Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Opracowanie metody lutowania elementów wykonanych z WC/Co z dodatkiem TiC

Leśniewski W., Wawrylak M., Wieliczko P., Pieczara A.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

534--535

PL

W artykule przedstawiono opracowanie metody wykonywania połączeń pomiędzy węglikiem spiekanym WC/Co z dodatkiem 10% TiC a stalą, z wykorzystaniem metody lutowania twardego. Określono zwilżalność kształtek węglików spiekanych WC+TiC/Co przez ciekłe lutowie Cu87Mn10Co3. Próbki wykonanych połączeń lutowanych poddano badaniom wytrzymałości na ścinanie.

EN

The paper presents to develop a method of making joints between sintered carbide WC/Co with addition of 10% TiC and steel, using a method of brazing. The wettability of WC+TiC/Co substrates by liquid filler metal Cu87Mn10Co3 was determined. The brazed samples were subjected to shear strength measurements.

2

The impact of brazing parameters on the strength of a WC/Co-filler metal-steel joint

Pieczara A., Piotrowski T., Leśniewski W., Wawrylak M., Wieliczko P.

Problemy Eksploatacji

|

2015

|

no. 3

59--64

EN

Manufacturing and geotechnical engineering utilise a number of machining tools. In their construction, a significant role is played by brazed joints, thanks to which the machining element can be made of WC/Co materials. The metal-ceramics material is joined with steel or cast steel elements with the use of filler metal, based on copper alloys. The components of filler metals are different depending on technological requirements. These may be the alloys of copper, silver, zinc, nickel, cobalt, and manganese. The article presents various techniques of brazing 40HM steel and WC/Co material with filler metal not containing zinc Cu87Mn10Co3. The experimental joints were made with the use of distance rods, steel mesh, and nickel mesh. The impact of the material that provides repeatability of the geometry of the brazing process was tested on the strength of a joint that is subjected to shear stress. The impact of distance elements is mostly positively assessed; however, in some data from publications, the impact of steel mesh is assessed negatively. In order to assess the correctness of joints, x-ray computer tomography was conducted.

PL

Przemysł przetwórczy oraz geotechnika wykorzystują w swojej działalności olbrzymie ilości narzędzi skrawających. W ich konstrukcji znaczącą rolę odgrywa połączenie lutowane, dzięki któremu element skrawający może być wykonywany z materiałów typu WC/Co. Materiał metalowo-ceramiczny łączony jest z elementami stalowymi lub staliwnymi przy wykorzystaniu lutowi wysokotemperaturowych, bazujących na stopach miedzi. Składniki lutowi są różne i, w zależności od wymagań technologicznych, mogą to być stopy: miedzi, srebra, cynku, niklu, kobaltu oraz manganu. W artykule przedstawiono różne techniki wykonania połączenia lutowanego stali 40HM i materiału WC/Co lutowiem bezcynkowym Cu87Mn10Co3. Doświadczalne połączenia wykonywano z wykorzystaniem dystansowych drutów stalowych, siatek lutowniczych stalowych oraz niklowych. Zbadano wpływ materiału zapewniającego powtarzalność geometrii procesu lutowniczego na wytrzymałość połączenia poddanemu naprężeniu ścinającemu. Wpływ elementów dystansujących jest przeważnie oceniany pozytywnie, jednak w niektórych danych literaturowych [5] wpływ siatki stalowej oceniany jest negatywnie. Do określenia poprawności wykonanych spoin wykorzystano rentgenowski tomograf komputerowy.

3

Impact of the electrochemical modification of WC-Co materials on the wetting of their surface by copper-based filler metals

Król S., Pieczara A., Piotrowski T.

Ochrona przed Korozją

|

2015

|

nr 11

432--436

EN

Mining activities, and particularly work involving surface, underground excavation and drilling of earth, rock and deposits, requires the use of excavation tools, in which WC-Co sintered materials play a leading role. WC-Co materials are commonly used only in those fragments of cutting tools, which, owing to their mechanical parameters, are responsible for the quantity, quality, accuracy, drilling speed and acquisition of excavated material. Mouldings based on WC-Co material that forms the tool blades, are combined with the tool body by brazing. To guarantee a strong connection, it is very important to ensure that the following materials are chosen correctly: WC-Co mouldings, the tool body, brazing type, flux. It is necessary to determine the right parameters of the brazing process, including time, temperature, and to keep a high level of purity of the brazing operation. WC-Co carbides do not wet easily, and in order to make a proper connection, it is necessary to sandblast their surface. It is also necessary to use flux during brazing, or sometimes to carry out the process in a furnace with a reducing atmosphere. Leaving residual oxides, i.e. the products of primary corrosion, during the brazing process, including flux residues or slag inside the brazing gap and on the brazing surface, leads to secondary corrosion, which significantly reduces the tool’s lifespan. Reducing the amount of the fluxes needed is possible after the application of short electrochemical surface modification of WCCo mouldings, which is carried out in a sodium hydroxide solution. During the treatment process, the WC-Co grains that are located on the moulding’s surface are etched, which leads to a significant increase of the exposed areas of easily wettable cobalt. The processes of surface wetting of the materials forming the brazed joints were examined using the following equipment: equipment for measuring the kinetics of brazed substrate wetting – submitted by GONAR-BIS Ltd Company, as Patent No: UPP4682558. The process of filler metal spreading over the surface of the tested materials was recorded using a camera at a rate of 529 fps. Analysis of the produced film frames made it possible to compare the spread time of the front wave of molten filler metal on all the tested brazed substrates.

