Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Aluminiowe kompozyty heterofazowe przeznaczone na tłoki do sprężarek powietrza

Dyzia M., Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Śleziona J., Starczewski M., Złotecki M.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 2 spec.

35--38

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań powierzchni odlewów kompozytowych kształtowanych w procesie odlewania kokilowego. W ramach realizacji projektu badawczo rozwojowego w Katedrze Technologii Materiałów Politechniki Śląskiej, zbudowano stanowisko umożliwiające wytworzenie w jednym cyklu produkcyjnym ponad 50 kg zawiesiny kompozytowej. Wykonane w warunkach przemysłowych odlewy do formy z rdzeniem wewnętrznym pięciodzielnym zamontowanej w kokilarce GM110 potwierdziły możliwość formowania metodami odlewniczymi tłoków kompozytowych. Odlewy wykonane z kompozytu AlSi7Mg/SiC i kompozytu heterofazowego AlSi7Mg/SiC+Cg zgodnie z procedurą technologiczną zakwalifikowano jako, poprawne i przeznaczono do obróbki mechanicznej kształtującej właściwe powierzchnie robocze tłoka do sprężarki powietrza. Wykonano badania porównawcze dla odlewów z niezbrojonego stopu AlSi7Mg i odlewów kompozytowych. Do oceny zdolności do wypełnienia wnęki formy i dokładności odwzorowania kształtu wykorzystano profilograf FRT analizując odległości pomiędzy środkami rowków na powierzchni płaszcza tłoka. Badania te potwierdziły różnice w lejności niezbrojonego stopu osnowy i zawiesin kompozytowych. Różnica w dokładności odwzorowania wymiarów formy nie dyskwalifikuje materiałów kompozytowych, wszystkie odlewy zostały zakwalifikowane jako poprawne i przeznaczone do obróbki mechanicznej.

EN

The article presents the results of surface test of composite shaped in the permanent mould casting process. As part of the research and development project realized in the Department of Materials Technology at the Silesian University of Technology, a pilot plant scale stand was built to manufacture of more than 50 kg suspensions in a single technological cycle. Made in industrial conditions castings to form in the five inner core mould mounted in GM110 permanent mould casting machine confirmed the possibility of the shaping the composite pistons. Castings made from composite suspension AlSi7Mg/SiC and AlSi7Mg/SiC + Cg according to the technology procedure were classified as correct and devoted to the proper machining forming working surfaces of the piston to the air compressor. Comparative tests were performed for the casting of unreinforced AlSi7Mg alloy and composite castings. To assess the ability to fill the mold cavity and the accuracy of mapping used in contour shape FRT analysis of the distance between the grooves on the surface of the piston skirt. Studies have confirmed the differences in the fluidity of alloy matrix and composites suspensions. The difference in the accuracy of the dimensional mapping mould does not disqualify of composite materials, all castings are classified as correct and used for machining.

2

Heterofazowa struktura tłoków kompozytowych wytwarzanych metodą odlewania kokilowego

Dolata-Grosz A., Dyzia M., Lech-Grega M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 9

614-618

PL

Wielofazowe umocnienie stopów aluminium stanowi nowe rozwiązanie materiałowe pozwalające w znacznym stopniu na rozszerzenie możliwości projektowania i zróżnicowania właściwości wyrobów, przede wszystkim mechanicznych i tribologicznych. Tego typu kompozyty wykorzystano do produkcji tulei cylindrowych w silnikach Hondy Prelude 2.3 L i Toyoty Celica. Zastosowanie preformy z udziałem 12 % włókien Al2O3 i 9 % włókien węglowych pozwoliło na obniżenie masy bloku silnika, poprawę warunków chłodzenia oraz zmniejszenie zużycia poprzez tarcie. Nowym rozwiązaniem materiałowo--technologicznym może okazać się wykorzystanie metody zawiesinowej do wytwarzania kompozytów o zbrojeniu heterofazowym. Jak wykazały badania autorów, zastosowanie zbrojenia w postaci mieszaniny cząstek węglika krzemu i węgla szklistego pozwala na stabilizację współczynnika tarcia, a przede wszystkim obniżenie zużycia partnera tarcia. Właściwości te mogą być wykorzystane w układzie tribologicznym tłok-cylinder, od którego wymaga się stabilności wymiarowej, wytrzymałości i trwałości. Z kolei właściwości kompozytów odlewanych determinowane są strukturą, czyli rodzajem, wielkością, kształtem i udziałem umocnienia oraz składem fazowym osnowy. Istotna jest również stabilność powierzchni międzyfazowej, która zapewnia trwałość wyrobu kompozytowego. W artykule przedstawiono strukturę i stan powierzchni rozdziału faz w heterofazowych tłokach kompozytowych odlewanych kokilowo. W badaniach wykorzystano metody mikroskopii świetlnej i skaningowej.

