Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Warstwowe kompozyty Ti/Al/Ti otrzymane metodą dyfuzyjnego łączenia

Bednarczyk P., Szczepanik S., Nikiel P.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 1

7--16

PL

Aluminium często jest używane do projektowania kompozytów warstwowych. Stosowane są wyroby z aluminium w postaci blach, czy też w postaci materiału typu „plaster miodu”. Do wytwarzania płaskich wyrobów warstwowych stosuje się między innymi procesy przeróbki plastycznej, metodę wybuchowego łączenia lub klejenie lekkiego rdzenia z wytrzymałą i sztywną metaliczną okładziną. Rdzeń takiego materiału jest wykonywany w postaci materiałów spienionych o strukturze porowatej lub materiałów typu plaster miodu. Okładziny wykonuje się natomiast ze stopów metali lekkich takich, jak aluminium i tytan. Całkowicie metaliczna konstrukcja może być osiągnięta poprzez zgrzewanie dyfuzyjne, ale uzyskuje się wówczas zwiększenie jej masy. W artykule przedstawiono wyniki badań możliwości zastosowania dyfuzyjnego łączenia do wytwarzania kompozytu warstwowego stop tytanu – proszek aluminium – stop tytanu w procesie prasowania na gorąco. Prasowanie realizowano w trzech etapach. Do wytworzenia kompozytu użyto blachy tytanowej ze stopu Ti6Al4V o grubości 1 mm oraz proszku aluminium, o wielkości cząstek mniejszej od 250 μm. Proces prasowania prowadzono w temperaturze 450oC, stosując nacisk prasowania 80 MPa. Podczas tego procesu otrzymano warstwę przejściową o grubości od 4 do 8 μm. Po trzecim prasowaniu osiągnięto zadawalającą wartość wytrzymałości na zginanie kompozytu wynoszącą 890 MPa, niewiele niższą od granicy plastyczności stopu Ti6Al4V, przy wytrzymałości na ścinanie połączenia 51 MPa. Problem dyfuzyjnego łączenia w warstwie przejściowej jest związany z utlenianiem aluminium i zmianą kształtu zagęszczonego podczas prasowania na gorąco proszku aluminium.

EN

Aluminium is frequently used to designing of a layered composites, as a sheet or honeycomb components. Layered, flat composites are fabricated using metal forming processes and explosive bonding, or adhesive bonding of light core with strong and rigid metallic facings. The cores of these materials are often made from porous, foamed structure or honeycomb. Facings are fabricated from light metal alloys, like aluminium and titanium. An all metal construction can be achieved by diffusion bonding, with a weight penalty. Feasibility of fabrication of composites by hot pressing, up to three applications, of a titanium alloy – aluminium powder – titanium alloy sandwich beams by diffusion bonding was demonstrated. TiAl4V sheet with thickness 1mm and aluminium powder with particle size less than 250 μm were used: temperature 450oC, compression stress 80 MPa. A continuous interfacial layer with thickness from 4 to 8 μm was produced. After third pressing, 51 MPa shear strength was attained with the flexural stress, 890 MPa, slightly below the yield stress of Ti6Al4V. Problems of bonding of an in the interfacial zone are associated with oxidation of aluminium and shape change of the being densified aluminium powder during hot pressing.

2

Bending and Compression Properties of ABS and PET Structural Materials Printed Using FDM Technology

Szczepanik S., Bednarczyk P.

Journal of Casting & Materials Engineering

|

2017

|

Vol. 1, no. 2

39--42

EN

The bend and compression mechanical properties of 3D-printed polyethylene terephthalate (PET) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) rectangular and cylindrical specimens (fully-dense and with circular, hexagonal, and rectangular perforations) are presented. In three-point bending, fully-dense PET flexural strength was 69 MPa, yield stress was 48.9 MPa, and yield stress from compression was 31.4 MPa. For ABS, these values were 59, 41.7, and 51.2 MPa, respectively – not significantly different from those of polymers manufactured by common techniques. Whereas perforation reduced density, the strength values were significantly lower, decreased for the circular perforation to a value of 20% strength for the fully-dense specimen. Specific strengths dropped quite significantly for the specimens tested in bending, whereas they did not differ significantly when tested by compression.

3

Kucie w plastycznej matrycy intermetalików TiAl

Szczepanik S., Bednarczyk P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2016

|

R. 61, nr 3

121--125

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów Ti-Al otrzymanych z mieszanki proszków przez prasowanie, a także w procesie samorozwijającej się syntezy SHS i dodatkowym odkształceniu w plastycznej matrycy. Po odkształceniu w plastycznej matrycy nastąpiło zwiększenie gęstości wyrobów oraz poprawa ich twardości i wytrzymałości na zginanie. Otrzymane materiały o porowatości 2,54 i 3,89% mają strukturę złożoną z ziaren fazy γ czyli TiAl, oraz płytkowych ziaren fazy γ i α2-Ti3Al.

EN

The influence of hot forging in a fluid die of hot pressed and of SHS Ti-Al powder preforms on structure and properties was investigated. Processing increased the density, with the materials having 2.54 and 3.89% porosity, respectively. The structures comprised γ-TiAl grains and γ and α2-Ti3Al platelets. Hardness was 183 ±34 HV10 for the previously hot pressed materials and 147 ±3 HV10 for SHS performs, and bends strengths were 146 MPa and 247 MPa, respectively.

