Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of the Thermophilic Fermentation Method to Obtain Environmentally Friendly Organic Fertilizer

Bayazitova Zulfiya E., Kurmanbayeva Aigul S., Tleuova Zhulduz O., Temirbekova Nurgul G.

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 4

202--216

EN

In this study, the authors obtained samples of biological fertilizer by thermophilic fermentation of substrates of different compositions. Two types of effluent were studied in the experiment: food plant waste with the addition of cattle manure and liquid pig manure with litter cattle manure. To activate the process of obtaining fertilizer, the Agrarka biological preparation was added containing a complex of microorganisms and bacteria that accelerate the decomposition process. A detailed chemical analysis of the liquid and solid fractions of the raw materials and the obtained products was carried out for the content of total phosphorus (P), carbon (C), potassium (K), nitrogen (N), ammonium nitrogen (NH4+), organic matter, dry matter, cadmium (Cd), cobalt (Co), manganese (Mn), copper (Cu), nickel (Ni), mercury (Hg), lead (Pb), chromium (Cr), zinc (Zn), and arsenic (Ar). The indicators of acidity and ash content were determined and microbiological analysis was carried out. The obtained results showed that the thermophilic temperature regime of fermentation accelerated the decomposition process, positively affected the total content of the main nutrients in the studied substrates, and negatively affected the vital activity of microorganisms. In two types of effluents, there was a significant increase in the level of ammonium nitrogen by up to 60%, a decrease in the total carbon content by 15–30%, and dry and organic matter by 10–12% in both liquid and solid phases. However, in the effluent from food plant waste with the addition of cattle manure, the indicators increased by 13% in total carbon and by 8.2% in dry matter, and the ash content was 3 times lower than in the second effluent. Thus, thermophilic fermentation obtained two types of effluents with high-quality indicators corresponding to environmental and sanitary standards, since the content of microorganisms and heavy metals did not exceed the permissible limits.

2

The development of the state strategy for biofuel production from agrobiomass in Ukraine

Pryshliak Natalia, Pronko Lyudmila, Mazur Kateryna, Palamarenko Yana

Polityka Energetyczna

|

2022

|

T. 25, z. 2

163--178

EN

The energy strategy of Ukraine until 2035 forecasts that 12% of energy production will be from biomass. Currently, the share of biomass energy in the total structure of energy supplies in Ukraine is only 2%. After the Russian invasion of Ukraine, the diversification of the energy sector became extremely important. Rising fuels prices, problems with the fuel supply and the availability of agricultural biomass make biofuels an attractive alternative to fossil fuels. Ukraine has the potential to develop the production and use of all types of biofuels: solid, liquid and gaseous. Currently, the existing capacity and feedstock potential of biofuel production in Ukraine have not been fully realized. The experience of leading countries in the field of biofuel production shows that at the basis of the governments’ growing commitment to developing the biofuel sector is a desire to diversify the energy supply, create new jobs, improve energy security and reduce carbon dioxide emissions and other gases that contribute to global warming. The aim of the study is to construct the theoretical and practical principles of the implementation of the strategy for biofuel production from agrobiomass in Ukraine. We came to the conclusion that the trigger for the development of the bioenergy industry is the adoption at the state level of the strategy for the production of biofuels from agrobiomass. The implementation of the strategy for biofuel production will help to increase the production and use of biofuels that will strengthen Ukraine’s energy sector, help to stabilize fuel prices and will have a positive impact on the economic development of the country.