EN

The multi-reinforcement of aluminium alloys is a new material solution permitting in considerable degree on development of possibility design and properties diversification of product, first of all mechanical and tribological properties. Such kind of composites used as the production of cylinder sleeves in Honda Prelude 2.3 L and Toyota Celica engines. Application of 12 % Al2O3 short fibres and 9 % carbon preform permitted on lowering the mass of block of engine, improvement of conditions of cooling as well as decrease friction wear. New material and technological solution could be stirring method for obtaining heterophase composite suspension. How the authors' investigations showed, applying of silicon carbide and glassy carbon mixture of particles as reinforcement make possible to obtain material with stable of the friction coefficient and the first of all lowering wear of friction partner. These properties can be used in piston-cylinder tribological system which was required dimension stability, strength and durability. The properties of cast composites determined by the structure i.e. kind, size, shape and volume of reinforcement as well as the phase composition of the matrix. It essential is also the stability of the interface which assures the stability of composite product. The structure and the state of interface in composite pistons with heterophase reinforcement obtained by mould casting method are presented in the article. In the investigations the method of light and scanning microscopy was used.

3

Możliwości zastosowania kompozytów heterofazowych w tłokowych sprężarkach powietrza (komunikat)

Dyzia M., Dolata-Grosz A., Śleziona J.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 4

399-400

PL

Technologie wytwarzania kompozytów, bazujące na metodach ciekłofazowych, i kształtowanie wyrobów metodami odlewniczymi w porównaniu z metodami wykorzystującymi techniki sycenia preform są kilkasetkrotnie tańsze. Nowym rozwiązaniem materiałowo-technologicznym może okazać się wykorzystanie metody zawiesinowej do wytwarzania kompozytów o zbrojeniu heterofazowym. Jak wykazały badania autorów, zastosowanie jako zbrojenia cząstek SiC i węgla szklistego pozwala na stabilizację współczynnika tarcia, a przede wszystkim obniżenie zużycia partnera tarcia. Właściwości te mogą być wykorzystane w układzie tribologicznym tłok-cylinder, od którego wymaga się stabilności wymiarowej, wytrzymałości i trwałości. Celem badań realizowanych w ramach projektu badawczo-rozwojowego PBR N RO7 001106 jest opracowanie kompleksowej technologii wytwarzania tłoków kompozytowych o zbrojeniu heterofazowym. Planuje się przeniesienie procedury wytwarzania zawiesin kompozytowych, opracowanej w skali laboratoryjnej przez autorów projektu, na skalę półtechniczną, umożliwiającą w warunkach przemysłowych odlewanie kokilowe tłoków do sprężarek powietrza. Efektem końcowym realizowanego projektu rozwojowego będzie dokumentacja techniczna metody wytwarzania tłoków kompozytowych w oparciu o technologię odlewania kokilowego zawiesiny kompozytowej oraz wytworzenie partii prototypowej tłoków kompozytowych do sprężarek powietrza we współpracy z odlewnią "Złotecki" Sp. z o.o. w Rojewie.