4

Kowarka o napędzie hydraulicznym i jej zastosowanie

Nieschwietz P. J., Knauf F., Szczepanik S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 4

341--352

PL

Przedstawiono budowę i zastosowanie kowarki RUMX (Radialumformmaschine mit X Anordnung) z napędem hydraulicznym firmy SMS group. W 1989 roku zbudowano w SMS Hasenclever pierwszą kowarkę o napędzie hydraulicznym, która posiada zalety prasy hydraulicznej i kowarki mechanicznej. Kowarka o napędzie hydraulicznym pracuje ciszej niż kowarki o napędzie mechanicznym i jest bardziej wydajna. Układ cztero-kowadełkowy kowarki umożliwia realizowanie odkształcania z dużymi gniotami i posuwami. Jest to możliwe ze względu na zastosowany napęd hydrauliczny kowarki, który umożliwia realizację kucia ze stałymi naciskami. Kowarka o sile nacisku kowadła 10 MN przeznaczona jest do przekucia wsadu o średnicy 800 mm. Nagrzany wsad przekuwany jest na wyrób gotowy bez konieczności dogrzewania. Kowarka do kucia profili pełnych wyposażona jest w manipulator podający i odbierający, a do kucia rur grubościenny dodatkowo w manipulator utrzymujący i poruszający trzpień. Kowarki hydrauliczne zainstalowane są w zakładach o rocznej produkcji około 50 000 Mg i dużym asortymencie przetwarzanych gatunków materiałów takich, jak stale, stopy tytanu, stopy niklu lub w produkcji masowej określonego rodzaju odkuwek, np. osi kolejowych. Sterowanie procesem kucia znacząco zmniejsza pracochłonność wytwarzania wyrobów oraz zużycie materiału potrzebnego do ich wytwarzania. Odkuwki wykonane z zastosowaniem kowarki hydraulicznej mają korzystną mikrostrukturę o drobnym ziarnie na przekroju oraz charakteryzują się powtarzalnymi i zawężonymi tolerancjami wymiarów.

EN

The operation of the RUMX (Radialumformmaschine mit X Anordnung) radial forging machine with a hydraulic drive, introduced by the SMS company, is reviewed. Introduced in 1989 in SMS Hasenclever, it was the first radial forging machine built with a hydraulic drive. This machine type has advantages over the hydraulic open die press and the mechanical drive machine. The arrangement of four anvils carrying out the forging with big deformation and feeds produces the forging. It is possible to forge with constant forces. This machine with a maximum press force of 10 MN was designed to forge from 800 mm initial round pass. The heated initial material is forged to the finished product without need of reheating. The machine for forging full profiles is equipped with the loading and unlading manipulators, and for forging thick-walled tubes additionally a mandrel manipulator. Hydraulic drive forging machines are installed for annual yields of about 50 000 Mg. The large assortment of processed grades of materials includes special steels, titanium and nickel alloys, and mass production of blanks includes e.g. railway axles. Control of the forging process considerably reduces labour and material costs. Blanks so-forged have a beneficial fine-grained microstructure and are characterized by repeatable, narrow dimensional tolerances.

5

Procesy przetwórstwa zaawansowanych materiałów otrzymanych metodą metalurgii proszków

Szczepanik S., Nikiel P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 4

290--301

PL

Przedstawiono zastosowanie połączenia metody metalurgii proszków z procesami przeróbki plastycznej do wytworzenia materiałów warstwowych, kompozytowych Al-SiCcząstki, z fazami międzymetalicznymi Fe-Al lub Ti-Al oraz z zastosowaniem obróbki cieplno-plastycznej UHC stali. Wytwarzanie wyrobów obejmowało przygotowanie mieszanki, wykonanie wyprasek w temperaturze otoczenia i ich odkształcanie na gorąco w matrycach zamkniętych lub wyciskania w warunkach izotermicznych. Otrzymano wyroby ze skokowym gradientem składu z aluminium i proszku stopowego aluminium, z fazami międzymetalicznymi Fe-Al oraz fazą TiAl. W procesie obróbki cieplno-plastycznej UHC stali dokonano przemiany martenzytu na strukturę złożoną z ferrytu i skoagulowanego cementytu.

EN

Combination of PM processing with plastic forming to manufacturing of layer materials, composites, intermetallics Fe-Al and Ti-Al and thermo-mechanical processing UHC steel are reported. Forming involved mixing of basic powders, pressing at room temperature and hot closed-die forging of the compacts in isothermal conditions. Properties of two layer products after extrusion and composites after extrusion and drawing are described. During thermo-mechanical processing of UHC steel the transformation of martensite to ferrite with small carbide particles took place.