PL

Strategia energetyczna Ukrainy do 2035 roku przewiduje, że 12% produkcji energii będzie pochodzić z biomasy. Obecnie udział energii z biomasy w ogólnej strukturze dostaw energii w Ukrainie wynosi zaledwie 2%. Dywersyfikacja sektora energetycznego stała się niezwykle ważna po rosyjskiej inwazji na Ukrainę. Rosnące ceny paliw, problemy z zaopatrzeniem w paliwo oraz dostępność biomasy rolniczej sprawiają, że biopaliwa są atrakcyjną alternatywą dla paliw kopalnych. Ukraina ma potencjał do rozwoju produkcji i wykorzystania wszystkich rodzajów biopaliw: stałych, ciekłych i gazowych. Obecnie istniejące moce i potencjał surowcowy produkcji biopaliw na Ukrainie nie są w pełni zrealizowane. Doświadczenia wiodących krajów w dziedzinie produkcji biopaliw pokazują, że u podstaw rosnącego zaangażowania rządów w rozwój sektora biopaliwowego leży chęć dywersyfikacji dostaw energii, tworzenie nowych miejsc pracy, poprawa bezpieczeństwa energetycznego oraz redukcja emisji dwutlenku węgla i innych gazów, które przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Celem tej pracy jest skonstruowanie teoretycznych i praktycznych zasad realizacji strategii produkcji biopaliw z biomasy agro na Ukrainie. Doszliśmy do wniosku, że impulsem do rozwoju branży bioenergetycznej jest przyjęcie na szczeblu państwowym strategii produkcji biopaliw z biomasy agro. Realizacja strategii produkcji biopaliw przyczyni się do zwiększenia produkcji i wykorzystania biopaliw, które wzmocnią ukraiński sektor energetyczny, pomogą ustabilizować ceny paliw i wpłyną pozytywnie na rozwój gospodarczy kraju.

3

Food security and biofuel production: solving the dilemma on the example of Ukraine

Tokarchuk Dina, Pryshliak Natalia, Berezyuk Sergiy, Shynkovych Andrii

Polityka Energetyczna

|

2022

|

T. 25, z. 2

179--196

EN

Today, ensuring energy security is becoming increasingly important. It has been proven that agricultural crops are currently the dominant feedstock for the production of biofuels and first-generation biofuels dominate both in Ukraine and around the world and can potentially pose a threat to food security. The research aims to analyze the state of food security in Ukraine in order to estimate the economic basis for the use of surplus food crops for biofuel production for substantiating the required areas for growing energy crops in the volumes that could ensure balance between the food and energy use of crops. An analysis of food security of Ukraine showed that the agricultural sector provides the population with most of the necessary food products, but it is advisable to modernize the food supply standards. It has been proven that crops that can be used for the production of first-generation biofuels in Ukraine are produced in sufficient quantities to ensure food security, and they are exported without compromising the food security of the state and export potential. As calculated, Ukraine can use about 11–12 million hectares of arable land for growing energy crops with their subsequent processing into biofuels. It has been proven that in the future in Ukraine, it is recommended to develop the production of biofuels (biogas and solid biofuels) from crop and livestock waste, as well as organic waste from processing enterprises. This would not pose a threat to food security and would address a number of environmental issues related to waste disposal. Today, under the condition of war in Ukraine, food security and energy independence are priority issues and energy diversity, including the production and consumption of biofuels, is a top factor for further development.

PL

Dziś coraz większego znaczenia nabiera zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego. Udowodniono, że uprawy rolne są obecnie dominującym surowcem do produkcji biopaliw, a biopaliwa pierwszej generacji dominują zarówno w Ukrainie, jak i na świecie i mogą potencjalnie stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego. Celem przeprowadzonych badań jest analiza stanu bezpieczeństwa żywnościowego w Ukrainie w celu oszacowania ekonomicznej podstawy wykorzystania nadwyżek roślin spożywczych do produkcji biopaliw, aby określić, ile terenów jest potrzebnych do uprawy roślin energetycznych w ilościach zapewniających równowagę pomiędzy żywnością a energią wykorzystania upraw. Analiza bezpieczeństwa żywnościowego Ukrainy wykazała, że sektor rolny dostarcza ludności większość potrzebnych produktów żywnościowych, ale wskazana jest modernizacja standardów zaopatrzenia w żywność. Udowodniono, że rośliny uprawne, które mogą być wykorzystane do produkcji biopaliw pierwszej generacji w Ukrainie są produkowane w ilościach wystarczających do zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego i są eksportowane bez narażania bezpieczeństwa żywnościowego państwa i potencjału eksportowego. Zgodnie z obliczeniami, Ukraina może wykorzystać około 11–12 mln hektarów gruntów ornych pod uprawę roślin energetycznych, a następnie przetwarzać je na biopaliwa. Stwierdzono, że w przyszłości Ukraina może rozwinąć produkcję biopaliw (biogazu i biopaliw stałych) z odpadów roślinnych i zwierzęcych oraz odpadów organicznych z zakładów przetwórczych. Takie działania nie stanowiłyby zagrożenia dla bezpieczeństwa żywnościowego i rozwiązałoby szereg kwestii środowiskowych związanych z usuwaniem odpadów. Dziś, w warunkach wojny na Ukrainie, bezpieczeństwo żywnościowe i niezależność energetyczna to kwestie priorytetowe, a różnorodność energetyczna, w tym produkcja i konsumpcja biopaliw, jest głównym czynnikiem dalszego rozwoju.

