W artykule przedstawiono wyniki badań proszku korundowego oraz spoiwa formierskiego zawierającego nanometryczny Al2 O3 (Evonik) o średnicy 16 nm. W ramach prac badano m.in. morfologię SEM proszku, TEM spoiwa, skład chemiczny, wielkość cząstek oraz potencjał zeta. Dodatkowo spoiwo scharakteryzowano gęstością, pH, zawartością fazy stałej, parametrami sterologicznymi oraz lepkością względną. Stwierdzono, że zastosowanie obu tych surowców jako nowego systemu formierskiego jest perspektywiczne z uwagi na zgodność chemiczną oraz właściwości.
EN
The paper presents the results of investigation on corundum powder and molding binder containing nanometric Al2O3 (Evonik) with the diameter of 16 nm. Powder SEM morphology, binder TEM morphology, chemical composition, particle size and zeta potential have been studied. The binder was also characterized by density, pH, solid phase content, sterological parameters and relative viscosity. It was found that the use of both of these raw materials as a new molding system is prospective due to chemical compatibility and their properties.
W artykule przedstawiono zagadnienia związane z inżynierią materiałową, ceramiką i odlewnictwem precyzyjnym. Opisano historię i przebieg procesu odlewania detali i części silników lotniczych metodą traconego wosku. Manuskrypt zawiera również generalne informacje o spoiwach, proszkach, masach formierskich, formach odlewniczych i nadstopach niklu. Zaprezentowano podstawowe dane o spoiwach zawierających nanocząstki ceramiczne, modelach woskowych, na które nanoszone są masy lejne oraz o SiC - jednym z perspektywicznych proszków formierskich.
EN
The paper presents the main issues related to materials engineering and technology, ceramics and precision casting process. The history and methodology of the lost-wax casting process of elements and aircraft engine parts is described. The manuscript also contains general information on binders, powders, molding compounds, foundry molds and nickel superalloys. Basic data on binders containing ceramic nanoparticles, wax models and SiC - one of the prospective molding powders are presented.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Leaching behaviour is an important evidence of soil quality. The assessment of leaching of heavy metals from the contaminated soil is vital for environmental applications. However, leaching may differ in soil stabilised by various ratios of binders. In this study we measured leaching behaviour of soil contaminated by As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, V, Zn, methyl Hg, aliphatic compounds of hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs) and dissolved organic carbon (DOC). To evaluate leaching of these substances we tested the effects of changed amount of binder (120 kg and 150 kg) and binder ratios (70/30 %, 50/50 % and 30/70 %) added to soil samples. Soil was dredged from several stations in Ostrand area, SCA Sundsvall Ortvikens Pappersbruk. The results demonstrated a systematically decreasing leaching with the increased slag. The contribution of this research include: (i) devising systematic approach to extract information on leaching from stabilised soil collected from the coastal area of Bothnian Bay, (ii) developing a workflow for stabilising soils by various combination of Portland cement Basement CEM II/A-V (SS EN 197-1) and ground granulated blast furnace slag (GGBFS), Bremen type (SS EN 15167-1), (iii) determining water ratio and density for the untreated and stabilised soil and performing comparative analysis, (iv) evaluating chemical content of pollutants and toxic elements in the aggregated soil samples. Treatment of the contaminated soil by binders improved its parameters by the increased strength and decreased leaching of heavy metals and toxic elements.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article discusses aspects related to material surface engineering and the strength of adhesive-bonded joints as well as presents results concerning the surface wetting angle and the free surface energy of steel S335, aluminium alloy AW7075 (T6) and the CFRP composite material in relation to three surface treatment conditions. The authors emphasize that surface preparation is of key importance as regards the obtainment of potentially high-strength joints. The article also discusses results concerning the roughness of the surface of the steel and the aluminium alloy in relation to various grades of abrasive paper granularity. The final part of the article presents test results concerning the shear strength of dissimilar adhesive-bonded joints (i.e. steel S335 – CFRP composite and aluminium alloy AW 7075 (T6) – CFRP composite) and discusses related images of ruptured joints.