6

Rheological Analysis of Semi-Solid A380.0 Aluminium Alloy

Solek K., Szczepanik S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2613--2618

EN

Knowledge of the rheological properties is crucial for the numerical modeling of technological processes. The main objective of this study was to conduct an analysis of the rheological properties of A380.0 (AlSi9Cu3(Fe)) aluminium alloy in the semi-solid state. The results could be used for identification of temperature range of the alloy, where thixoforming processes could be executed. Another purpose of the experimental work could be development of the mathematical models of the alloy apparent viscosity. The significant achievement of this particular study is an application of a viscometer which was specially designed for material tests executed at high temperatures, such as the measurement of liquid or semi-liquid aluminium viscosity. This paper presents the results of a rheological analysis of aluminium alloy.

PL

Wiedza dotycząca właściwości reologicznych jest istotna w zagadnieniach modelowania procesów technologicznych. Nadrzędnym celem pracy jest analiza właściwości reologicznych stopu aluminium A380.0 (AlSi9Cu3(Fe)) w stanie stałociekłym. Otrzymane wyniki mogą służyć do wyznaczenia zakresu temperatur, w którym analizowany stop moży być poddawany procesowi formowania tiksotropowego. Dodatkowo wyniki te mogą być wykorzystane do opracowania matematycznego modelu lepkości pozornej badanego stopu. Jednym z osiągnięć tej pracy jest praktyczne zastosowanie lepkościomierza rotacyjnego do pomiaru lepkości ciekłego oraz stało-ciekłego stopu aluminium. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów lepkości.

7

Microstructure evolution in warm forged sintered ultrahigh carbon steel

Szczepanik S., Nikiel P., Mitchell S. C., Kawalla R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 15, no. 2

301--307

EN

Fe–1.4C–0.65Si–0.85Mo ultrahigh carbon steel was liquid phase sintered in 10%H2–90%N2 at 1300 °C from Höganas Astaloy 85 Mo HP base iron, fine graphite and silicon carbide powders mixed with polypropylene glycol. The microstructure then comprised fine pearlite and grain boundary cementite networks and the density increased from ∼6.8 g cm−3 to ∼7.7 g cm−3. A group of specimens then underwent austenitisation, isothermal quenching/autotempering at M(10%) temperature, followed by cooling to room temperature. This produced a crack-free martensitic microstructure, which transformed to ferrite plus fine spheroidised carbides by annealing for 3 h at 750 °C. To attain full density and well-distributed submicron carbides, these specimens were warm forged at 700–750 °C. To ascertain if some processing steps can be discarded, as-sintered and quenched samples were similarly thermo-mechanically processed. The required stresses and resultant microstructures depended on temperature and strain rate, with optimum microstructure, for Bähr processing at 775 °C of quenched material, fully comparable with that of prior spheroidised specimens. Microstructures and hardness values are presented for all processing routes.

8

Microstructures and mechanical properties of a warm processed sintered ultrahigh carbon steel

Mitchell S., Szczepanik S., Nikiel P., Wroński A.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2014

|

R. 59, nr 12

605--611

EN

Fe-0.85Mo-0.6Si-1.4C ultrahigh carbon steel was liquid phase sintered to near-full density at 1300 °C, the temperature chosen as a result of generating a Thermo-Calc theoretical phase diagram. Major modifications in the mixing and sintering cycle steps of conventional powder metallurgy processing were required to attain near-full density. The sintered brittle microstructure comprised fine pearlite and grain boundary cementite networks. In order to obtain a strong, ductile spheroidised microstructure, several subseąuent routes were investigated. The conventional heat treatment involved austenitisation, ąuenching and spheroidisation at 750 °C for 3 h, which resulted in a density of ~7.2 g cc-1, grain size of ~30 pm and aferrite plus submicrometre carbide structure. Further densification and microstructural refinement were obtained by subsequent closed die forging. To discover whether the number of processing steps could be reduced, thermomechanical processing on Gleeble and Bahr machines was carried out on as-sintered and quenched specimens. Compression at 750 and 775 °C to ~0.7 natural strain, of assintered material produced a banded structure of pearlite, ferrite and cementite, free of grain boundary carbides. Only processing at 700-775 °C of either quenched or of already spheroidised specimens, how-ever, resulted in full densification and spheroidised structures, finer in the case of the latter treatment. Hardness ranged from 765, quenched state, through 312, sintered, to 205-289 HV10, spheroidised. Mechanical properties of the spheroidised specimens were: yield strengths up to 410 MPa, fracture strengths up to 950 MPa and strains up to 16 %. For a spheroidised and Gleeble 700 °C processed disc tested in diametral compression, the yield stress increased to 769 MPa and the transverse diametral extension was 23 %.

