Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Recykling odlewów z kompozytów metalowych zbrojonych cząstkami i z nasycanym zbrojeniem

Nagolska D., Szweycer M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2003

|

Vol. 23, Nr 1

115-125

PL

W artykule przedstawiono oryginalne zależności wyznaczające warunki przejścia cząstki stałej przez sferyczną granicę faz oraz samoczynnego wypływania ciekłej osnowy metalowej z porów zbrojenia. Zależności te mają zasadnicze znaczenie dla przebiegu recyklingu odpowiednio kompozytów zbrojonych cząstkami oraz kompozytów nasycanych. Na tej podstawie dokonano analizy stanu badań recyklingu odlewów z kompozytów zbrojonych cząstkami (recykling metodą przetopu) oraz kompozytów zbrojonych cząstkami i nasycanych (recykling metodą rozdzielenia składników). Analizę powyższą oparto na dostępnych danych literaturowych oraz badaniach autorów.

EN

The paper presents original relationships determining transfer conditions of a solid particle through a spherical phase boundary and spontaneous flow-out of a liquid metal matrix from reinforcement pores. The relationships are of basic meaning for the course of recycling of particle reinforced and saturated composites. The above statements served as a basis for the analysis of state of the studies on recycling of the castings made of particle reinforced composites by remelt-ing and saturated by separating of the components. The above analysis was carried out on the grounds of literature sources and own studies of the authors.

2

Atmosfera argonu i próżnia argonowa jako czynniki intensyfikujące nasycanie zbrojenia kompozytów metalowych

Grabian J.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2003

|

Vol. 23, Nr 1

33-40

PL

W artykule wykazano możliwość oddziaływania przez dobór odpowiedniej atmosfery gazowej na proces ciśnieniowego nasycania ciekłym metalem kształtek utworzonych z nieuporządkowanych włókien ceramicznych. Miernikiem skuteczności nasycania jest gęstość materiału kompozytowego. Badano wpływ atmosfery argonowej i próżni argonowej na gęstość materiału kompozytowego wytwarzanego na specjalnym stanowisku badawczym. Wykazano, że stosowanie atmosfery argonowej intensyfikuje nasycanie i może się przyczynić do redukcji ciśnienia nasycania do 45%, a stosowanie próżni argonowej - nawet do 50%.

EN

The article shows the possibility of influencing the process of pressure saturation of profiles formed with disordered ceramic fibres with liquid metal by a choice of an appropriate gaseous atmosphere. The measure of saturation effectiveness is composite material density. The influence of argon atmosphere and argon vacuum on the density of composite material produced at a special research station was examined. It was proved that the use of argon atmosphere intensifies the process of saturation and may allow the reduction of saturation pressure to 45%, and the use of argon vacuum may reduce it by even 50%.

3

Okluzje gazowe w odlewanych kompozytach nasycanych

Jackowski J.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 4

180-184

PL

W pracy przedstawiono rozważania na temat powstawania, zachowania się i objętości okluzji w nasycanych odlewach kompozytowych. Powstawanie okluzji w procesie nasycania jest nieuniknione. Gdy na okluzje działa ciśnienie metalostatyczne równe ciśnieniu nasycania zbrojenia, objętość okluzji, zgodnie z równaniem stanu gazów, jest minimalna. W warunkach realnych mogą występować w odlewie kompozytowym wyizolowane obszary (konstrukcja odlewu, warunki jego krzepnięcia), w których ciśnienie wywierane na okluzje może być zdecydowanie niższe, co sprzyja wzrostowi ich objętości. Badania procesu nasycania glinokrzemianowego zbrojenia SIBRAL stopami niskotopliwymi (stop Wooda i stop bezbizmutowy) wykazały, że początkowa objętość okluzji, przy ciśnieniu bliskim normalnemu, wynosi ok. 30%, a porowatość próbek kompozytowych nasycanych stopem Wooda wynosi 2:4% bez względu na sposób ich nasycania. Porowatość próbek nasycanych bezbizmutowym stopem niskotopliwym była zdecydowanie większa. Zbadano rozkład porowatości materiału kompozytowego względem wysokości i średnicy próbek. Stwierdzono, że w przypadku próbek kompozytowych na osnowie stopu Wooda porowatość najbardziej zwartych fragmentów próbek jest równa lub bliska zero. W przypadku osnowy ze stopu bezbizmutowego (skurcz krzepnięcia ok. 2%) najbardziej zwarte fragmenty próbek posiadały 2% porowatość. Przebieg zmian porowatości w wybranych próbkach wskazuje, iż tworzyły się strefy izolowane (na skutek przejmowania nacisku stempla przez zakrzepłe warstwy osnowy), skutkiem czego dekompresja okluzji spowodowała lokalną porowatość materiału kompozytowego o wartości od kilku do kilkunastu procent. Skurcz krzepnięcia osnowy bardzo intensywnie zwiększa porowatość tych fragmentów próbek, które krzepną najpóźniej.