PL
Niniejszy artykuł zawiera aspekty związane z inżynierią powierzchni materiałów oraz wytrzymałością połączeń klejowych. Przedstawiono wyniki pomiarów kąta zwilżania powierzchni oraz swobodnej energii powierzchniowej materiałów: stali S335, stopu aluminium AW7075 (T6) oraz materiału kompozytowego CFRP w trzech stanach obróbki powierzchni. Zwrócono uwagę na sposób przygotowania powierzchni, gdyż jest on bardzo ważnym czynnikiem do wytworzenia potencjalnie wysokowytrzymałego złącza. Omówiono również wyniki badań chropowatości powierzchni materiału stalowego i stopu aluminium przy zastosowaniu różnych gradacji papieru. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki badań wytrzymałościowych na ścinanie różnoimiennych połączeń klejowych stal S335 – materiał kompozytowy CFRP oraz stop Al. AW 7075 (T6) – materiał kompozytowy CFRP z omówieniem obrazów zerwań połączeń.
Selected features of medium density fiberboards produced with the use of plant binder. The aim of the research was to determine the possibility of producing dry-formed fibreboards with the use of various proportions of plant glue as a binding agent. The scope of work included the production of boards in laboratory conditions with 0%, 10%, 12%, 14%, and 20% mass fractions of plant glue and subjecting them to selected physical and mechanical tests. The results show, that the properties of the produced panels are strongly connected to the content of the plant binder (resination), and, by the proper tuning of resination, it is possible to produce dry-formed fibreboards (MDF type) with the use of plant glue that meets the requirements of proper standards.
PL
Wybrane cechy płyt pilśniowych średniej gęstości wytwarzanych z użyciem spoiwa roślinnego. Celem badań było określenie możliwości produkcji płyt pilśniowych suchoformowanych z wykorzystaniem różnego udziału kleju roślinnego, jako środka wiążącego. Zakres prac obejmował wytworzenie płyt w warunkach laboratoryjnych przy: 0%, 10%, 12%, 14% i 20% udziale masowym kleju roślinnego oraz poddanie ich wybranym próbom fizycznym i mechanicznym. Potwierdzono możliwość wytwarzania płyt pilśniowych suchoformowanych (typu MDF) z wykorzystaniem kleju roślinnego.
Selected aspects of production and characterization of layered biopolymer composite bonded with a cellulose-based binder. This project aimed to study the possibility of using regenerated cellulose for gluing a layered composite. In the scope of research have been produced different variants of layered composite differ in wood species and pressing time. The produced composite has been characterized according to selected mechanical and physical properties. The prepared samples have been referred to as those bonded with industrial MUF resin. Obtained results proved that regenerated cellulose can be used as a bonding agent. Furthermore, the tests confirmed an improvement in mechanical and physical properties after the bonding of the regenerated cellulose.
PL
Wybrane aspekty wytwarzania i charakterystyka warstwowego kompozytu biopolimerowego wiązanego spoiwem na bazie celulozy. Celem badań było określenie możliwości wykorzystania regenerowanej celulozy do klejenia kompozytu warstwowego. W ramach badań wykonano różne warianty kompozytu warstwowego różniące się gatunkiem drewna i czasem prasowania. Wytworzony kompozyt scharakteryzowano zgodnie z wybranymi właściwościami mechanicznymi i fizycznymi. Uzyskane wyniki dowiodły, że regenerowana celuloza może być stosowana jako spoiwo. Ponadto badania potwierdziły poprawę właściwości mechanicznych i fizycznych po użyciu regenerowanej celulozy w kompozytach warstwowych.