PL

Spiekanie z udziałem fazy ciekłej w temperaturze 1300 °C wysokowęglowej stali Fe-0,85Mo-0,6Si-l,4C prowadzi do uzyskania gęstości zbliżonej do gęstości teoretycznej (stan 1). Krucha mikrostruktura zawiera wtedy drobny perlit z siatką cementytu na granicach ziaren. Dodatkowo próbki austenityzowano i hartowano (stan 2), a następnie sferoidyzowano (stan 3) lub odkształcano na ciepło w temperaturze 700-775 °C (stan 4), lub sferoidyzowano i odkształcano na ciepło (stan 5). Odkształcanie przeprowadzono na symulatorze Gleeble, plastometrze Bahr i prasie kuźniczej. Naprężenia podczas odkształcania z prędkością 0,001 do 1 s'1 zawierały się w przedziale 130-460 MPa. Odkształcanie w temperaturze 700-775 °C, zarówno hartowanych jak i sferoidyzowanych próbek, powoduje pełne dogęszczenie materiału i uzyskanie sferoidalnej mikrostruktury, o drobniejszym ziarnie w poprzednio sferoidyzowanych próbkach. Ściskanie w temperaturze 750 i 775 °C spiekanego materiału powoduje powstanie pasmowej mikrostruktury, bez węglików na granicach ziarn, złożonej z perlitu, ferrytu i cementytu. Twardość próbek zmienia się od wartości 765 dla próbek hartowanych, 312 dla próbek spiekanych do 205+289 HV10 dla mikrostruktury sferoidalnej. Mechaniczne własności dla próbek ze sferoidalną mikrostrukturą są: granica plastyczności — do 410 MPa, wytrzymałość na rozciąganie — do 950 MPa i wydłużenie — do 16 %.

9

Przetwórstwo zaawansowanych materiałów otrzymanych z proszków na osnowie aluminium

Szczepanik S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2014

|

T. 25, nr 1

53--64

PL

Zastosowanie metod metalurgii proszków w połączeniu z procesami przeróbki plastycznej umożliwia wytworzenie nowych materiałów konstrukcyjnych. Materiały gradientowe i kompozytowe na osnowie aluminium stanowią unikalny typ tworzyw konstrukcyjnych. Materiały gradientowe stanowią grupę kompozytów wytworzonych z dwóch lub więcej składników, które mają zmienny skład chemiczny w określonym kierunku. Uzyskuje się w ten sposób zmianę własności mechanicznych lub fizycznych w tym kierunku oraz określone własności eksploatacyjne i użytkowe wyrobu. Daje to duże możliwości rozwiązań przy projektowaniu i wytwarzania strukturalnych wyrobów. Specjalną grupę materiałów konstrukcyjnych stanowią kompozyty na osnowie metalowej umocnione cząstkami celem poprawy sztywności, wytrzymałości i własności użytkowych, do których należy odporność na zużycie. Do kompozytów na osnowie proszku aluminium umocnionych cząstkami stosuje się wyciskanie lub prasowanie na gorąco. Przedstawiono wyniki badań wpływu przeróbki plastycznej warstwowych materiałów gradientowych na osnowie proszku aluminium, a także wyprasek z proszku aluminium i kompozytów na jego umocnionych cząstkami (Al-SiC). Proces wytwarzania obejmował mieszanie proszków, prasowanie w temperaturze otoczenia i kucie matrycowe lub wyciskanie na gorąco wyprasek w warunkach izotermicznych. Zbadano wpływ parametrów formowania na gorąco na własności mechaniczne tak wytworzonych materiałów jak również wpływ wyciskania i ciągnienia na granicę plastyczności kompozytu Al-10% SiC i materiału osnowy. W wyniku ciągnienia zwiększyła się granica plastyczności kompozytu ze 115 MPa na 138 MPa, a naprężenie płynięcia zwiększyło się ze 150 MPa na 185 MPa przy odkształceniu wynoszącym 0,75.

EN

PM processing routes for construction materials include those for gradient and composite materials based on aluminium. Gradient materials are a type of composite, formed from two or more distinct constituents, which exhibit a graded composition. Thus one material appears to transform to another, producing gradual changes in characteristics and resultant new exploitable functional properties. Accordingly these materials extend the range of structural components. PM metal matrix particulate composites are developed to improve stiffness, strength and specific properties such as wear resistance. Hot pressing (consolidation) and hot extrusion are suitable for PM Al matrix particulate composites. In the presentation the results of investigation on processing of PM aluminium alloy based gradient materials, and aluminium and Al-SiCparticle composite processed by hot forming and drawing, are discussed. Forming of materials from aluminium powder and mixtures of this powder and silicon carbide particles or Al- alloy powder and processing of two-layer products based on these materials are considered. Forming involved mixing of basic powders, pressing at room temperature and hot closed-die forging of the compacts in isothermal conditions. The influence of hot forming parameters on the mechanical properties of Al and the composite materials was evaluated. Extrusion and drawing of Al-10%SiC increased the yield stress from 115 to 138 MPa and the flow stress at 0.75 strain from 150 to 185 MPa.

10

Lekkie materiały kompozytowe na osnowie proszku aluminium umocnione cząstkami węglika krzemu otrzymane przez kucie matrycowe i wyciskanie