PL

Działalność przemysłu górniczego, a szczególnie praca związana z technologią drążenia wyrobisk i eksploatacji różnego rodzaju kopalin metodami odkrywkowymi, podziemnymi oraz otworowymi, wymaga wykorzystania narzędzi urabiających, w konstrukcji, których zasadniczą rolę odgrywają materiały spiekane typu WC-Co. Z materiału WC-Co wykonuje się jedynie te fragmenty narzędzi urabiających, które dzięki ich parametrom mechanicznym, odpowiadają za ilość, jakość, dokładność, szybkość odwiertu oraz pozyskanie urobku. Kształtki z materiału WC-Co tworzące ostrza narzędzi łączy się z korpusem narzędzia techniką lutowania twardego, podczas którego istotny jest właściwy dobór materiałów: kształtek WC-Co, korpusu narzędzia, lutowia i topnika. Konieczny jest dobór prawidłowych parametrów procesu lutowania, w tym jego czasu i temperatury oraz zachowanie wysokiej czystości operacji lutowania. Węgliki WC-Co należą do materiałów trudno zwilżalnych i do wykonania poprawnego połączenia konieczne jest piaskowanie ich powierzchni oraz zastosowanie podczas lutowania topników lub wykonywanie połączeń w piecach z atmosferą redukcyjną. Pozostawienie podczas lutowania resztek tlenków z pierwotnych procesów korozji, resztek topnika lub żużli topnikowych w lutowinie i na powierzchniach lutowanych skutkuje możliwością występowania korozji wtórnej, obniżającej żywotność narzędzia. Zmniejszenie ilości niezbędnych topników jest możliwe po zastosowaniu krótkiej modyfikacji elektrochemicznej powierzchni kształtek WC-Co, prowadzonej w roztworze wodorotlenku sodu. Podczas procesu obróbki wytrawieniu ulegają ziarna WC-Co znajdujące się na powierzchni kształtki, co prowadzi do znaczącego wzrostu powierzchni odsłoniętej warstwy łatwo zwilżalnego kobaltu. Procesy zwilżania powierzchni materiałów tworzących połączenia lutowane prowadzono z wykorzystaniem urządzenia: „Stanowisko do pomiaru kinetyki zwilżania podłoży lutowniczych” zgłoszone przez firmę Gonar-Bis sp. z o. o. jako patent pod nr. UPP4682558. Proces rozpływania się lutowia na powierzchni badanych materiałów rejestrowany był kamerą z szybkością 520 fps. Analiza otrzymanych klatek filmów umożliwiła porównanie czasów rozpływania się czołowej fali ciekłego lutowia na wszystkich badanych podłożach lutowniczych. W niniejszym artykule przedstawiono kinetykę operacji lutowania twardego narzędzi stosowanych w geotechnice, w tym wpływ zwilżalności lutowia na parametry i własności złącza w aspekcie procesu korozji. Artykuł stanowi jeden z rezultatów uzyskanych podczas realizacji projektu pt.: Innowacyjna technologia wykonywania narzędzi skrawających z zastosowaniem ekologicznych technik lutowania.

4

Zastosowanie urządzenia HIP firmy AIP do syntezy materiałów kompozytowych

Pieczara A., Piotrowski T., Leśniewski W., Wawrylak M., Wieliczko P.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

