poprzeczne przekroje próbek poddano testom na ścinanie, stosując udoskonaloną metodę push-off shear test. Stwierdzono, że dla wybranego zakresu 4,3 ≤ P ≤ 11,6 wzrost zawartości fosforu w pokryciu poprawia zwilżalność badanych układów ciekłym lutowiem SAC305, lecz jest to efekt pozorny wynikający z penetracji lutowia w nieciągłości strukturalne powstające w warstwie Ni-11,6P na skutek przemian fazowych. Dla próbki SAC305/ Ni-11,6P/Ni wartość kąta zwilżania θ = 54° jest mniejsza w porównaniu do próbki SAC305/Ni-4,3P/Ni, dla której θ = 75°, przy tym wytrzymałość na ścinanie wytworzonych połączeń praktycznie nie ulega zmianie, wykazując dla próbki SAC305/Ni-11,6P/Ni τmax = 15,6 MPa w porównaniu τmax = 14,2 MPa dla próbki SAC305/Ni-4,3P/Ni.

EN

The aim of this study was to determine the effect of the chemical composition of Ni-P coating on the wettability kinetics of SAC305 liquid solder in contact with the Ni-P coating. The study was conducted in vacuum, at 230°C, for 5 minutes, using the sessile drop method in combination with a separate heating of the two test materials, allowing for experimental determination of the contact angle θ. The study used a SAC305 solder (Sn base, Ag 3 wt. %, Cu 0.5 wt. %) and a nickel substrate (Ni 99.8 wt. %) onto which Ni-xP coating of two different levels of phosphorous was applied (x = 4.3 wt. %, or 11.6 wt. %). After the tests of wettability were performed, structural analysis of the surface of the samples was performed by scanning electron microscopy, focusing on the observation of the border SAC305/substrate. In order to determine the effect of phosphorus in the Ni-P coating on the strength of the SAC305/Ni-xP/Ni joints formed, cross sections of samples were tested for shear strength using the improved method of the push-off shear test. It was found that, for the selected range of 4.3 ≤ P ≤ 11.6, increase in the phosphorus content in the coating improves the wettability of the liquid systems tested with the SAC305 solder, but it is an apparent effect resulting from the solder’s penetration of the structural discontinuities formed in the layer of Ni-11.6P, due to phase transitions. For the SAC305/ Ni-11.6P/Ni sample, value of the contact angle θ = 54° is smaller, as compared to the SAC305/Ni-4.3P/Ni sample, for which θ = 75°, the shear strength of the joints produced shows virtually no changes, for the SAC305/Ni-11.6P/Ni sample τmax = 15.6 MPa, as compared to τmax = 14.2 MPa for the SAC305/Ni-4.3P/Ni sample.

19

Kształcenie na kierunku Gospodarka Przestrzenna w uczelni ekonomicznej

Klasik A., Ochojski A., Polko A.

Biuletyn Komitetu Przestrzennego Zagospodarowania Kraju PAN

|

2013

|

No 251

79--91

PL

W regionach wiedzy i aglomeracjach o rozwijającym się sektorze kreatywnym, potencjał ludzki kształtowany jest w uczelniach o różnych profi lach, w tym: artystycznych, technicznych, humanistycznych oraz ekonomicznych. Uczelnia ekonomiczna kształtująca orientację intelektualną i profesjonalną specjalisty, projektanta i organizatora, menedżera i lidera, czy analityka i audytora ma do odegrania szczególną rolę. Dzieje się tak, ze względu na znaczenie kierunku Gospodarka Przestrzenna, którego oferta łączy ekonomiczne i biznesowe podejście do terenów i lokalizacji z wyzwaniami stawianymi miastom i regionom przez otoczenie. Tym samym nowoczesne kadry w ramach wypracowanego programu kształcenia zorientowanego ekonomicznie, uzyskują aktualny dla biznesu i sektora publicznego pakiet kwalifi kacji plasujący absolwentów wśród potencjalnych kreatorów zmian w gospodarce regionalnej. Celem opracowania jest przedstawienie idei kształcenia na kierunku Gospodarka Przestrzenna w Uniwersytecie Ekonomicznym w Katowicach. Założenia dotyczące kształcenia oraz programu są okazją do pogłębionej refl eksji wokół roli kierunku Gospodarka Przestrzenna w kształtowaniu kapitału ludzkiego w metropoliach polskich.

EN

The paper aims at presenting the idea of Spatial Economy studies and BA/MSc program developed for a university with an economic profile. The idea is underpinned by four interlinked components. First of all, to set-up the courses one should consider the foundations of economics studies and follow it by the knowledge on the challenges of cities and regions. The two elements allow to define the third obligatory part, i.e. the learning outcomes. Finally, intellectual and professional orientation of the graduates should be addressed as the last but not least component.

20

Wybrane właściwości termofizyczne kompozytów aluminiowych poddanych wielokrotnemu przetopieniu

Klasik A., Sobczak J. J., Pietrzak K., Gazda A., Sobczak N.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2012

|

T. 52, z. 4

41-51

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości termofizycznych komercyjnych kompozytów F3S.10S, F3S.20S, F3S.30S o osnowie stopów aluminium zbrojonych cząsteczkami SiC zawierających odpowiednio 10%, 20% i 30% obj. cząsteczek SiC. Kompozyty poddano dziewięciokrotnemu przetopowi. Określono zmiany współczynnika rozszerzalności liniowej oraz zmiany przewodnictwa temperaturowego w zależności od zawartości zbrojenia oraz liczby przetopów. Wykazano, że wraz ze wzrostem zawartości zbrojenia obniżają się wartości współczynników rozszerzalności cieplnej, natomiast dziewięciokrotny przetop nie powoduje istotnych zmian ich wartości. Stwierdzono także, iż wzrost temperatury wywołuje istotne zmniejszenie wartości współczynnika przewodnictwa temperaturowego badanych materiałów.

EN

This article presents the results of research on selected thermophysical properties of the commercial F3S.10S, F3S.20S, F3S.30S metal matrix composites (MMCs) based on the Al359 alloy matrix reinforced with SiC particles added in an amount of 10 vol%, 20 vol% and 30 vol%, respectively. The composites were subjected to the repeated process of remelting (9 remelts altogether). Changes in the coefficient of linear expansion and thermal diffusivity were determined in function of the reinforcing phase content and number of the successively repeated remelting operations. It has been proved that the increasing content of the reinforcing phase causes a decrease in the coefficient of thermal expansion, whereas the nine times repeated remelting operation does not change in any major way these values. It was also stated that temperature increase was responsible for a significant decrease of the thermal diffusivity of the investigated materials.