Szczepanik S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

692--697

PL

W warunkach izotermicznych realizowano kucie w matrycach zamkniętych wyprasek wykonanych z warstw proszku aluminium i mieszanek tego proszku z węglikiem krzemu w ilości 10 % mas. Określono wpływ kucia wyprasek na twardość, wytrzymałość na ściskanie oraz na zginanie próbek pobranych z otrzymanych odkuwek. Przedstawiono również przykład kucia matrycowego wyrobów warstwowych oraz budowę kompozytu hybrydowego z otrzymanego kompozytu w wyniku kuciu. Materiały do wyciskania i ciągnienia wykonano z wyprasek z proszku aluminium RAl-1 oraz mieszanki tego proszku z proszkiem węglika krzemu SiC w ilości 10 % mas. Wyciskanie realizowano w warunkach izotermicznych przy temperaturze 480 °C ze współczynnikiem 4,2. Wyciskane próbki przeciągano na średnicę 16 mm. Względna zmiana przekroju w wyniku ciągnienia wyniosła 0,9. Z wyciskanych i ciągnionych wyrobów pobrano próbki wzdłużne do ściskania. Ciągnienia spowodowało umocnienie materiału. Granica plastyczności osnowy aluminiowej zwiększyła się o ok. 10 MPa, a naprężenie uplastyczniające przy odkształceniu 0,75zwiększyła się ze 160 do 180 MPa. Efektem umocnienia materiału kompozytowego Al-10-%SiC jest zmiana granicy plastyczności, która zwiększyła się ze 115 MPa do 138 MPa, a naprężenie uplastyczniające przy odkształceniu 0,75 podczas ściskania zwiększyło się ze 150 MPa do 185 MPa, Widoczny jest wpływ umocnienia osnowy aluminiowej w wyniku odkształcenia, a w kompozycie dodatkowo wpływ mikrometrycznych cząstek węglika krzemu na umocnienie tworzywa.

EN

Forming of materials from aluminium powder and mixtures of this powder and silicon carbide particles is reported. Twolayer performs based on these materials were hot closed-die forged in isothermal conditions. The influence of the content of the component layers on changes in the forging force was qualitatively investigated. Room temperature bend strengths of the two-layer products, depending on the stacking sequence, were evaluated. The plastic flow process of individual layers was analysed. The preforms from RAl-1 aluminium powder and its mixture with 10 % SiC particles were extruded at the temperature of 480 °C, with extrusion ratio 4.2. After cold drawing with the ratio 0.9, the yield stress of aluminum matrix increased from 70 to 80 MPa. Reinforced aluminium with SiC particles has a higher yield stress than matrix material after extrusion. After drawing, the yield stress increased from 115 to 138 MPa. The critical strains during the compression test for aluminum matrix and composite are higher than 0.75.

11

Surface morphology of bearing sleeves made of PM bronze and their properties

Wiśniewska-Weinert H., Szczepanik S., Nikiel P., Wiśniewski T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

212--217

EN

The paper speciﬁes mechanical properties and surface morphology of bearing sleeve made of PM bronze depending on technological operations applied, i.e. following pressing and sintering, calibration of the internal diameter and calibration with densiﬁcation. The conducted operations allowed obtaining materials with developed surface and open porosity. MoS2 grease nanoparticles were introduced, with the use of a pressure method, into the pores in the intemal surface of the sleeve after calibration and, then, calibration with densiﬁcation was made. The sleeves prepared as above with the modiﬁed surface layer were subject to tribological tests. After sintering the density of the sleeves is about 6.70 g/cm3 and after calibration their density slightly increases up to 6.71 g/cm3. The calibration with densiﬁcation causes an increase in the density up to 7.08 g/cm3. The radial compression tests performed on the sleeve as well as bending of the sleeve samples in three points showed a favourable impact of the calibration of the internal diameter and calibration with densiﬁcation upon the strength of the produced materials. Apart from the condition of the material, the values of Fo/h and α angle depend on the density of the material. The tests relating to bending in three points conﬁrmed the trend of change of properties during radial compression. The average resistance of the sample to bending for the calibrated material was 617 MPa, and after densiﬁcation reached 712 MPa.

PL

W pracy określono właściwości mechaniczne i morfologię powierzchni tulei łożysk wykonanych z proszku brązu w zależności od zastosowanych operacji technologicznych, tj. po prasowaniu i spiekaniu, kalibrowaniu średnicy wewnętrznej oraz kalibrowaniu z dogęszczaniem. W wyniku przeprowadzonych operacji otrzymano materiały o rozwiniętej powierzchni z otwartą porowatością. W pory znajdujące się na powierzchni wewnętrznej tulei po operacji kalibrowania wprowadzono metodą ciśnieniową nanocząsteczki smaru MoS2, a następnie przeprowadzono operację kalibrowania z dogęszczaniem. Tak przygotowane tuleje ze zmodyﬁkowaną warstwą wierzchnią poddano badaniom tribologicznym. Tuleje po spiekaniu mają gęstość około 6,70 g/cm3, a po kalibrowaniu ulegają nieznacznemu dogęszczeniu do gęstości 6,71 g/cm3. Kalibrowanie z dogęszczaniem powoduje zwiększenie gęstości do 7,08 g/cm3. W badaniach ściskania promieniowego tulei i trójpunktowego zginania próbek pobranych z tulei wykazano korzystny wpływ kalibrowania średnicy wewnętrznej oraz kalibrowania z dogęszczaniem na wytrzymałość wytworzonych materiałów. Wartości parametru Fo/h, jak i kąta α, oprócz stanu materiału zależą od jego gęstości. W badaniach materiału w trójpunktowym zginaniu potwierdzono tendencję zmian właściwości, która występuje podczas ściskania promieniowego. Średnia wytrzymałość na zginanie próbek wyniosła dla materiału po kalibrowaniu 617 MPa, a po dodatkowym dogęszczaniu wzrosła do 712 MPa.