EN

The technologies of composite production, basing on liquid phase methods and the formation of products by the casting methods are most economical in comparison with methods the using infiltration perform. New material and technological solution could be stirring method for obtaining heterophase composite suspension. The investigation realized on Faculty of Material Engineering and Metallurgy on Silesian Engineering within a framework of projects PBZ / KBN / 114 / T08 / 2008, KBN 3 T08D 024 28 confirmed good casting proprieties of composite suspensions. Applying as heterophase reinforcement (mixture of SiC and glassy carbon particles) make possible to obtain material with stable of the friction coefficient and the first of all lowering wear of friction partner. These properties can be used in piston - cylinder tribological system which was required dimension stability, strength and durability. Aim of investigations realized in frames of project PBR the N RO7 001106 is the develop of complex production technology of heterophase composites pistons applied in air compressor. Transfer from laboratory method to semi technical scale which enabling in industrial conditions cast the pistons is planned. As final result of project will be introduce full technological enabling procedure producing in quantity composite suspension approx. 50 kg of once melting. The realization of prototype part pistons should make possible in industrial conditions in support with mould casting method applied in firm "Złotecki".

4

Die-cast heterophase composites with AlSi13Mg1CuNi matrix

Dyzia M., Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Śleziona J.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

Vol. 10, iss. 1 spec.

301--304

EN

On the basis of the performed tests, an advantageous interaction of glassy carbon particles in a couple consisting of a heterophase composite and a spheroidal cast iron has been corroborated. It was found that, the presence of glassy carbon in the heterophase composite (SiC+C) affects the stabilization of the friction coefficient value as a function of the friction distance and reduces the intensity of the wearing-in stage of the interacting surfaces. Both a decrease of the friction coefficient and the wear of the heterophase composites may be connected with the carbon particles' chipping effect and the deposition of its fragments on the surface of the interacting components of the friction couple, which forms a kind of a solid lubricating agent in the system. This should allow applying of this material to the composite piston-cylinder sleeve system in piston air-compressors. Further works will concern the selection of the matrix alloy composition with the purpose of reducing the phenomenon of particles chipping during machining. It seems that one of the possibilities is the application of a more plastic matrix and optimizing the fraction of reinforcing phases and their gradient distribution in the casting.

5

Wpływ materiału partnera tarcia na tribologiczne właściwości kompozytów heterofazowych

Wieczorek J., Śleziona J., Dolata-Grosz A., Myalski J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

5-10

PL

Przestawiono wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytów z osnową aluminiową i ceramicznym zbrojeniem. Przedmiotem badań były kompozyty zbrojone cząstkami węglika krzemu (AK12/SiC) oraz mieszaniną cząstek SiC i węgla szklistego (AK12/SiC+C). W kompozytach heterofazowych cząstki węgla szklistego wykorzystano do modyfikacji właściwości ciernych. Badania przeprowadzono, wykorzystując tester tribologiczny T-01. Partnerem tarcia dla kompozytów były trzy rodzaje materiałów: żeliwo sferoidalne, kompozyt Duralcan F3K.15S z cząstkami SiC oraz kompozyt Duralcan W6A.15A z cząstkami Al2O3. Wyniki badań współczynnika tarcia i zużycia pozwoliły ocenić, w jaki sposób dodatek węgla szklistego może wpływać na zmianę charakterystyk tribologicznych. Stwierdzono, że zastąpienie części zbrojenia cząstkami węgla szklistego spowodowało obniżenie zarówno współczynnika tarcia, jak i zużycia kompozytów heterofazowych oraz współpracujących z nimi materiałów. W pracy dokonano również oceny wpływu obecności cząstek węgla amorficznego na kształtowanie geometrii powierzchni roboczych. Uzyskane wyniki pozwoliły stwierdzić, że możliwe jest kształtowanie właściwości tribologicznych kompozytów poprzez zmianę rodzaju, wielkości zbrojenia oraz w wyniku zastosowania cząstek zbrojących o różnych charakterystykach fizykomechanicznych. Pozwala to w znacznym stopniu rozszerzyć możliwości projektowania właściwości tribologicznych skojarzeń ciernych.