4

Evaluation of Repetitively Used Feedstock for Powder Injection Molding

Jang Jin Man

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 4

1511--1515

EN

This study investigates the effects of repetitive injection molding on the properties of feedstock using the AISI 4140 feedstock. The properties of feedstock are evaluated from the mixing homogeneity of powder and binder, rheological properties, and dimensional accuracy of parts sintered. The feedstock after the 1st injection molding shows a better homogeneity than as-received feedstock due to re-mixing effects between the screw and barrel during the injection molding process. As the number of recycling numbers increases, the homogeneity, viscosities ad shrinkage ratio of recycled feedstocks show slight differences with those of the as-received feedstock until the 6th molding injection. However, some rheological parameters like the moldability index sharply increased up to the 4th injection but shows a tendency to decrease thereafter.

5

Diagnostics of the efficiency and assessment of the possibilities of bioethanol production at sugar beet industry enterprises and distilleries in Ukraine

Kaletnik Grygorii, Pryshliak Natalia, Palamarenko Yana

Polityka Energetyczna

|

2021

|

T. 24, z. 2

137--156

EN

In modern conditions of economic globalization, strengthening market relations and aggravated competition, the economic development of an enterprise directly depends on the introduction of innovations. The transition to an innovative path of development requires the enterprise to determine its readiness and assess the possibility of development and the further implementation of innovations. Modern trends in the production of conventional liquid fuels in Ukraine, in particular, analysis of the production of motor gasoline and primary oil refining in Ukraine, the share of motor gasoline produced in Ukraine in the total volume of gasoline used, the volume of bioethanol production by Ukrainian distillery factories have been analyzed in the article. An assessment of the resource production potential for the production of bioethanol in Ukraine has been carried out. Possibilities of bioethanol production in Ukraine at distilleries have been investigated. An analysis of molasses production in Ukraine and theoretically possible volumes of bioethanol production from molasses in Ukraine have been calculated. The scheme of key strategic priorities for the development of the food ethanol and bioethanol in Ukraine has been proposed. The advantages of using bioethanol in the gasoline-ethanol blends for vehicles have been noted, a SWOT analysis map for organizing the production of bioethanol at sugar beet processing plant and distilleries has been generated. The needs of Ukraine in the production of bioethanol have been calculated and, according to the results obtained, the volumes of bioethanol production have been predicted.