EN

Porosity is highly undesired in any casting, inclusive of composite ones. The paper presents considerations related to formation, behavior, and volume of occlusions in saturated composite castings. Formation of the occlusions during saturation process is inevitable. Assuming the occlusion is subject to metallostatic pressure equal to reinforcement saturation pressure, volume of the occlusion is minimal, in accordance with the equation of gas state. However, under real conditions, such isolated regions may arise within a composite casting (according to easting structure or solidification conditions), in which pressure exerted on the occlusion might be considerably lower (Fig. 1), that induces their volume to increase. Model research of saturation process of an aluminosificate reinforcement SIBRAL with low melting alloys (Wood's alloy or bismuth-free alloy) has shown, that initial occlusion volume, under the pressure approximating its normal value, amounts about to 30%, while porosity of composite samples (diameter40x40 mm) saturated with Wood's alloy amounts to 2:4%, irrespective of the way of their saturation (Fig. 2). Porosity of the samples saturated with bismuth-free low melting alloy was remarkably higher (Tables 1 and 2). Distribution of porosity of composite material has been examined with regard to the height and diameter of the samples (Figs 3 and 4). It was ascertained that for composite samples with Wood's alloy matrix porosity of the most compact parts of the samples is equal to or approximates zero. In case of the Matrix of bismuth-free alloy (solidification shrinkage about 2%) the most compact parts of the samples showed 2% porosity. Variations of porosity in selected samples indicate formation of isolated zones (in result of taking over the pundi pressure by solidified matrix layers). In consequence, decompression of the occlusions resulted in local porosity of the material, reaching a little less than twenty per cent. Solidification shrinkage of the matrix extensively increases porosity of the parts of the samples that solidify latest of all. More careful examination of behavior of the occlusions occurring in saturated composite casting requires metallographic research methods.

4

Odmiany porowatości odlewów z metalowych kompozytów nasycanych

Gawdzińska K., Jackowski J., Szweycer M.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

68-71

PL

Przedstawiono krótką analizę przyczyn powstawania wad porowatości w strukturze odlewów kompozytowych uzyskiwanych przez nasycanie zbrojeń ciekłą osnową metalową. Ilustracje prezentują opisane wady, a tabela, w której zestawiono cechy charakterystyczne tych wad w połączeniu z przyczynami ich powstawania, może stanowić pomoc dla ich identyfikacji oraz opracowywania technologii nasycanych odlewów kompozytowych o najwyższej jakości.