EN

The paper presents the results of the tribological properties investigations of aluminium matrix composite (AK12) with ceramic reinforcement. The composite reinforced by the silicon carbide particles (AK12/SiC) and by the mixture of the silicon carbide and amorphous glassy carbon particles (AK12/SiC+C) were subjected of investigations. For the heterophase composites glassy carbon particles was applied to modify frictional properties. The investigations were conducted with the use of tribological tester T-01. The three different kind of frictional partners of materials were used for composites: cast iron, Duralcan F3K.15S composite with SiC particles and Duralcan W6A.15A composite with Al2O3 particles. The structure of heterophase composite containing SiC and glass carbon particles have been shown. The results of the friction coefficient and wear investigations allowed assessing the influence of the glassy carbon addition on the tribological characteristics change. It was stated that the replacement of the parts of the reinforcement with the glassy carbon particles caused the friction coefficient as well as the wear of the heterophase composite reduction and materials cooperating with them. In the paper make estimation the influence of glassy carbon particles on surface work geometry, too. At the same time it could be stated that the application for the composite products shaping centrifugal casting technology may have triggered vertical diversification in the reinforcing particles distribution and following on from this diverse tribological properties depending on the place of the sample taking. Gotten results permitted to state, that there is possibility of tribological properties of composites shaping by the through the change of kind and size reinforcement particles about different physicochemical characteristics. It allows to widening possibilities of designing the tribological properties of frictional associations.

6

Właściwości tribologiczne kompozytu heterofazowego odlewanego odśrodkowo

Dolata-Grosz A., Wieczorek J., Śleziona J., Myalski J.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 1

46-50

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych kompozytu z osnową aluminiową (AlSi12CuNiMg2), zawierającego zbrojenie heterofazowe. Badaniom poddano kompozyt umacniany mieszaniną cząstek tlenku aluminium (Al2O3) i amorficznego węgla szklistego. Węgiel szklisty w kompozycie heterofazowym zastosowano w celu modyfikacji właściwości ciernych. Badania przeprowadzono, wykorzystując tester tribologiczny T-01, w których partnerem tarcia dla kompozytu było żeliwo. W pracy oceniono wpływ heterofazowego zbrojenia na współczynnik tarcia badanych próbek kompozytowych. Dokonano również oceny wpływu rozmieszczenia cząstek zbrojących, wynikającego z parametrów przyjętej technologii wytwarzania, na współczynnik tarcia. Wyniki badań współczynnika tarcia i zużycia pozwoliły ocenić wpływ dodatku węgla szklistego na zmianę charakterystyk tribologicznych. Stwierdzono, że zastąpienie części zbrojenia cząstkami węgla szklistego spowodowało obniżenie zarówno współczynnika tarcia, jak i zużycia kompozytu heterofazowego oraz współpracującego z nim żeliwa szarego. Jednocześnie stwierdzono, że stosowanie do kształtowania wyrobów kompozytowych technologii odlewania odśrodkowego może wywołać pionowe zróżnicowanie w rozkładzie cząstek zbrojących, a co za tym idzie - różnorodne właściwości tribologiczne zależne od miejsca pobrania próbki.

EN

The paper presents the results of the tribological properties investigations of aluminium matrix composite (AlSi12CuNiMg2), containing heterophase reinforcement. The composite reinforced with the mixture of the aluminium oxide (Al2O3) and amorphous glass carbon were subjected to investigations. For the heterophase composite glass carbon was applied to modify frictional properties. The investigations were conducted with the use of tribological T-01 tester and the frictional partner for composite was cast iron. In the paper the influence of the heterophase reinforcement on the investigated composite samples friction coefficient was assessed. The assessment of the influence of the reinforcement particles distribution resulting from parameters of the adopted producing technology on the friction coefficient was also accomplished. The results of the friction coefficient and wear investigations allowed to assess the influence of the glass carbon addition on the tribological characteristics change. It was stated that the replacement of the parts of the reinforcement with the glass carbon particles caused the friction coefficient and the wear of the heterophase composite reduction and cooperating with them grey cast iron as well. At the same time it could be stated that the application for the composite products shaping centrifugal casting technology may have triggered vertical diversification in the reinforcing particles distribution and, following on from this diverse tribological properties depending on the place of the sample taking.

7

Właściwości tribologiczne heterofazowych aluminiowych odlewów kompozytowych zawierających węgliki chromu i tytanu

Dolata-Grosz A., Wieczorek J.