PL

We współczesnych warunkach globalizacji gospodarczej, coraz mocniejszych relacji rynkowych i zaostrzonej konkurencji rozwój gospodarczy przedsiębiorstwa zależy bezpośrednio od wprowadzania innowacji. Przejście na innowacyjną ścieżkę rozwoju wymaga od przedsiębiorstwa określenia swojej gotowości oraz oceny możliwości rozwoju i dalszego wdrażania innowacji. W artykule przeanalizowano współczesne trendy w produkcji konwencjonalnych paliw płynnych na Ukrainie, w szczególności dokonano analizy produkcji benzyn silnikowych i rafinacji ropy naftowej, określono udział benzyny silnikowej wyprodukowanej na Ukrainie w całkowitym wolumenie zużytej benzyny oraz wolumen produkcji bioetanolu przez ukraińskie zakłady gorzelnicze. Dokonano oceny potencjału produkcyjnego surowców do produkcji bioetanolu na Ukrainie oraz zbadano możliwości produkcji bioetanolu w gorzelniach. Dokonano również analizy produkcji melasy oraz określono teoretycznie możliwe wielkości produkcji bioetanolu z melasy na Ukrainie. Zaproponowano schemat kluczowych priorytetów strategicznych dla rozwoju produkcji etanolu spożywczego i bioetanolu. Zwrócono uwagę na zalety stosowania bioetanolu w mieszankach benzyny z etanolem do pojazdów, sporządzono analizę SWOT organizacji produkcji bioetanolu w zakładach przetwórstwa buraków cukrowych i w gorzelniach. Obliczono zapotrzebowanie Ukrainy na produkcję bioetanolu i na podstawie uzyskanych wyników przewidziano wielkość produkcji bioetanolu.

6

Composting and Fermentation of Biowaste - Advantages and Disadvantages of Processes

Jędrczak A.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 4

71--87

EN

In 2016, in EU Member States (EU), only less than half of the biowaste produced, i.e. around 40 million tonnes, was used to produce compost and, to some extent, biogas. Most of it was still incinerated or stored together with other waste. On 14 June 2018, amendments to 6 directives on waste management were published. One of the most important changes introduced in the Waste Framework Directive is the obligation for Member States to recycle biowaste at source or selectively collect it for composting or fermentation by 31 December 2023 at the latest. The article presents the potential of biowaste and its use for the production of compost and changes in directives concerning the handling of biowaste, which will shape the directions of development of this waste management in the EU after 2020. The composting and fermentation processes of biowaste were also compared, defining their advantages and disadvantages. This information can be helpful in the selection of technologies for its processing, making decisions on the construction of new or modernization of existing installations.

PL

W 2016 roku, w państwach członkowskich Unii Europejskiej (UE) tylko mniej niż połowa wytwarzanych bioodpadów, około 40 milionów ton, była wykorzystywana do produkcji kompostu i do pewnego stopnia biogazu. Większa część nadal była spalana lub składana razem z innymi odpadami. Jedną z najwazniejszych zmian wprowadzonych w dyrektywie ramowej w sprawie odpadów jest zobowiązanie państw członkowskich, aby do najpóźniej od dnia 31 grudnia 2023 r. bioodpady były poddawane recyklingowi u źródła lub selektywnie zbierane, w celu kompostowania lub fermentacji. W artykule przedstawiono potencjał bioodpadów i ich wykorzystanie do produkcji kompostu oraz zmiany w dyrektywach dotyczące postępowania z bioodpadami, które kształtować będą kierunki rozwoju gospodarki tymi odpadami w UE po 2020 r. Porównano również procesy kompostowania i fermentacji bioodpadów, określając ich wady i zalety. Informacje te mogą być pomocne przy wyborze technologii ich przetwarzania, podejmując decyzje o budowie nowych modernizacji istniejących instalacji.

7

An Analysis of Rheological Properties of Inconel 625 Superalloy Feedstocks Formulated with Backbone Binder Polypropylene System for Powder Injection Molding

Gökmen U., Türker M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

1937--1944

EN

Binder formula is one of the most significant factors which has a considerable influence on powder injection molding (PIM) processes. In the study, rheological behaviors and properties of different binder systems containing PIM feedstocks, Inconel 625 powder commonly used in space industry, were investigated. The feedstocks were prepared 59%-69% (volume) powder loading ratios with three diversified binder systems by use of Polypropylene as backbone binder. The average particle size of the Inconel 625 powder used was 12.86 microns. Components used in the binder were mixed for 30 minutes as dry in three dimensional mixing to prepare binder systems. Rheological features of the feedstock were characterized by using a capillary rheometer. Viscosities of the feedstocks were calculated within the range of 37.996-1900 Pa.s based on the shear rate, shear stress, binder formula and temperature. “n” parameters for PIM feedstocks were determined to be less than 1. Influences of temperature on the viscosities of the feedstocks were also studied and “Ea” under various shear stresses were determined within the range of 24.41-70.89 kJ/mol.