EN

Compactness of structure is a required feature for most of construction materials, inclusive of saturated composite castings. Structural defects of these materials frequently result from the method of their manufacture, i.e. joining two different components: a solid, usually ceramic reinforcement, and a liquid metal matrix. Analysis of porosity defects of structures of the saturated composites [1] has shown that basic reasons of their occurrence are: insufficient filling of reinforcement capillaries with liquid matrix, formation of gaseous occlusions within the composite, liberation of the gas dissolved in the matrix, and shrinkage phenomena accompanying cooling and changing the state of aggregation of the matrix. A short characteristics of the reasons mentioned above and presentation of consequences in the shape of various forms of the castings made of saturated metal composites are presented by the Authors on the ground of results of research performed by the team, composed among others of [1-4, 8], and review of literature [5, 6] related to manufacture and research of structure and properties of the castings made of saturated metal composites. The pictures in Fig. 1 show the porosity forms arising in result of insufficient filling of inter-fibre capillaries of the composite matrix, formed of thin ceramic fibres, due to too low pressure. The form of the defect shown in the picture in Fig. 2 proves that its arose due to premature solidification of saturating matrix. The pictures in Fig. 3 show the fractures of two samples of the same saturated composite, made under different pressures. They prove that too low pressure (30 MPa - Fig. 3b) does not guarantee such a structure to be free of porosity that is shown in Fig. 3a. Formation of gas occlusions in a reinforcement element under saturation is very probable. Their dimensions may be very differentiated: from macroscopic (Fig. 4) to microscopic ones (Fig. 5). However, using e.g. directional solidification of the matrix one may force their occurrence beyond the composite element (casting), as for example in a pressure head (Fig. 4). Similar procedure may be used for the most advantageous location of contraction cavities, when another ways, e.g. pressure feeding, are unfeasible. If the cooling and solidification process of the metal matrix is not accompanied by effective feeding, the shrinkage porosity of the composite casting becomes unavailable. In shrinkage pores of a composite (alumi-nosilicate reinforcement - AlSi11 alloy) crystals of solid phase from the matrix have been found, that is a proof of the presence of liquid matrix metal in the reinforcement capillaries and its withdrawal in result of the shrinkage. Specification of characteristic features of the defects of castings made of saturated metal composites is shown in Table 1 that may be helpful e.g. for developing a computer expert program related to defects of these materials.

5

Charakterystyka technologiczna zbrojenia kompozytów nasycanych

Grabian J.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

60-63

PL

Zbrojenie metalowych kompozytów nasycanych w postaci nieuporządkowanych włókien ceramicznych jest trudne lub wręcz niemożliwe do opisu geometrycznego. W pracy przedstawiono metodę wyznaczania charakterystyki technologicznej zbrojenia. Charakterystyka ta jest podstawą do wyznaczenia podstawowych parametrów procesu nasycania: ciśnienia oraz czasu.

EN

It is difficult, if not impossiblc, to describe geometrically the reinforcement of metal-inflltrated composites, consisting of disordered ceramic fibres. The paper presents a method of determining the technological characteristic of the reinforcement. The characteristic makes up a basis for determining basie parameters of the infiltration process: pressure and time.

6

Analiza mechaniczna recyklingu metalowych kompozytów nasycanych

Nagolska D., Szweycer M.

Kompozyty

|

2001

|

R. 1, nr 1

35-37

PL

Podjęto próbę analizy procesu recyklingu metalowych kompozytów nasycanych z punktu widzenia zjawisk powierzchniowych. Wnioski wynikające z rozważań teoretycznych potwierdzają przeprowadzone badania. Rozważania mogą być podstawą do dalszych prac związanych z recyklingiem odlewów z tych materiałów.

EN

The paper presents analysis of recycling process of the castings made of metallic saturated composites, with special attention paid to surface phenomena. As the geometry of reinforcement (Fig. 1) is hard or even impossible to describe, the way of filling the reinforcement pore for purposes of theoretical consideration has been assumed according to Fig. 2. Geometrical elements of the pores are shown in Fig. 3. Capillary pressure in the elements may be defined by relationship (1), for the angle a varying from -180° to +180°. The relationship (4) has been derived on the ground of Figures 3 and 4, assuming that x • du1 = du2.The coefficient x may be greater or less than 1. The relationship enables to calculate the pressure in the metal inside the reinforcement. The relationship (4) is shown in Fig. S. Equating it to 0 enabled to determine critical value of the angle Qkr, below which the capillary phenomena are conducive to flowing the metallic matrix out from the reinforcement capillaries. Table 1 shows the conditions and the results of composite recycling trials performed with the view to verifying the theoretical considerations. The research certifies the conclusions drawn from theoretical analysis of the recycling process of castings made of metallic saturated composites: low probability of flowing the liquid matrix out from ceramic reinforcement in air environment, as well as the fact that the better the reinforcement wetting angle with liquid matrix approximates 180°, the greater is the gain of metal derived in recycling process in an artificial e.g. slag environment.