12

Yield stress of PM Al-10 wt.% SiC composite after extrusion and drawing

Szczepanik S., Nikiel P.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 3

160-164

EN

The yield and flow stress data for an Al-10% SiC composite and for its aluminium PM matrix after extrusion and drawing are reported. Preforms were manufactured by the cold pressing of RAl-1 aluminium powder and of its mixture with 10% SiC particles. They were extruded at 480ºC, with extrusion ratio λ= 4.2. No porosity was observed on longitudinal sections of the Al-SiC composite. The hardness and compressive mechanical properties of the materials were evaluated. The yield and compression strengths of the composite were higher than for the PM aluminium. After cold drawing with strain φr= 0.09, the yield stress of the extruded aluminium increases from the range of 74 to 80 MPa to the range of 115 to 118 MPa and at a 0.75 strain flow, the stress increases to 160 MPa. The average yield stress of the extruded composite is 93 MPa and drawing increased it to 135 MPa; at a 0.75 strain flow stress, it increased from 150 to 180 MPa. For both the aluminium and the composite, the critical compressive strains are higher than 0.75.

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu odkształcenia kompozytu Al.-10% mas. SiC w procesie ciągnienia na granicę plastyczności i naprężenie płynięcia oraz twardość. Porównawczo przeprowadzono również badania także dla aluminiowej osnowy. Materiał do badań otrzymano przez wyciskanie wyprasek z proszku aluminium RAl-1 oraz mieszanki tego proszku z proszkiem węglika krzemu SiC w ilości 10% mas. Wyciskanie realizowano w warunkach izotermicznych przy temperaturze 480ºC i ze współczynnikiem wyciskania λ= 4,2. Wyciskane próbki toczono ze średnicy 18 mm do średnicy 17,5 mm, a następnie przeciągano na średnicę 16 mm. Logarytmiczne odkształcenie obliczone ze zmiany średnicy wyrobu w wyniku ciągnienia wynosi φr=0,09. Z wyciskanych i ciągnionych wyrobów pobrano próbki wzdłużne. Próbki ściskano z prędkością 0,15 mm/s. W wyniku ciągnienia nastąpiło umocnienie materiału zarówno próbek z aluminium, jak i z materiału kompozytowego Al.-10%SiC. Granica plastyczności osnowy aluminiowej wzrosła o około 30 MPa, a naprężenie uplastyczniające z 160 do 180 MPa przy odkształceniu wynoszącym 0,75. Dla materiału kompozytowego efekt umocnienia jest większy: granica plastyczności wzrosła z 110 do 138 MPa, a naprężenie uplastyczniające, przy odkształceniu podczas ściskania wynoszącym 0,75, podwyższyło się z 150 do 180 MPa. Widoczne jest umocnienie osnowy aluminiowej w wyniku odkształcenia, a w kompozycie również wpływ obecności mikrometrycznych cząstek węglika krzemu na jej umocnienie. Własności wytrzymałościowe określone dla próbek pobranych na długości wyciskanych i ciągnionych wyrobów są porównywalne z wyjątkiem materiału w początkowej części wyrobów.

13

Właściwości samosmarnych łożysk z proszku brązu z modyfikowaną powierzchnią nanocząsteczkami smaru MoS₂

Lijewski M., Wiśniewska-Weinert H., Szczepanik S., Wiśniewski T.

Tribologia

|

2012

|

nr 4

141-150

PL

W Zakładzie Zaawansowanych Technologii Kształtowania Instytutu Obróbki Plastycznej prowadzone są prace badawcze, których celem jest opracowanie nowej technologii wytwarzania łożysk samosmarujących. W referacie przedstawiono opis technologii wytwarzania porowatych łożysk samosmarujących na osnowie proszku brązu (BROMIX) z modyfikowaną warstwą wierzchnią zawiesiną, oleju z cząstkami smaru stałego MoS₂ o wielkości nanometrycznej. Modyfikacja warstwy wierzchniej przeprowadzona została z wykorzystaniem urządzenia PC-2, zgłoszonego do ochrony własności intelektualnej przez INOP. Zaprojektowane i wykonane w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko do badań tribologicznych przeznaczone jest do pracy w wysokich temperaturach. Badania na tym urządzeniu mogą być realizowane przy obciążeniu normalnym do 500 N oraz temperaturze otoczenia i w temperaturze do 600°C. Przedstawione zostały wyniki badań tribologicznych wytworzonych łożysk samosmarujących z modyfikowaną warstwą wierzchnią. Najmniejszą wartość współczynnika tarcia uzyskano dla łożysk modyfikowanych zawiesiną nanocząstek MoS₂ w oleju. Przedstawiono również wyniki symulacji obciążenia układu pary trącej [L. 1, 2].