8

Optymalizacja kształtu odkuwki kołnierzowej z wykorzystaniem metody Rosenbrocka w celu minimalizacji jej masy

Gronostajski Z., Hawryluk M., Misiun G., Polak S., Pawełczyk M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 267

97--102

PL

W pracy autorzy podjęli się optymalizacji odkuwki kołnierzowej w celu minimalizacji masy materiału wsadowego. Przemysłowy proces kucia realizowany jest na prasie korbowej o dopuszczalnym nacisku 2500 ton w 3 operacjach: spęczania, kucia matrycowego wstępnego i kucia matrycowego wykańczającego. Do przeprowadzonej optymalizacji wykorzystano bezgradientowy algorytm Rosenbrocka, który sprzężono z modelem numerycznym przy wykorzystaniu języka Python. W ramach badań przeprowadzono modelowanie numeryczne procesu kucia, które pozwoliło na określenie jego najistotniejszych parametrów, m.in.: sił, rozkładów odkształcenia i pola temperatur oraz sposobu płynięcia. Główne parametry optymizacji dobrano na podstawie wyników symulacji komputerowych oraz normy kucia odkuwki kołnierzy. Przyjęto, że minimalizacja masy odkuwki będzie realizowana poprzez zmianę trzech wybranych na podstawie wyników MES, najistotniejszych parametrów – grubości i położenia denka oraz wysokości otwarcia na wypływkę. Wynikiem przeprowadzonej optymalizacji było obniżenie masy materiału o 5,3%. Otrzymane rezultaty optymalizacji zostały poddane analizie a następnie weryfikacji opartej o eksperyment w warunkach przemysłowych.

EN

In presented article authors has decided to optimize forging of the flange type in order to minimize the weight of the initial billet. Industrial forging process was carried out on the crank press with the pressure of 2500 tonnes in three operations: upsetting, initial die forging and final die forging. To conduct the optimization Rosenbrock algorithm has been used. For the study numerical modeling of industrial forging process has been carried out. Based on the results of computer simulation and standards of flange forging authors decided to reduce the weight by interfering into three selected parameters - thickness and the position of the bottom and the height of the outside flash opening. The result of the optimization was material weight reduction by 5,3% The obtained results were analyzed and will be verified by experiment in industrial conditions.

9

Biogazownie dla odpadów komunalnych. Część II. Charakterystyka wsadu

Lelicińska-Serafin K., Pieniak U.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2015

|

Nr 10

374--378

PL

Biogaz jest produktem fermentacji związków pochodzenia organicznego ulegających biodegradacji, występujących w wielu substratach, w tym m.in. w odpadach komunalnych. W przypadku stosowania odpadów komunalnych jako jedynego wsadu do biogazowni mogą być brane pod uwagę dwa rozwiązania – przetwarzanie zmieszanych odpadów komunalnych w zakładzie unieszkodliwiania (MBP ze stabilizacją beztlenową) oraz poddawanie odpadów komunalnych ulegających biodegradacji pozyskiwanych w drodze selektywnej zbiórki recyklingowi organicznemu w zakładzie odzysku. Oba warianty umożliwiają wykorzystanie energii. W przypadku odpadów segregowanych u źródła dodatkowo istnieje możliwość recyrkulacji materii organicznej. Stabilizacja zmieszanych odpadów komunalnych przyczynia się natomiast do ograniczenia strumienia komunalnych odpadów ulegających biodegradacji, kierowanych na składowiska oraz zmniejszenia ich uciążliwości. Odpady komunalne mogą być ponadto stosowane jako kosubstrat w procesach przetwarzania innych surowców ulegających biodegradacji metodą fermentacji metanowej. W pracy przedstawiono wyniki badań wskaźnika nagromadzenia odpadów kuchennych z gospodarstw domowych, wyniki badań odpadów spożywczych z gospodarstw domowych, zawartości składników nawozowych w odpadach zielonych oraz dane obrazujące przydatność odpadów komunalnych do pozyskiwania biogazu.