Post-extraction birch bark residues as a potential binder in particleboards. Nowadays, in the wood-based composites industry, aspects such as ecology and joining the current circular economy play a very important role. However, user safety is also very important. Formaldehyde is one of the hazardous substances which, if emitted too high, can harm human health. Unfortunately, binders containing formaldehyde still reign supreme in the wood-based panels' industry. Therefore, this paper concerns the possibility of using post-extraction residues obtained during the extraction of suberinic acid, as a formaldehyde-free and ecological binder in the production of particleboards. The main component, suberinic acid, is a colorless, crystalline solid used in the synthesis of drugs and the production of plastics. The aim of the research was to answer the question: since suberinic acid itself is a good binder in the production of particle boards, as described in other publications, it is worth checking whether the post-extraction residues also have similarly good properties of joining particles in particle boards, depending on the size of the wood particles? In addition, the use of post-extraction residues of bark, and thus the elimination of synthetic adhesives in the wood-based composites production process, allows the reuse of wood raw material, which fits perfectly with the idea of upcycling. The tests showed that using post-extraction residues of birch bark, using 10% and 20% resination, the requirements of the EN 312: 2010 standard were met only in the case of the modulus of elasticity for boards made of the largest wood particles used in the tests. The resination and the size of wood particles contributed to the improvement of the properties of the tested boards.
PL
Pozostałości poekstrakcyjne kory brzozy jako potencjalne spoiwo w płytach wiórowych. W dzisiejszych czasach w branży kompozytów drewnopochodnych bardzo ważną rolę odgrywają takie aspekty jak ekologia i prowadzenie gospodarki o obiegu zamkniętym. Jednak bardzo ważne jest również bezpieczeństwo użytkownika. Formaldehyd jest jedną z niebezpiecznych substancji, która emitowana w zbyt dużej ilości może zaszkodzić zdrowiu ludzkiemu. Niestety, w przemyśle płyt drewnopochodnych nadal dominują spoiwa wytwarzane na bazie formaldehydu. Dlatego niniejszy artykuł dotyczy możliwości wykorzystania pozostałości poekstrakcyjnych uzyskanych podczas ekstrakcji kwasu suberynowego jako bezformaldehydowego i ekologicznego spoiwa w produkcji płyt wiórowych. Główny składnik, kwas suberynowy, to bezbarwne, krystaliczne ciało stałe wykorzystywane w syntezie leków i produkcji tworzyw sztucznych. Celem przeprowadzonych badań była odpowiedź na pytanie: skoro sam kwas suberynowy jest dobrym spoiwem w produkcji płyt wiórowych, jak opisano w innych publikacjach, to czy pozostałości poekstrakcyjne również mają podobnie dobre właściwości łączenia cząstek w płytach wiórowych, w zależności od wielkości wióra? Dodatkowo wykorzystanie pozostałości poekstrakcyjnych kory, a co za tym idzie eliminacja klejów syntetycznych w procesie produkcyjnym tworzyw drzewnych, pozwoliłoby na ponowne wykorzystanie surowca drzewnego, co doskonale wpisuje się w ideę upcyclingu. Badania wykazały, że wykorzystując pozostałości poekstrakcyjne kory brzozy, stosując zaklejenie 10% i 20%, wymagania normy EN312:2010 zostały spełnione jedynie w przypadku modułu sprężystości na zginanie dla płyt wytworzonych z największych cząstek drzewnych stosowanych w badaniach. Na poprawę właściwości badanych płyt wpływał stopień zaklejenia oraz wielkość cząstek drzewnych (wiórów).
Przedstawiono podstawowe informacje i przykłady dotyczące znaczenia badań (mikro)kalorymetrycznych w teorii i praktyce. Badania te umożliwiają pomiar efektów cieplnych wiązania i twardnienia, jak również ocenę jakościową mechanizmu i kinetyki reakcji. Przykładowe wyniki badań oraz cytowania odnoszą się do pomiarów mikrokalorymetrycznych prowadzonych przez autorkę w Katedrze Technologii Materiałów Budowlanych na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH.