Kompozyty

|

2006

|

R. 6, nr 3

26-32

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych (współczynnik tarcia, zużycie) pary ciernej żeliwo-kompozyt. Badaniom poddano kompozyty heterofazowe zawierające węgliki chromu (Cr3C2) i tytanu (TiC). Na osnowę wytwarzanych kompozytów zastosowano stop aluminium z magnezem AlMg10. Fazy zbrojące w postaci mieszaniny proszku kompozytowego typu NiCr-Cr3C2-TiC, stosowane w procesie technologicznym jako nośnik umocnienia, otrzymano w procesie samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS). Do wytworzenia wlewków kompozytowych typu AlMg10/NiCr-Cr3C2-TlC, stanowiących półwyrób w przyjętym procesie technologicznym, zastosowano metodę mechanicznego mieszania zawiesiny kompozytowej, którą przeprowadzono w temperaturze 720°C. Uzyskane odlewy charakteryzowały się złożoną strukturą faz o różnej morfologii i składzie chemicznym. Metodą odlewania odśrodkowego z pionową osią wirowania ukształtowano tuleje, z których pobrano próbki w postaci pierścieni z przeznaczeniem do badań tribologicznych. Dla wytworzonych kompozytów wykonano pomiar twardości metodą Brinella. Badania pary kompozyt-żeliwo przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego, wykorzystując tester tribologiczny T-01 typu tarcza-trzpień. Tarcze stanowił kompozyt odlany odśrodkowo, partnerem tarcia zaś żeliwny trzpień. Wyniki uzyskane w badaniach tribologicznych pozwalają stwierdzić, że na wartość współczynnika tarcia pary kompozyt-żeliwo nie wpływa ilość stosowanego zbrojenia. Udział objętościowy stosowanego umocnienia wpływa natomiast na poziom zużycia partnera tarcia, czyli żeliwa. Wykonane badania dowodzą słuszności stosowania metody odlewania odśrodkowego zawiesin kompozytowych, która umożliwia wytwarzanie odlewów warstwowych przeznaczonych do pracy w warunkach tribologicznych.

EN

The application of heterophase reinforcement is a solution which enables the broadening of the possibilities of designing the tribological properties of friction couples. The appropriate choice of components such as matrix and reinforcing phases allows us to limit the wear of the elements of frictional couple and to gain the stability of friction coefficient. This article presents the research results on tribological properties (friction coefficient, wear) of the frictional couple cast iron-composite. The subject of that research was heterophase composites containing chromium carbides (Cr3C2) and titanium carbides (TiC). The aluminium-magnesium alloy (AlMg10) was used as a matrix of the produced composites. The result of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) were the reinforcing phases such as mixture of composite powder like NiCr-Cr3C2-TiC used in technological process as a consolidation carrier. The structure and phase composition of the composite powder used in modification of aluminium alloy is shown in Figure 1. The method of mechanical stirring of composite suspended matter conducted in 720°C was used to produce AlMg10/NiCr-Cr3C2-TiC composite ingot being a semi-finished product in the applied technological process. The obtained castings were characterized by complex phase structure of different morphology and chemical composition (Fig. 3). The sleeves that were formed using the centrifugal casting method, with vertical axis, were used for further tribological research. Tribological investigations of cast iron - composite couple were carried out under technically dry friction on a T-01 pin-on-disk tester. The centrifugal cast composite constituted the disc; the friction partner was the cast iron pin. The device's diagram used in tribological examinations is presented in Figure 2. The process of wear and changes of friction coefficient in the path function is presented in histograms as an absolute mass decrement of composite and the cooperating cast iron respectively (Figs. 4, 6, 8). The created composites were measured with Brinell hardness method and the results were presented in the form of diagram, shown in Figure 9. The results obtained during tribological examinations allow us to state that the amount of used reinforcement does not influence the value of friction coefficient composite - cast iron couple. Volume fraction of the applied reinforcement influences the level of friction partner wear, that is the cast iron. All the conducted tests of the centrifugal casting method of composite suspended matters proved to be correct; it also enables creating layered castings used in tribological conditions.