EN

Biogas is a product of fermentation of biodegradable organic compounds, which are present in a lot of substrates, for example in the municipal solid waste. In the case of the use of the municipal solid waste as the only feedstock to the biogas plant, two solutions can be taken into account – the treatment of the mixed municipal solid waste in the waste treatment plant (mechanical-biological treatment with anaerobic stabilization) and the organic recycling of the biodegradable fractions from the municipal solid waste selectively collected in the waste recovery plant. Both versions allow to use the energy. In the case of the waste selected at the source there is an additional possibility of the organic matter recirculation. The stabilization of the mixed municipal solid waste causes the reduction of biodegradable fractions directed to the landfills and the reduction of its nuisance. The municipal solid waste can be also used as a cosubstrate in the methane fermentation of other biodegradable raw materials and waste. The paper presents the results of analysis of the accumulation index of kitchen waste from households, of food waste from households, of the nutrients content in green waste and the data illustrating the suitability of the municipal solid waste for biogas production.

10

Characterization by infrared spectroscopy of binder based on polyethylene glycol and inconel 718 feedstock for powder injection moulding

Royer A., Gelin J. -C., Barriere T.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

232--238

EN

Metal injection moulding (MIM) has over the past decade established itself as a competitive manufacturing process to produce in large quantities small precision components with complex shape which would be costly to produce by alternative methods. MIM is a process which combines the versatility of plastic injection moulding with the strength and integrity of machined, pressed or otherwise manufactured small, complex metal parts. MIM consists in shaping powder particles and sintering them. During the injection phase, segregation appears in the feedstock and defects will be appear in the component during the sintering. To limit this effect, during decades a vast variety of binder systems have been developed. Binder systems arc formulated as a mixture of different organic or inorganic substances with several functions. Binder system has the main commitments of giving the necessary rheological behavior to the feedstocks for injection moulding to transport the powder particles into the mould cavity and the cohesion of the green part. In this paper a study of chemical interactions between polymers in binder and in Inconel feedstocks was investigated by Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR) and by differential scanning calorimetry (DSC). These methodologies were also investigated to study the thermal behavior of the binder at a temperature close to the temperature of injection. Analyzes shows relationship between chemical interactions and miscibility of polymer and different rheological and mechanical behavior. All methodologies revealed no interactions between the different component of the binder and the powder. This result shows the necessity to develop a better formulation of binder to improve the homogeneity of the feed¬stock and reduce the segregation during injection phase.

PL

Formowanie wtryskowe, na przestrzeni ostatniej dekady, stało się konkurencyjnym procesem stosowanym do produkcji, w dużych ilościach, małych, precyzyjnych komponentów o złożonych kształtach, których wytworzenie byłoby kosztowne przy zastosowaniu innych procesów. Formowanie wtryskowe metali (ang. MIM) łączy wszechstronność procesu wtryskiwania z wytrzymałością i integralnością innych procesów wytwarzania, na przykład tłoczenia, stosowanych do produkcji małych, złożonych elementów. Proces MIM składa się z nadania cząstkom proszku odpowiedniego kształtu a następnie spiekania ich. Podczas fazy wtryskiwania w proszku zachodzi segregacja i w materiale, w trakcie procesu spiekania, mogą pojawić się wady. Stąd opracowywane są systemy mieszania, pozwalające na ograniczenie tego zjawiska. Systemy te opisywane są jako mieszanina różnych substancji organicznych lub nieorganicznych o wielu funkcjach. System mieszania powinien zapewniać odpowiednie własności reologiczne materiału wsadowego, potrzebne do transportu cząstek proszku do formy i zachowania spójności tzw. części „zielonej". W pracy przeprowadzono badania nad oddziaływaniami che-micznymi między polimerem w lepiszczu i w materiale wsadowym Inconel z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (ang. FTIR) oraz różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Metody te zastosowano również do badania zachowania termicznego lepiszcza w temperaturze zbliżonej do temperatury wtryskiwania. Analizy pokazały zależność między oddziaływaniami chemicznymi i mieszalnością polimeru a różnymi zachowaniami Teologicznymi i mechanicznymi. Wszystkie metody nie wykazały żadnych oddziaływań pomiędzy komponentami lepiszcza a proszkiem. Otrzymane wyniki pokazały konieczność opracowania nowej, lepszej formuły dla lepiszcza w celu poprawy homogeniczności materiału wsadowego i zmniejszenia zjawiska segregacji podczas fazy wtryskiwania.

11

Application of powder injection moulding for manufacturing of tool composite materials

Matula G., Jędrzejewska-Anioł A., Niespodziański J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 59, nr 2

80--85

EN

Purpose: The goal of this work is development of the tool composites on the basis of T15 HSS contained 10% of carbides. This tool material were manufactured by Powder Injection Moulding method and sintered. Design/methodology/approach: Torque-load test, rheological tests, thermal debinding, sintering, hardness test and microstructure examinations. Findings: Examination of the effect of the binder type and portion on structure and properties of the experimental tool materials revealed that using the stearic acid for covering the carbides surface reduces viscosity, thus improving technological properties of the feedstock. Employment of polypropylene instead of the high density polyethylene reduces viscosity and torque-load of the investigated feedstocks. Therefore, there is a possibility to increase the portion of the metallic and ceramic powder. Practical implications: Stearic acid significantly reduces the viscosity of tested polymer-powder mixtures, so its use is justified. The share of the binder in materials, injection molded or extruded should be minimal and allows only the formation of the slurry. Too high proportion of binder creates difficulties during the degradation and causes greater shrinkage and possibility of a distortion during sintering. Employment of polyethylene instead of the high density polypropylene reduces viscosity and torque-load of the investigated feedstocks. Therefore, there is a possibility to increase the portion of the metallic or ceramic powder. This results in a lower deformation probability and in a lower sinter shrinkage. Originality/value: In the paper the using extruding of the polymer-powder mix gives the possibility to fabricate cermets which, with their structure and mechanical properties, fill the gap in tool materials between the high-speed steels and cemented carbides.

12

Application of polymer-powder slurry for fabrication of abrasion resistant coatings on tool materials

Matula G.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2011

|

Vol. 48, nr 1

49-55

EN

Development of a new generation tool materials on the basis of M2 high speed-steel or 41Cr4 steel covered with the carbides. Application of pressureless forming of powder as a manufacturing method of anti-wear coatings gives the possibility to produce this materials with relative low cost of production.

13

Carbide alloyed composite manufactured with the Powder Injection Moulding method and sinterhardened

Matula G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2010

|

Vol. 42, nr 1-2

164-171

EN

Purpose: Development of a new generation tool materials on the basis of M2 high speed-steel reinforced with the mixture of carbides and with their structure and mechanical properties, fill the gap in tool materials between the high-speed steels and cemented carbides. Design/methodology/approach: Powder metallurgy, powder injection moulding, sintering, sinter hardening, heat treatment, microstructure and porosity examination, X-ray analysis, TEM, bending test, hardness test. Findings: Powder injection moulding processes were used to fabricate the proposed carbide alloyed composite materials. The addition of hard particles increase hardness after heat treatment and slightly reduces the ductility of these materials. Compared with M2 high-speed steel the bending strength of carbide alloyed composite decrease. The main advantage of the presented experimental tool materials is application of powder injection moulding to produce tool materials in a mass scale with relative low cost of production. Moreover the cost of production reduce application of sinterhardening. Practical implications: Application of heat treatment and especially sinterhardening to improve the mechanical properties of presented experimental tool materials gives the possibility to obtain tool materials with the relative high ductility and high hardness typical for cemented carbides. Originality/value: The essential advantage of the investigated injection moulded material and sintered is the broad range of the optimum sintering temperatures and the relatively small effect of the sintering temperature growth on the carbides growth makes using the industrial heating equipment possible.