EN
Basic information and examples related to the (micro)calorimetric studies are highlighted to show their importance in theory and practice of cements and related materials. The heat evolution process, as well as the kinetics and mechanism of hydration can be thus investigated. The heat evolution measurements presented in this contribution were done in the Department of Building Materials Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics AGH.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zbadano przydatność polilaktydu (PLA) jako spoiwa do wielokrotnego stosowania do mas formierskich wykorzystywanych w procesach odlewniczych. PLA otrzymano z dużą wydajnością (71%) przez polikondensację laktydu. Masy formierskie z 2-proc. zawartością spoiwa uzyskano w wyniku odparowania chloroformowego roztworu PLA. Zbadano wytrzymałość na rozciąganie mas formierskich po ich wielokrotnym zawracaniu. Masy formierskie z 2-proc. zawartością PLA jako spoiwem, stapiane w wysokiej temp. 325°C można było zawracać nawet 13-krotnie, otrzymując masy charakteryzujące się dobrą jakością.
EN
Polylactide (PLA) was used as a binder for recycled molding sands in foundry processes. PLA was produced by lactide polycondensation with a high efficiency (71%). The molding sands with 2% binder content were prepd. by evaporating the solvent from CHCl3 soln. of PLA. The PLA-contg. molding sands cured at 325°C were successfully recycled up to 13 times.
W artykule przedstawiono badania wytrzymałości betonu na ściskanie. Wytrzymałość betonu odgrywa podstawową rolę w projektowaniu, wykonawstwie i użytkowaniu konstrukcji żelbetowych w tym prefabrykowanych. Artykuł dotyczy badań wytrzymałości betonu na próbkach sześciennych wykonanych z mieszanki betonowej przeznaczonej do elementów prefabrykowanych. Artykuł zawiera wyniki badań wytrzymałości na ściskanie wraz z ich analizą. Opisywane zagadnienia dotyczą badań nieniszczących i niszczących betonu.
EN
The article presents tests on the compressive strength of concrete. Concrete strength plays a fundamental role in the design, execution and use of reinforced concrete structures, including prefabricated ones. The article concerns tests of concrete strength on cubic samples made of concrete mix intended for prefabricated elements. The article contains the results of the compressive strength tests together with their analysis. The described issues relate to non-destructive and destructive testing of concrete.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zaprezentowano nowatorską koncepcję zastosowania węgla spiekającego jako spoiwa do wiązania materiałów ceramicznych. Badania te podjęto jako jeden z możliwych sposobów wyeliminowania paku węglowego stosowanego jako spoiwo materiałów ogniotrwałych. Zgodnie z regulacjami prawnymi wprowadzonymi Rozporządzeniem REACH zastosowanie paku powinno być eliminowane, a jego stosowanie, w przypadku takiej konieczności, musi być poprzedzone kosztowną procedurą uzyskania pozwolenia (autoryzacji). Przeprowadzono serię testów wiązania magnezytu węglem spiekającym, które potwierdziły przydatność odpowiednio dobranego węgla do tego celu, lecz jednocześnie wskazały wiele trudności jaki napotykać się będzie w tej technologii. Otrzymane wyniki badań, w których wykorzystano węgle z KWK Pniówek i Budryk, pozwoliły określić warunki stosowania węgla spiekającego jako spoiwa oraz środka nawęglającego w wyrobach ogniotrwałych. Wyroby testowe otrzymane z magnezytu wiązanego węglem spiekającym wykazywały dobrą wytrzymałość mechaniczną, lecz zbyt wysoką porowatość otwartą. Wskazane zostały kierunki dalszych badań, które dla weryfikacji zaproponowanych rozwiązań technologicznych w warunkach rzeczywistych, powinny być prowadzone we współpracy z partnerem przemysłowym.