EN

The Department of Advanced Forming Technology Metal Forming Institute conducted research aimed at developing a new technology of self-lubricated bearings. This paper describes the technology of porous self-lubricating bearings on the base of bronze powder (BROMIX) with a modified surface layer suspension in oil MoS₂ solid lubricant particles of nanometric size. Modification of the surface layer was carried out using an PC-2, as notified to the protection of intellectual property rights by INOP. Designed and manufactured in the Metal Forming Institute in Poznan tribological test stand, designed for operation at high temperatures. Research in this device may be implemented with the normal charged to 500 N and at ambient temperature and temperatures up to 600°C. The paper presents the results of tribological tests produced self-lubricated bearings with a modified surface layer. The lowest friction coefficient was obtained for the bearing modified MoS₂ nanoparticles suspension in oil. It also presents results of a simulation system load friction pair, using the developed material properties, which are made self-lubricating bushings [L. 1, 2].

14

Wybrane własności kompozytów na osnowie proszku aluminium, umocnionych cząstkami SiC, otrzymanych przez wyciskanie na gorąco

Szczepanik S., Wojtaszek M., Nikiel P., Krawiarz J.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 12

857-863

PL

Przedstawiono wyniki badań materiałów otrzymanych przez wyciskanie na gorąco wyprasek z proszku aluminium oraz mieszanek tego proszku i węglika krzemu, którego udział wynosił 5, 10 lub 20 % masowych. Wypraski z tych materiałów wyciskano współbieżnie na gorąco, ze współczynnikiem wyciskania 4,1 lub 10,2. Wielkość sił oraz charakter przebiegów zmian siły podczas wyciskania zależy od udziału cząstek węglika krzemu w osnowie. Materiały po wyciskaniu poddano wyżarzaniu i wyznaczono ich gęstość, wytrzymałość na rozciąganie, twardość oraz opracowano zależności naprężenie-odkształcenie na podstawie danych z próby ściskania. Twardość materiałów określono w stanie bezpośrednio po obróbce cieplnej oraz po zadanym w temperaturze pokojowej odkształceniu wynoszącym 0,5. Ocenie poddano także mikro- i makrostruktury kompozytów. Wytrzymałość na rozciąganie, zbliżoną do wartości wyznaczonej dla aluminium, mają także kompozyty o udziale cząstek SiC wynoszącym 5 % objętościowych w przypadku ich formowania ze współczynnikiem wyciskania 4,1 oraz do 10 % przy współczynniku wyciskania 10,4. Dla badanych składów chemicznych materiałów wyższe wartości zarówno wytrzymałości na rozciąganie, jak i przewężenia otrzymano dla próbek formowanych z większym współczynnikiem wyciskania, wynoszącym 10,4. Niezależnie od przyjętego współczynnika wyciskania wartości naprężenia rzeczywistego, właściwe dla realizacji danego odkształcenia zwiększały się ze wzrostem zawartości cząstek węglika krzemu do ich udziału w osnowie wynoszącego 10 %, w przypadku kompozytów o zawartości 20 % cząstek węglika krzemu zaobserwowano ich spadek. Zwiększaniu udziału fazy umacniającej w osnowie towarzyszy nieznaczny wzrost twardości materiałów. Twardość w każdym przypadku jest wyższa dla materiałów formowanych z większym współczynnikiem wyciskania.

EN

Direct extrusion of the composites Al-X%SiC particles with extrusion ratios 4.1 and 10.4 at 485 [degrees]C was investigated. Preforms were made from atomized aluminium admixed with 5, 10 and 20 % of SiC600 powders. Resultant properties of the composites were determined. For materials extruded with the ratio 4.1, tensile strength of aluminium, 120 MPa, decreased to 83 MPa when the content of SiC increased to 20 %. For extruded ratio 10.4, aluminum had a tensile strength of 123 MPa; it was 125 MPa for composites with contents 5 and 10 % SiC, which decreased to 105 MPa for 20% SiC content. Reduction of area after extrusion with ratio 4.1 was 44 % for aluminium and decreased to 4 % for composite Al-20%SiC and for material extruded with ratio 10.4, these respective values were 49 and 8 %. Hardness after extrusion with ration 4.1 and heat treatment was in the range from 29 for aluminum to 33 HB for Al-20%SiC. After 0.5 cold upsetting, for material extruded with ratio 4.1, an increase of hardness, from 32 to 40 HB respectively, was observed. After extrusion with ratio 10.4,higher hardness, in the range 36-44 HB, was attained.

15

Własności i morfologia powierzchni spieków z proszku brązu

Szczepanik S., Wiśniewska-Weinert H., Nikiel P., Wiśniewski T., Wojtaszek M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 8

512-517

PL

Opracowano własności spieków brązu takie jak gęstość, wytrzymałość na ściskanie i skurcz oraz morfologię powierzchni i przełomy w zależności od nacisku jednostkowego prasowania. Otrzymano materiały o rozwiniętej powierzchni, z otwartą porowatością, pozwalającą na wprowadzenie do materiału cząsteczek smarnych.

EN

Some properties of sintered bronze such as density, compression strength as well as linear dimension change, morphology and destruction surface were investigated. The developed outer surface of the obtained materials was identified. Open porosity in the shape of channels appears. It is needed for infiltration with lubricant particles.