331--343

PL

W artykule przedstawiono technikę wytwarzania materiałów metalowo-ceramicznych przy wykorzystaniu obróbki cieplno-ciśnieniowej (HIP). Badania rozpoczęto od określenia parametrów fizykochemicznych jedenastu, zaproponowanych przez technologów firmy GONAR BIS sp. z o.o., kompozycji proszków opartych na bazie węglika wolframu i kobaltu. Stosując technikę mikrofluorescencji rentgenowskiej określono ich skład chemiczny. Wykorzystując różne techniki badawcze określono skład ziarnowy. Otrzymane wyniki ułatwiły wytypowanie mieszanek przeznaczonych do uzyskania techniką HIP materiałów na elementy robocze narzędzi przeznaczonych dla geotechniki. Opracowany proces HIP wykorzystuje nadplastyczność stopu tytanu Ti6Al4V. Wykonane z niego szczelne kapsuły pozwalają doprasować umieszczony w nich proszek w temperaturze wybranej z przedziału 725–1450°C, co pozwala na opracowanie przemysłowego procesu technologicznego w warunkach laboratoryjnych. Uzyskane zdjęcia struktur metalograficznych umożliwiły przeprowadzenie weryfikacji badań składu ziarnowego. Następny etap prac prowadzonych w warunkach przemysłowych doprowadził do wykonania doświadczalnych serii kształtek z wytypowanych materiałów. Prostopadłościenne kształtki pozwoliły na określenie wytrzymałości mechanicznej doświadczalnych połączeń: materiał metalowo-ceramiczny–lutowie–podłoże stalowe.

EN

The paper presents the technique of producing metal-ceramic materials using hot isostatic pressing (HIP). The study began by determining the physico-chemical parameters of eleven powder compositions based on tungsten carbide and cobalt proposed by the technologists of the GONAR BIS Ltd. company. Using the technique of X-ray microfluorescence their chemical composition was determined. Using a variety of research techniques the grain composition has been identified. The obtained results facilitated predicting blends for HIP technique to obtain construction materials for parts of cutting tools for geotechnics. Developed HIP process uses superplasticity of titanium alloy Ti6Al4V. The sealed capsules made from this alloy allow to press the powder contained in them at a temperature selected from the range of 725°C to 1450°C which allows for the development of an industrial process in the laboratory. The resulting images of metallographic structures allowed the verification of tests of grain composition. The next stage of the work carried out in industrial conditions led to the implementation of the experimental series of profiles of the selected materials. Rectangular shapes allowed us to determine the mechanical strength of experimental connections: metal-ceramic material–solder–steel substrate.

5

The effect of TiC on structure and hardness of WC-Co composites prepared using various consolidation methods

Dutkiewicz J., Szutkowska M., Leśniewski W., Wieliczko P., Pieczara A., Rogal Ł.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 2

91--95

EN

The additions of 5÷10 wt.% TiC to WC-Co industrial composites substituting WC were consolidated using either the Hot Isostatic Pressing (HIP) method at the temperature of 1320°C and pressure of 250 MPa, or using the Spark Plasma Sintering (SPS) method. The latter samples show a hardness increase from 1050 HV (without TiC) up to 1330 HV at 5% TiC. A larger addition of 10% TiC allows one to obtain a similar hardness increase as in the case of the 5% addition. A higher hardness of 1570 HV was observed for samples consolidated using HIP, which can be explained by the higher consolidation pressure of 1500 bars and temperature of 1350°C leading to a lower porosity. The crack formation behavior allowed the authors to determine the fracture toughness, KIC, in the range of 10.9÷11.2 MPam1/2 for the samples containing 0÷10% TiC. Three phases were identified using the X-ray diffraction method, as well as scanning and transmission electron microscopy. The major identified phase is WC particles separated by a narrow layer of Co and are accompanied by single particles of TiC. It indicates that TiC do not form a common solid solution with WC as also confirmed by EDS chemical analysis, which was suggested in literature.

PL

Zastosowano dodatki 5÷10% mas. do kompozytów przemysłowych WC-Co, co pozwoliło na zwiększenie ich twardości od HV30 = 1050 do 1330 HV przy zawartości 5% TiC konsolidowanych przy użyciu metody zgrzewania impulsowo-plazmowego (SPS). Podobny wzrost twardości osiągnięto przy zastosowaniu dodatku 10% TiC. Pomiary odporności na pękanie metodą pęknięć przy odciskach Vickersa pozwoliły na stwierdzenie minimalnego spadku odporności z zastosowaniem dodatku TiC z 11,2 do 10,9 MPam1/2. Stosując metodę prasowania izostatycznego HIP przy ciśnieniu 1500 barów w temperaturze 1350°C, uzyskano większy przyrost twardości do 1570 HV przypuszczalnie z uwagi na uzyskaną niższą porowatość. Zidentyfikowano, stosując metody dyfrakcji rentgenowskiej i analitycznej mikroskopii elektronowej skaningowej i transmisyjnej w spiekanych obiema metodami próbkach, trzy podstawowe fazy, a podstawową WC otoczoną cienką warstwą Co i dodatkowo pojedyncze wydzielenia TiC. Nie stwierdzono reakcji WC i TiC, co było sugerowane w literaturze, a co potwierdzono metodami mikroanalizy i dyfrakcji rentgenowskiej.