EN
An innovative concept of using sintering coal as a binder for bonding ceramic materials was presented. This research was undertaken as one of the possible methods of eliminating the coal tar pitch used as a binder of refractory materials. In accordance with the legal regulations introduced by the REACH Regulation, the use of pitch should be eliminated, and its use, if necessary, must be preceded by a costly procedure of obtaining a permit (authorization). A series of tests of magnesite binding with sintering coal was carried out, which confirmed the suitability of a properly selected carbon for this purpose, but at the same time indicated many difficulties that will be encountered in this technology. The obtained test results, in which coals from KWK Pniówek and Budryk mines were used, allowed to determine the conditions of using sintering coal as a binder and a carburizing agent in refractory products. The test articles obtained from magnesite bonded by sintering coal showed good mechanical strength, but too high open porosity. Directions for further research have been indicated, which should be carried out in cooperation with an industrial partner to verify the proposed technological solutions in real conditions.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Research was carried out into the impact of the content of wheat flour in a mixture with chopped wheat straw and the humidity of this material on the hardness of the pellet obtained from this raw material. The maximum content of wheat flour was 9.6% of the dry matter of the raw material, and the humidity of the raw material was 11.6, 25.7 and 36.0%. An increase of wheat flour content in the whole range examined considerably increased the pellet hardness, while an increase of humidity content in the raw material had an impact on increased hardness up to 25.7% only.
The article presents, based on preliminary research, the possibility of using a geopolymer composite as a protective layer of engineering structures, which protects it against the impact of harmful factors of the surrounding environment as well as the effects of mechanical interactions. The most common solutions of such layers are insulations based on synthetic feeds, bitumens – products obtained in the process of processing crude oil. The ecological aspect of the implementation of geopolymer materials and the process of their production are presented. Technological problems in the application of geopolymer protective layers on an industrial scale were considered. The paper presents the results of own research on the influence of the geopolymer composite layer thickness on adhesion to concrete based on Portland cement, in which the compaction method of the composite was considered.
Poddano analizie wpływ warunków topnienia metodą TIG w atmosferach Ar+2%N2 i Ar+2%N2+0,2%O2 oraz zawartości tlenu w spoiwach na kinetykę absorpcji azotu przez spoiwa typu Fe-C-Mn. Proces badano w połączeniu z innymi zjawiskami występującymi w stopionych spoiwach. Absorpcja azotu przez topione łukowo spoiwa typu Fe-C-Mn została opisana kinetyczna reakcja I rzędu, dzieląca całkowitą powierzchnię stopionej próbki na obszar oddziaływania łuku elektrycznego i obszar kontaktu z chłodniejszym gazem osłonowym. Na podstawie tego modelu wyznaczono zależne od czasu zmiany zawartości azotu, a także współczynniki transportu masy i szybkości absorpcji azotu w różnych warunkach topnienia. Wykazano, że warunki absorpcji azotu przez topione łukowo spoiwa typu Fe-C-Mn różnią się znacznie od mechanizmu sugerowanego dla czystego Fe i rozwiązań w systemie Fe-O. Reakcja odtleniania węglem zachodząca w wysokich temperaturach jest czynnikiem ograniczającym absorpcje azotu przez topione łukowo spoiwa typu Fe-C-Mn. Wzrost szybkości absorpcji azotu i zawartości azotu, wynikający ze zmniejszenia prądu topnienia, związany jest ze zmniejszeniem intensywności odtleniania węglem i intensywności parowania manganu, a także z powstawaniem ciekłych tlenków, które zmniejszają desorpcję azotu z obszarów niepoddanych oddziaływaniu łuku elektrycznego.