16

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne stopu magnezu AZ31

Ziółkiewicz S., Gąsiorkiewicz M. M., Wesołowska P., Szczepanik S., Szyndler R.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2012

|

T. 23, nr 2

57-67

PL

Artykuł dotyczy oceny wpływu procesu wyciskania współbieSnego na zimno prętów, metodą KOBO, na własności stopu AZ31. Przedstawiono wyniki badań własności plastycznych i struktury. Dla porównania badano własności prętów wyciskanych współbieSnie na gorąco na prasach hydraulicznych. Stwierdzono, Se pręty po procesie KOBO wykazują większy zakres plastyczności w temperaturach o ok. 50 °C. W efekcie stop AZ31 po przeróbce metodą KOBO moSe być poddany dalszej obróbce plastycznej, juS w temperaturze 175 °C.

EN

The article pertains to the evaluation of the effect of the cold rod coextrusion process using the KOBO method on the properties of the AZ31 alloy. The results of tests of plastic properties and structure have been presented. For comparison, the properties of rods made by means of hot coextrusion on hydraulic presses were tested. It was stated that rods after the KOBO process exhibit a greater range of plasticity in temperatures of approximately 50 oC. In effect, the AZ31 alloy after treatment using the KOBO method may be subjected to further plastic working at temperatures as low as 175oC.

17

Wpływ obróbki KOBO na właściwości plastyczne stopu magnezu AM60

Ziółkiewicz S., Gąsiorkiewicz M. M., Wesołowska P., Szczepanik S., Szyndler R.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2012

|

T. 23, nr 3

149-158

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu procesu wyciskania współbieSnego prętów na zimno, metodą KOBO, na własności stopu AM60. Dla porównania badano własności prętów wyciskanych współbieSnie na gorąco na prasach hydraulicznych. Przedstawiono wyniki badań własności plastycznych i struktury próbek wykonanych ze stopu AM60.

EN

The paper presents the results of investigation of the influence of the process of cold forward extrusion of rods on the plastic properties of the SAM60 magnesium alloy. For comparison, the properties of rods hot forward extruded on hydraulic presses have been examined. The results of examination of plastic properties and structures of samples made of AM60 alloy have been described

18

Wpływ metody przygotowania wsadu ze stopu AZ31 na proces kucia korbowodów

Ziółkiewicz S., Gąsiorkiewicz M., Wesołowska P., Szczepanik S., Szyndler R.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2012

|

T. 23, nr 4

197-206

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i ocenę wpływu metody przygotowania wsadu na proces kucia korbowodu ze stopu magnezu AZ31. W pracy wykorzystano dwa rodzaje wsadu wyciskanego z wlewka: jeden metodą tradycyjną na gorąco i drugi wyciskany na zimno metodą KOBO. Badano wpływ temperatury wsadu na prawidłowe wypełnienie wykroju matrycy oraz własności mechaniczne uzyskanych odkuwek.

EN

This paper presents the results of studies and an evaluation of the influence of the method of preform preparation on the process of forging connecting-rods from AZ31 magnesium alloy. In the work, two types of preform extruded from an ingot were used: one hot extruded using the conventional method, and the other cold extruded using the KOBO method. The influence of preform temperature on the correct filling of the die cavity and mechanical properties of obtained forgings was studied.

19

Wpływ metody wyciskania stopu AZ31 na odkształcenie graniczne

Szczepanik S., Ziółkiewicz S., Nikiel P., Paćko M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

668--670

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań odkształcenia granicznego próbek ze stopu AZ31 wykonanych z prętów wyciskanych współbieżnie i zastosowaniem procesu Kobo. Badano wpływ temperatury odkształcania podczas spęczania próbek z prędkością odkształcenia 0,5 s-1 w zakresie temperatury od 20 do 220 °C na wartość odkształcenia granicznego, tj. początku pękania. Otrzymane wyniki badań wykazały, że materiał po procesie KOBO posiada znacznie lepszą plastyczność powyżej temperatury 150 °C niż po wyciskaniu. Odkształcenie krytyczne osiąga wartość 70 % i jest stabilna prawie do temperatury 225 °C.

EN

The result of research of critical strain samples form AZ31 alloy performed from direct extrusion bars and using Kobo process have been shown in this paper. Influence of temperature deformation during upset samples with a strain rate 0.5s-1 in a temperature range from 20 to 220 °C on value of limit strain has been examined. Obtain result show, that material after KOBO process own better plasticity than after extrusion higher up temperature of 150 °C. Critical strain achieve value of 70 % and it is stable almost to temperature of 225 °C.

20

Processing of PM aluminium alloy based gradient materials

Szczepanik S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 4

413--417

EN

Gradient materials were manufactured from powder mixes of aluminium RAl-1 and aluminium alloy Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr. The preforms were cold pressed with alloy concentrations ranging from 0% to 100%, at 20% intervals, and then closed-die hot forged at 490 °C. From these materials preforms, with a continuous gradient of chemical composition, were produced. The effects of chemical composition gradient on flow of the material and on mechanical properties in compression were examined. Compression strengths ranged from 470 to 800 MPa. Closed-die plastic working and extrusion of two-layer specimens Al–Al alloy were investigated. Specimens were prepared as two – parallel layer and coat – core type. The LARSTRAN/Shape program was used to model the flow of multi-layer materials during forming. The correlation with experimental data demonstrates the usefulness of the modified program for the analysis of the flow of materials type coat – core.