14

Carbide alloyed composite manufactured with the PIM method

Matula G.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2010

|

Vol. 43, nr 2

117-124

EN

Purpose: Development of a new generation tool materials on the basis of M2 high speed-steel reinforced with the carbides. Application of powder injection moulding as a manufacturing method gives the possibility to produce these materials in a mass scale with relative low cost of production. Design/methodology/approach: Powder Injection Moulding, solvent debinding, sintering, thermogravimetric analysis, microstructure examination, porosity examination, Findings: To manufacture the proposed new tool materials was used powder injection moulding processes. It was found out based on the investigations carried out that the powder injection moulding method is suitable for fabrication of M2 high speed-steel reinforced with the carbides. The main advantage of the presented experimental tool materials is the wide sintering window being only about 5°C oftentimes in case of the high-speed steels; whereas, it is about 40°C for the investigated material. Practical implications: Application of powder metallurgy and especially powder injection moulding to manufacturing of high speed-steel reinforced with the carbides gives the possibility to obtain tool materials with the relative high ductility characteristic of steel and high hardness and wear resistance typical for cemented carbides. Originality/value: The powder injection moulding gives the possibility to fabricate carbide alloyed composite which, with their structure and mechanical properties, fill the gap in tool materials between the high-speed steels and cemented carbides.

15

Influence of binder composition on structure and properties of carbide alloyed composite manufactured with the PIM method

Matula G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 30, nr 2

193-196

EN

Purpose: Influence of binder composition, debinding and sintering conditions on structure and some selected properties of the M2 type injected high speed-steel with 10% of carbides are demonstrated in the paper. Design/methodology/approach: Torque-load test, rheological tests, microstructure examination, density examination. Findings: Examination of the effect of the binder type and portion on structure and properties of the experimental tool materials with the cermets structure revealed that using the stearic acid not only reduces viscosity, thus improving technological properties of the feedstock, but also extend range of the optimum sintering temperature of the investigated cermets ensuring high density and homogeneous structure. Increasing of sintering temperature increase the density of sintering samples. Practical implications: It is expected that further investigations of these materials will make possible their injection moulding, as well as their heat treatment increasing hardness and strength of matrix and thereby of the whole tool material. The Powder Injection Moulding gives the possibility to manufacturing tools materials on the basis of high speed-steel which characterised very good properties with their final or near net shape. Originality/value: In the paper the using injection of the polymer-powder mix gives the possibility to fabricate carbide alloyed composite which, with their structure and mechanical properties, fill the gap in tool materials between the high-speed steels and cemented carbides.

16

Development of a feedstock formulation based on PP for MIM of carbides reinforced M2

Matula G., Dobrzański L., Várez A., Levenfeld B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2008

|

Vol. 27, nr 2

195-198

EN

Purpose: Influence of binder composition on some selected properties of feedstock contained powder of M2 with 10% of carbides powders are demonstrated in the paper. Design/methodology/approach: Torque-load test, rheological tests. Findings: Examination of the effect of the binder type and portion on structure and properties of the experimental tool materials with the cermets structure revealed that using the stearic acid reduces viscosity, thus improving technological properties of the feedstock. Employment of polyethylene instead of the high density polypropylene reduces viscosity and torque-load of the investigated feedstocks. Therefore, there is a possibility to increase the portion of the metallic or ceramic powder. Practical implications: It is expected that further investigations of these materials will make possible their injection moulding, as well as their heat treatment increasing hardness and strength of matrix and thereby of the whole tool material. The extrusion process or PIM (Powder Injection Moulding) gives the possibility to manufacturing tools materials on the basis of high speed-steel which characterised very good properties with their final or near net shape. Originality/value: In the paper the using extruding of the polymer-powder mix gives the possibility to fabricate cermets which, with their structure and mechanical properties, fill the gap in tool materials between the high-speed steels and cemented carbides.