W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mas formierskich z węglika krzemu przeznaczonych do otrzymywania elementów silników lotniczych metodą odlewania precyzyjnego. Całkowite stężenie fazy stałej w ceramicznych masach lejnych z SiC wynosiło 60% wag. Spoiwem konstrukcyjnym była nanodyspersja polimerowo-ceramiczna zawierająca koloidalny Al2O3. Jako spoiwa modyfikujące zastosowano wodne roztwory glikolu polietylenowego (PGE) o ciężarach cząsteczkowych 6000, 10000 i 20000 g/mol, które dodawano w ilościach 5%, 10% i 15% wagowych w stosunku do proszku. Proszek SiC charakteryzowano pod względem: wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej i za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz składu fazowego i chemicznego za pomocą dyfraktometrów rentgenowskich XRD i XRF. Masy formierskie charakteryzowano pod względem: lepkości dynamicznej, czasu wypływu oraz adhezji do płyty (tzw. test płyty) i grubości warstwy. Pomiary te przeprowadzano przez 96 h w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 21ºC. Otrzymane wyniki pokazały, że masy lejne z SiC zawierające nanodyspersję oraz PGE charakteryzują się obiecującymi właściwościami i mają szansę zostać zastosowane w odlewnictwie precyzyjnym.
EN
In the present paper properties of silicon carbide slurries in manufacturing shell moulds for investment casting of aircraft turbine elements were studied. Ceramic SiC slurries with a solid concentration of 60 wt. % were applied. As a structural binder nanodispersion containing colloidal Al2O3 was used. The poly(ethylene glycol) (PGE) with molecular weight 6000, 10000 and 20000 g/mol as a rheological modificators were added at different amount: 5, 10, 15 wt. %. Characterization of SiC powder were made by: grain size by laser diffraction, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD, XRF) methods. The properties of ceramic slurries such as: relative and dynamic viscosity, plate (plate weight test) and wax adhesion were studied by a range of techniques. These measurements were taken in laboratory conditions by 96 hours at temperature 21ºC. The results shows that SiC-based slurries, nanodispersion binder and PGE meet the investment casting requirements of aircraft turbine parts and had promising properties.
W publikacji przedstawiono sposób otrzymywania granulatu alundowego w suszarni rozpyłowej z odpadów powstających podczas formowania wyrobów. Określono rodzaj i ilości niezbędnych dodatków, które pozwalają na otrzymanie regranulatu o właściwościach identycznych z granulatem pierwotnym, a wytworzone z niego wyroby osiągają wymagane właściwości użytkowe.
EN
The publication presents the method of obtaining alumina ceramic granulate in a spray dryer from waste generated during the forming of green wares. The type and amount of necessary additives were determined, which allow to obtain a regranulate with properties identical to the original granulate. The products made from it achieve the required performance.
The constant growth of foundry modernization, mechanization and automation is followed with growing requirements for the quality and parameters of both moulding and core sands. Due to this changes it is necessary to widen the requirements for the parameters used for their quality evaluation by widening the testing of the moulding and core sands with the measurement of their resistance to mechanical deformation (further called elasticity). Following article covers measurements of this parameter in chosen moulding and core sands with different types of binders. It focuses on the differences in elasticity, bending strength and type of bond destruction (adhesive/cohesive) between different mixtures, and its connection to the applied bonding agent. Moulding and cores sands on which the most focus is placed on are primarily the self-hardening moulding sands with organic and inorganic binders, belonging to the group of universal applications (used as both moulding and core sands) and mixtures used in cold-box technology.
This paper presents an elasticity solution of adhesive tubular joints in laminated composites, with axial symmetry. In this model, adherends are orthotropic shells and the stacking sequences can be either symmetric or asymmetric. Adhesive layer is homogenous and made of isotropic material. They are modelled as continuously distributed tension/compression and shear springs. Employing constitutive, kinematics and equilibrium equations, sets of differential equations for each inside and outside of overlap zones are obtained. By solving these equations, shear and peel stresses in adhesive layer(s), as well as deflections, stress resultants and moment resultants in the adherends are determined. It is seen that the magnitude of peel stresses due to transverse shear stress resultant is much greater than that obtained from axial stress resultant. The developed results are compared with those obtained by finite element analysis using ANSYS software. The comparisons demonstrate the accuracy and effectiveness of the aforementioned methods.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW