Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 51

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
1
Content available remote Obróbka elektroerozyjna kompozytów Ni₃Al-TiC
PL
Obróbce elektroerozyjnej WEDM poddano materiały kompozytowe z intermetaliczną osnową Ni₃Al i fazą zbrojącą TiC w ilości 0, 10, 20, 30% obj. wytworzone w procesie metalurgii proszków. Jako parametry obróbki przyjęto czas impulsu ti i napięcie w impulsie U. W funkcji tych parametrów oceniano wydajność obróbki Vw, topografię i chropowatość powierzchni oraz stan tzw. warstwy białej.
EN
Composites with intermetallic matrix Ni₃Al reinforced with 0, 10, 20, 30% vol. TiC were wire electro discharge machined (WEDM). Materials were manufactured by powder metallurgy (P/M) using hot isostatic pressing (HIP).Material remove rate Vw, surface topography and roughness, white layer were investigated as a function of machining parameters (pulse time ti and load voltage U).
PL
Prezentowany artykuł stanowi kontynuację opracowania autorów pod tym samym tytułem, które zostało opublikowane w „Inżynierii Powierzchni" nr 1 z 2015 r. Poniżej przedstawione są wyniki badań struktury geometrycznej powierzchni obrobionej WEDM i EDM kompozytów - o osnowie Al-20Si-3Cu-lMg, umocnionych cząstkami: Al2O3, SiC lub Si3N4, oraz kompozytu Al-20Si-5Fe-3Cu-1Mg, umocnionego cząstkami Al2O3 o stałej koncentracji 10% objętościowo i różnej ziarnistości.
EN
The presented paper is a continuation of the contribution provided by the authors with the same title and published in the Polish Journal Inżynieria Powierzchni No 1/2015. Below there are presented the results ofthe surface texture examination of the composite based on Al20Si3Cu-1Mg matrix strengthened by the Al2O3 or SiC or Si3N4 particles and the other composite Al20Si5Fe3Cu-1Mg strengthened by the A12O3 particles with an unchanging volume concentration 10% but with different granularity.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań struktury geometrycznej i metalograficznej po obróbce elektroerozyjnej kompozytu AlSi7Mg + 20% Al2O3 i osnowy z Al20Si1Mg oraz utworzonych na jej bazie kompozytów umacnianych cząstkami ceramicznymi Al2O3 lub SiC lub Si3N4 o zawartościach: 2,5; 5 i 10% (objętościowo). Przedstawiono stereometryczne obrazy, liniowe przebiegi Ra i Rz oraz SEM powierzchni obrobionych. Ponadto pokazano wybrane zgłady metalograficzne i SEM warstw wierzchnich dokumentujące zachodzące w nich zmiany po obróbce. Uzyskane wyniki pozwoliły na sformułowanie szeregu wniosków i spostrzeżeń dotyczących odmienności tej struktury w stosunku do struktur powstających po obróbce elektroerozyjnej metali i ich stopów, a także potwierdziły mechanizmy erozji elektrycznej towarzyszące obróbce elektroerozyjnej kompozytów.
EN
The results for investigations of geometric and metallographic structure after the EDM of composite Al7Mg + 20% Al2O3 and Al20Si1Mg matrix and the resulting composite materials strengthened by Al2O3, SiC or Si3N4 particles with the various volumetric shares of 2,5; 5 and 10% were presented in the paper. The 3-D images, the linear roughness characteristics and the SEM images of the machined surfaces were shown. Moreover, the selected metallographic polished sections and surface layer SEM images were included for documenting changes taking place after machining. The obtained results made it possible to draw a range of conclusions and observances as to how different is the obtained structure from other structures established after the EDM of metals and alloys. These results were also presented in order to confirm the mechanism of the electrical erosion for the EDM of composite materials.
PL
Artykuł dotyczy problemów związanych z dokładnością wymiarową i skurczem mikroelementów otrzymywanych przez formowanie wtryskowe proszków. Przedstawiony został wpływ ziarnistości i napełnienia na otrzymane wymiary i skurcz spieczonych mikropróbek i mikrowyrobów.
EN
This article presents the problems the accuracy of the dimensions and the shrinkage microelements obtained by powder injection moulding. Iron powders for the manufacture of microelements were used. The influence of powder granularity and powder volume fraction in the mass on the accuracy of the dimensions and sintering shrinkage is also presented in this paper.
5
Content available remote Electro-discharge machining of type H13 tool steel titanium carbide composites
EN
One of the most popular steels which have been used for tools in the hot metal extrusion process is AISI type H13 hotwork tool steel. Although this steel has relatively good properties - wear resistance and hot toughness - it is no longer completely satisfactory because new extrusion materials place higher demands on extrusion tooling, and H13 type steel in its current form is not optimal. The paper presents the proposition of improving the properties of H13 type steel by introducing hardceramic particles as reinforcement to the structure. Such composites consist of a modified H13 steel matrix and TiC particles of 0, 10, 20 and 30 volume percent. The composites were manufactured by the powder metallurgy method. The atomized matrix powder was mixed with a TiC powder using a Tubular mixer for 60 min. The mixed materials were consolidated by Hot Isostatic Pressing (HIP). Prior to the HIP process, the powder materials were placed in a steel can. The conditions of hot isostatic pressing for the modified H13 tool steel matrix composites were: temperature 1150°C, time 4 hours and pressure 100 MPa. Particle reinforced metal matrix composites are difficult to machine using conventional manufacturing processes due to high tool wear caused by the hard reinforcement, even those tools which are made of cemented carbides. One of the best methods of machining of composite dies is sink electro-discharge machining EDM or wire electro-discharge machining WEDM. This work concerns the investigation into the machinability of Titanium Carbide (TiC) particle reinforced modified H13 steel using wire electro discharge machining (WEDM). WEDM cutting was conducted using a machine equipped with a RC type relaxation generator. The dielectric used in this experiment was deionized water. As the tool material, brass wire with a diameter of 0.25 mm was used. To compare, wrought H13 steel was also machined. The machining parameters such as pulse time and load voltage were varied in order to optimize the metal removal rate and surface integrity. The obtained results indicate that MMCs can be machined using WEDM although the metal removal rates are lower compared to conventional machining processes. It is shown that the surface roughness increases with higher discharge energy and decreases with the volume fraction of the reinforcement. The optimum machining rate considering the roughness and cutting rate, was when the pulse on-time is at 1.5 μs, pulse off-time at 10 μs and load voltage at 122 V.
PL
W procesie wyciskania na gorąco jedną z najczęściej stosowanych stali na matryce jest stal narzędziowa do pracy na gorąco typu H13 (wg AISI). Ta stal charakteryzuje się stosunkowo dobrymi własnościami: odpornością na zużycie i odpornością na pękanie na gorąco. Jednak wobec stale rosnących wymagań odnośnie do podwyższonych parametrów wyciskania i większej wydajności procesu jej własności pozostają nie w pełni zadowalające. W artykule przedstawiono propozycję podwyższenia jej własności przez wprowadzenie do struktury twardych ceramicznych cząstek. Jako fazę zbrojącą zastosowano cząstki TiC w ilości 10, 20, 30% obj. Do wytworzenia kompozytów zastosowano proces metalurgii proszków, w którym proszki osnowy i proszki fazy zbrojącej mieszano, a następnie prasowano metodą izostatyczną na gorąco HIP. Warunki prasowania: temperatura 1150ºC, czas 4 godziny i ciśnienie 100 MPa. Jak wiadomo, kompozyty metalowe są trudne w obróbce mechanicznej z uwagi na obecność w osnowie twardych cząstek zbrojących, które powodują intensywne zużywanie ścierne ostrzy narzędzi. Jedną najbardziej obiecujących metod obróbki kompozytowych matryc do wyciskania jest obróbka elektroerozyjna w obu znanych odmianach: drążenia wgłębnego EDM i wycinania drutowego WEDM. W prezentowanej pracy do obróbki kompozytów zastosowano wycinanie WEDM. Użyto wycinarki elektroerozyjnej zaopatrzonej w generator typy RC. Narzędzie obróbcze stanowił drut mosiężny o średnicy 0,25 mm. Obróbkę prowadzono w wodzie dejonizowanej. Przebieg obróbki kompozytów porównywano z przebiegiem obróbki stali handlowej H13 i spiekanej (MH13). Jako podstawowe parametry obróbki przyjęto czas trwania wyładowań (impulsu) i napięcie w impulsie. W funkcji tych wielkości optymalizowano wydajność obróbki i chropowatość uzyskanych powierzchni. Badania wykazały, że obróbka kompozytów jest mniej wydajna niż w procesie obróbki mechanicznej. Chropowatość powierzchni rośnie wraz ze wzrostem energii pojedynczych impulsów i ulega obniżeniu dla kompozytów z największą zawartością TiC. Określono najkorzystniejsze warunki obróbki WEDM badanych kompozytów: czas trwania impulsu 1,5 µs, czas przerwy pomiędzy impulsami 10 µs i napięcie robocze 122 V.
PL
Artykuł dotyczy nowoczesnych materiałów magnetycznie twardych o strukturze kompozytowej oraz formowania kształtek z takich materiałów metodą wtryskiwania. Funkcjonalnym materiałem magnetycznym kompozytu jest proszek o płatkowym lub kulistym kształcie cząstek. Kompozyty zawierały zmienne ilości proszków. Proces wtryskiwania był realizowany na wtryskarce przy zmiennych parametrach przetwórczych (temperatura i ciśnienie wtryskiwania). Przedstawiono wpływ rodzaju i ilości proszków magnetycznych na gęstość pozorną kształtek do, maksymalną gęstość energii magnetycznej (BH)max oraz wytrzymałość na ściskanie Rc. Wykazano, że gęstość pozorna kształtek zależy głównie od ilości zawartego w nich proszku, maksymalna gęstość energii magnetycznej zależy głównie od (BH)max proszku magnetycznego, natomiast wytrzymałość na ściskanie w największym stopniu zależy od rodzaju polistyrenu stanowiącego osnowę kompozytów.
EN
This article deals with problem of the modern hard magnetic materials with composite structure and the formation of samples by injection molding. Composites contain varying amounts of powders with flake-shaped or spherical particles. The injection process was carried out on the injection molding machine with variable processing parameters (temperature and injection pressure). The effect of the type and quantity of powder on the apparent density do, the maximum magnetic energy product (BH)max and compressive strength Rc is presented. It was shown that the apparent density of the samples depends mainly on the amount of powder in them. The maximum magnetic energy product depends mainly on (BH)max of the magnetic powder. Compressive strength of the samples is mainly dependent on the type of polystyrene which was used as matrix of composites.
PL
Artykuł dotyczy problemów odwzorowania kształtów, dokładności wymiarowej i jakości powierzchni mikroelementów otrzymywanych przez formowanie wtryskowe proszków. Do wytwarzania mikroelementów zastosowano proszki żelaza. Przedstawiono wpływ ziarnistości proszków i napełnienia masy proszkiem na chropowatość powierzchni, na skurcz elementów po spiekaniu oraz wpływ na wytrzymałość na zginanie.
EN
This article deals with the problem of shapes, dimensional accuracy and surface quality of microelements obtained by powder injection moulding. For the production of microelements iron powders were used. The influence of granularity of powders and mass filling by powder on surface roughness, shrinkage of the elements after sintering and bending strength was presented.
EN
The article discusses the issues related to moulding of micro-elements from powder materials and it covers the first stage of the process - injecting to the mould cavity and filling the micro-channels. The material, which constituted the composition of a special thermoplastic binder and ceramic powder, was injected. The binder consisted of paraffin, polyethylene, wax and stearic acid. The nanometer powders from Al2O3 ceramic material with granularity of 660 nm and 135 nm and irregularly shaped particles were used. Different loading of composition by powder were used. The analyses of the impact of injection parameters, such as the mould-s temperature and the temperature of the material, on the quality of filling the micro-mould cavity with the material, were presented. The special moulding insert with micro-channels was made to perform the analyses to that effect with width from 50 to 1000 mm. The presented results of filling the micro-channels indicate considerable influence of the mould's temperature and the cross-section of microchannels. Slight impact of the material's temperature was observed; however, this factor does not have a considerable influence on filling the channel. The obtained information was used in the experiments of injection the samples for bending tests and tensile tests, and the shapes in the form of toothed wheels.
EN
The possibility of producing polystyrene-bonded micro-magnets with the use of two commercial nanocrystalline Nd-Fe-B powders (delivered by the Magnequench Co) was examined. The micro-magnets were formed by the injection method to obtain gear-shaped samples. The powders were produced by two different methods, namely the crushing of a rapidly cooled ribbon (MQP-16-7) or spraying (MQP-S). Depending on the production method, the powders differ in their particle shapes: the former method gave flaky particles whereas the latter - spherical particles. The particle shape has an essential effect upon the technological properties of the powder. The gear-shaped micro-magnets with a diameter of 2.6 mm were examined by X-ray tomography. An analysis of the 3D images has shown that during their injection with polystyrene, the powders undergo segregation. The largest particles of the MQP-S powder (spherical) are located at the greatest distance from the injection point which was positioned in the axis of the gear. They are also relatively numerous near the side surfaces of the gear. The filling ratio of this composite decreases as we pass along the radius of the gear. Taking into account the fact that the properties of the sprayed powders depend on their particle size, these observations will permit the of designing pieces with a gradient of magnetic properties. In the gears produced from the powder with flake-shaped particles, the flake surfaces tend to position themselves perpendicularly to the gear radius. The shape, therefore, of the powder particles determines the anisotropy of their distribution within the product. This observation can be utilized in the design of bonded magnets.
PL
Zbadano możliwość wykorzystania dwóch handlowych proszków nanokrystalicznych Nd-Fe-B firmy Magnequench do wytwarzania mikromagnesów wiązanych polistyrenem. Jako metodę formowania wykorzystano wtryskiwanie. Proszki te były wytwarzane różnymi metodami: poprzez kruszenie szybko chłodzonej taśmy (MQP-B) i poprzez rozpylanie (MQP-S). Proszki te różniły się kształtem cząstek: pierwszy z nich posiadał cząstki płatkowe, a drugi kuliste. Ma to zasadniczy wpływ na właściwości technologiczne proszku. Mikromagnesy w postaci kół zębatych o średnicy 2,6 mm badano m.in. za pomocą tomografu rentgenowskiego. Analizując obrazy 3D, stwierdzono, że proszki w czasie wtryskiwania z polistyrenem ulegają segregacji. Największe cząstki proszku MQP-S (kulistego) są najbardziej oddalone od punktu wtryskiwania, który był w osi koła zębatego. Jest ich też stosunkowo więcej przy powierzchniach bocznych koła. Współczynnik napełniania takiego kompozytu zmniejsza się wzdłuż promienia koła zębatego. Biorąc pod uwagę, że właściwości proszków rozpylanych zależą od ich wielkości, poczynione obserwacje pozwalają na projektowanie wtryskiwanych kształtek o gradiencie właściwości magnetycznych. W kołach zębatych zawierających proszek płatkowy, poszczególne płatki mają tendencję do układania się powierzchnią prostopadle do promienia koła. Zatem kształt cząstki proszku determinuje anizotropię rozmieszczenia cząstek w wyrobie. Fakt ten może być również wykorzystany przy projektowaniu magnesów wiązanych.
EN
An important feature of injection-processed functional polymer composites is viscosity. Powder increases the viscosity of such a composite. Viscosity depends on the polymer processing properties and the shape and size of the powder particles. The injection temperature is also important. In the conducted analyses, High Impact Polystyrene (HIPS) and General Purpose Polystyrene (PS) served as the matrix for the composites. Powders with flaky and spherical particles constituted the functional phase. Powders with permanent magnetic characteristics produced from Nd-Fe-B alloys were used. In the analysis, multifractional (commercial) powders and selected fractions of two types of powders were used. Composites containing variable quantities of multi-fractional powders were obtained. The content of the powders was from 40 to 54% of flaky powder and up to 64% of spherical powder by volume. In addition, composites containing the selected fractions of both types of powders were prepared. The content of fractional powders was constant and it was 48% by volume. The samples were produced by injection of the composites at temperatures from 160 to 240°C. Polystyrenes and composites with a zero shear rate have the greatest viscosity. Increasing the shear rate leads to a reduction of viscosity. The viscosity of composites with flaky powder decreases at the fastest rate. For spherical powder, the viscosity reduction rate is slower and for polystyrenes - the slowest. Slightly higher viscosity values (for the same shear rates) were obtained for general purpose polystyrene and the composites in which it served as the matrix. In composites with flaky powder, the reduction in viscosity is greater if the powder content is higher. For composites with spherical powder, an increase of the shear rate results in constant reduction of their viscosity. The viscosity of composites (with a constant content of fractional powders) decreases along with an increase of the size of its particles. An attempt was also made to explain the phenomenon of the faster reduction of viscosity of composites with flaky powder compared to composites with spherical powder through proposing a model describing the emergence of easy-slip surface. In addition, as the temperatures of the injected composites increase, their viscosities decrease.
PL
Istotnym zagadnieniem w przypadku funkcjonalnych kompozytów polimerowych jest ich lepkość. Zależy ona od rodzaju polimeru stanowiącego jego osnowę, zawartości proszku wprowadzonego do polimeru, kształtu i wielkości cząstek proszku oraz parametrów wtryskiwania. Proszek nadaje kompozytowi pożądane cechy, których polimer nie posiada. Powoduje jednak zwiększenie lepkości kompozytu. Do przeprowadzenia badań wytypowano proszki o cząstkach wyraźnie różniących się kształtem. Były to cząstki płatkowe i kuliste. Funkcjonalnie są to proszki o cechach magnetycznie twardych, wytwarzane ze stopu Nd-Fe-B. Na osnowę kompozytów wytypowano polistyren w dwóch odmianach; wysokoudarowy (HIPS) i niskoudarowy (PS). W pracy stosowano napełnienia proszkami w ilości od 40 do 54% dla proszku o cząstkach płatkowych i od 40 do 64% dla proszku o cząstkach kulistych. Z otrzymanych wyników badań można wnioskować, że największą lepkość osiągają polistyreny oraz kompozyty przy tzw. zerowej szybkości ścinania. Zwiększanie szybkości ścinania powoduje zmniejszanie się lepkości. Jest ono największe dla kompozytów zawierających proszek o cząstkach płatkowych, mniejsze dla kompozytów z proszkiem o cząstkach kulistych, a najmniejsze dla polistyrenów. Nieco wyższe wartości lepkości przy jednakowych szybkościach ścinania uzyskano dla kompozytów na osnowie z polistyrenu niskoudarowego. Wzrost zawartości proszków w kompozytach prowadzi do zwiększania ich lepkości. Dla szybkości ścinania największej, jaką zastosowano, znacznie większą lepkością charakteryzowały się kompozyty z proszkiem o cząstkach kulistych niż z proszkiem o cząstkach płatkowych. Stosowanie coraz większych cząstek proszków, przy stałej wielkości napełnienia, powoduje, że kompozyty osiągają coraz mniejszą lepkość w całym zakresie zmienności szybkości ścinania. Również dla coraz wyższych temperatur obserwuje się zmniejszanie lepkości kompozytów. Podjęto również próbę wyjaśnienia zjawiska szybszego zmniejszania się lepkości kompozytów z proszkiem płatkowym w stosunku do kompozytów z proszkiem kulistym, a tym bardziej polistyrenów poprzez zaproponowanie modelu opisującego sposób tworzenia się powierzchni łatwego poślizgu mających znaczący wpływ na te zmiany.
11
PL
Badano materiały kompozytowe na osnowie Al+20Si+3Cu+1Mg umocnione przez cząstki ceramiczne Al2O3, SiC i Si3N4 w ilości 5%. Materiały wytworzono metodą metalurgii proszków stosując wyciskanie na gorąco. Kompozyty i ich osnowy poddano obróbce elektroerozyjnej WEDM przy dwóch skrajnych wartościach energii wyładowań. Stwierdzono, że w warstwie wierzchniej (WW) materiałów po obróbce występuje charakterystyczna przetopiona strefa o grubości od 8 do 12 mikrometrów i dużej twardości w stosunku do rdzenia materiału z licznymi porami i mikropęknięciami. Próby tribologiczne na stanowisku pin-on-disc w warunkach tarcia technicznie suchego wykazały, że w początkowym okresie tarcia występuje intensywne zużywanie materiałów spowodowane stosunkowo łatwym usuwaniem WW o zmienionych właściwościach. Próbki obrobione elektroerozyjnie miały mniejszą wytrzymałość zmęczeniową niż próbki obrobione tradycyjnie np. szlifowane.
EN
The study deals with the problems of composite materials with the Al+20%Si+3%Cu+1%Mg matrix reinforced with 5% of Al2O3, SiC or Si3N4 particles. The composites were manufactured by powder metallurgy using hot extrusion. The WEDM machining of composites and their matrix was conducted at two different energies of single discharges. It has been noticed, that upper layer (WW) of materials contains characteristic remelted zone with thickness of 6 to12 μm with high hardness when compared to the core and with many pores and micro cracks. Tribological tests on pin-on-disc stand at dry friction conditions shown that at the beginning period of the friction the material wear is very intensive. It is caused by relatively easy removing of the WW with changed by WEDM properties. Fatigue strength of the samples machined by WEDM is lower than fatigue strength of the samples machined traditionally, for example by grinding.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań struktury stereometrycznej po obróbce elektroerozyjnej (WEDM) osnowy z Al20Si1Mg i na jej bazie utworzonych kompozytów umacnianych cząstkami ceramicznymi Al2O3, SiC lub Si3N4 o zawartości 5% objętościowo. Osnowa i kompozyty wytworzone były metodami metalurgii proszkowej P/M i obrabiane WEDM przy dwóch nastawach: E2 i E7. Przedstawiono stereometryczne obrazy powierzchni próbek po WEDM oraz liniowe wykresy chropowatości. Uzyskane wyniki liczbowe szeregu parametrów, charakteryzujących stereometrię powierzchni obrobionej, pozwoliły na sformułowanie szeregu wniosków i spostrzeżeń dotyczących odmienności tej struktury w stosunku do struktur powstających po obróbce WEDM metali i ich stopów.
EN
The results of investigation into surface texture after the WEDM process have been presented for the composites on a matrix Al20Si1Mg and reinforced by 5% volume of ceramic particles Al2O3, SiC or Si3N4. The matrix and the composites have been developed by powder metallurgy technology and they were subjected to the WEDM process for two technological regime settings E2 and E7. Stereometric images of the obtained sample surface as well as roughness profiles have been presented. The obtained digital results for a range of parameters featuring machined surface stereometry made it possible to draw numerous conclusions as to the difference of such structure compared to other structure formed after the WEDM process for other metals and their alloys.
PL
Przedstawiono wyniki badań przygotowania termoplastycznych kompozycji (mas) złożonych ze specjalnego lepiszcza i drobnoziarnistych proszków metalowych. Zaprezentowano również badania reologiczne tak przygotowanych materiałów. Wytwarzane są z nich mikroelementy o wymiarach wyrażonych w dziesiątkach lub setnych mikrometrów dla potrzeb mikrourządzeń lub mikrosystemów. W badaniach zastosowano proszki żelaza i stali kwasoodpornej o ziarnistości 1, 4 i 16 μm. Składnikami lepiszcza były: wosk, polietylen i parafina. Proszki z lepiszczem mieszano w mieszalniku typu 2Z w temperaturze 125°C. W trakcie mieszania rejestrowany był moment mieszania. Pomiar prowadzono do ujednorodnienia się masy. Na podstawie wyników określano maksymalne napełnienie kompozycji proszkiem. Przygotowano masy z napełnieniem proszkami Vp od 45 do 65% obj. Badania lepkości kompozycji przeprowadzono na reometrze obrotowym ARES z głowicą pomiarową w układzie płytka-płytka przy stałej szybkości ścinania i temperaturze 100¸140°C. Wykazano, że wraz ze wzrostem napełnienia Vp rośnie moment mieszania oraz lepkość mas. Największą lepkość i moment mieszania uzyskano dla proszków o najmniejszej ziarnistości 1 μm. Wykazano, że wraz ze wzrostem temperatury maleje lepkość kompozycji. Podjęto próbę powiązania lepkości z przebiegiem napełniania mikrokanałów w formie podczas wtryskiwania. Przeprowadzono próby dla wybranego mikrokanału o przekroju 0,077 mm2. Wykazano, że ze zmniejszeniem lepkości zdecydowanie rośnie długość drogi wpływania masy do mikrokanałów.
EN
This paper presents the results of investigation on the preparation of thermoplastic composition (mass) made of a special binder and fine-grained metal powders. Rheological tests of these materials is also presented. Such compositions are used to manufacture micro parts with dimensions in the tens or hundreds micrometers range for micro systems and micro devices. In this study iron and stainless steel powders with a granularity of 1, 4 and 16 μm were used. Components of the binders were wax, polyethylene and paraffin. Powders with binder were mixed in a blender-type 2Z at 125°C. During the mixing torque of mixing was recorded. The measurement of the torque was carried out up-to homogenisation of the masses. Based on the results maximum powders loading Vp of compositions was determined. During the tests loading of compositions by powders was in the range of 45 to 65% vol. The investigation of compositions viscosity were carried out on ARES rheometer with the measuring head arrangement in plate - plate system at constant shear rate and temperature of 100-140°C. The study has shown that with increasing filling Vp increases the mixing torque and viscosity of the masses. The largest viscosity and mixing torque were obtained for the smallest grain powders of 1 μm. Moreover with increasing temperature decreases the viscosity of the composition. The authors attempted to find out how the viscosity affected the micro channel filling by the masses during injection. The test were carried out for selected micro channel with 0.077 mm2 cross-section. It was found that the reduction of viscosity strongly increases the length of the micro channel filling.
PL
Kompozyty funkcjonalne są to materiały składające się z co najmniej dwóch składników. W przypadku kompozytów polimerowych osnowę stanowi polimer termoplastyczny, termoutwardzalny lub chemoutwardzalny. Faza funkcjonalna nadaje kompozytowi określone właściwości mechaniczne, cieplne, elektryczne, magnetyczne lub inne wymagane przez projektanta. Faza ta występuje najczęściej w postaci włókien lub proszków o różnym kształcie cząstek. Prezentowana praca dotyczy wybranej grupy kompozytów funkcjonalnych zwanych dielektromagnesami bądź magnesami wiązanymi. Na osnowę zastosowano polistyren będący polimerem termoplastycznym, zaś fazę funkcjonalną stanowi proszek stopowy Nd-Fe-B o własnościach magnetycznie twardych równomiernie rozprowadzony w osnowie. W pracy stosowano proszek o płatkowym i kulistym kształcie cząstek. Kompozyty zawierały objętościowo 48% proszków. Jako metodę formowania kształtek przyjęto wtryskiwanie na wtryskarce do tworzyw sztucznych. Wytwarzano kształtki w postaci prostopadłościennej belki o wymiarach 10x4x40 mm i walca o wymiarach [phi] 10x4 mm. Zasadniczym celem pracy było badanie przebiegu formowania kształtek podczas napełniania komory formy wtryskowej materiałem kompozytowym. Do analizy zastosowano metodę krokową polegającą na wykonaniu serii próbek wtryskiwanych z coraz większych porcji materiału kompozytowego. W ten sposób uzyskano kształtki obrazujące kolejne etapy formowania kształtki finalnej. Próby prowadzono przy ustalonych parametrach wtryskiwania: Tw = 200°C i pw = 110 MPa. Wykazano, że sposób formowania kształtek podczas wtryskiwania kompozytów zawierających znaczne ilości proszku metalowego jest odmienny w stosunku do formowania wyprasek z polimerów niezawierających fazy funkcjonalnej. Ta odmienność wynika ze znacznie większej lepkości kompozytu niż polimeru. W trakcie wtryskiwania polimeru tworzy się front materiału przesuwający się zgodnie z kierunkiem wtryskiwania. Podczas wtryskiwania kompozytu do komory formy materiał wpływa w postaci pręta o przekroju poprzecznym kanału doprowadzającego. Otrzymane próbki poddano badaniom metalograficznym. Wykonano zgłady metalograficzne fragmentów wyprasek otrzymanych w kolejnych fazach wtryskiwania oraz wyprasek finalnych. Strukturę kształtek określano, wykorzystując komputerową analizę obrazu. Do jej przeprowadzenia zastosowano specjalistyczny program komputerowy MetIlo 9.0b. Wyniki analizy przedstawiono w postaci obrazów zgładów metalograficznych oraz tak zwanych map strukturalnych. Mapy strukturalne przedstawiają lokalną koncentrację proszków na wydzielonych elementarnych fragmentach powierzchni przekrojów wyprasek. Wykazano, że w trakcie wtryskiwania i w gotowej wyprasce cząstki układają się w miarę równomiernie, zaś płatki przyjmują kierunki przypadkowe. Tak więc, możliwe jest wytwarzanie metodą wtryskiwania wyprasek o właściwościach izotropowych.
EN
Functional composites are materials consisting of at least two components. In the case of polymer composites it matrix is made of thermoplastic or thermosetting polymers. Functional phase gives defined mechanical, thermal, electrical, magnetic or other properties required by the designer. This phase is usually in the form of fibers or powders with different particle shape. The presented work concerns a selected group of functional composites called of dielectromagnets or bonded magnets. Thermoplastic polymer - polystyrene as the matrix material and alloy Nd-Fe-B powder with hard magnetic properties as the functional phase uniformly distributed in the matrix were used. Powder had a flaky or spherical shape. Composite material consisted of 48% powder by volume. As a method of sample forming, injection on injection molding machine, traditionally using for plastics, was applied. The sample was manufactured in the form of rectangular bars with dimensions of 10x4x40 mm and a cylinder with dimensions of [phi] 10x4 mm. The primary purpose of the study was investigating of the course of sample formation during form cavity filling by composite material. For the analysis stepwise method was used. Series of samples were injected with increasing doses of the composite material in the following steps. In this way the obtained samples showing the successive stages of the forming. Trials were conducted at fixed injection parameters: Tw = 200°C and pw = 110 MPa. It was shown that the way of sample shaping during injection molding from composites containing large quantities of metal powder is different in relation to the formation of polymer samples that not contain functional phase. This difference is due to a much higher viscosity of composite than the polymer. During injection of the polymer a front of the material is formed and is moving in the direction of injection. During the injection of the composite, material flow into the form chamber in the form of rod with cross-section similar to the cross-section of the channel gate. Obtained samples were tested in metallographic way. Microstructures of the samples obtained in successive phases of injection molding and finished samples were prepared. Structure of the samples were determined using the computer image analysis based on a specialized computer program MetIlo 9.0b. The results of the analysis were presented in the form of images of metallographic structures and so-called structural maps. Structural maps represent the local concentration of the powders on separated small parts of the surface sections of the samples. It was shown that, during injection molding and in the finished sample particles are arranged as evenly and the flakes take random directions. Thus, it is possible to manufacture by injection parts with isotropic properties.
15
Content available remote Composite substitutes for lead
EN
In the work, research has been taken up on the problem of lead elimination from presently very popular technical applications, through elaboration of its substitutes. It is a problem of utmost importance given the harmful impact of lead on living organisms and the international regulations in force setting out approaching deadlines for total elimination of lead use. Lead has been included in the group of the most toxic substances. Very promising group of materials in the works on an environmentally-friendly substitute for lead pertains to materials of composite structure. One important component of such a composite is a powder having high density, for instance, made of tungsten or its alloys, or tungsten carbides. The second component is composite matrix, most frequently a polymer. The appropriate material selection of composite components, and particularly the proportion of both the components, enables the attainment the assumed density of composites, varying over a wide range. The work pertains to elaboration of technology of the materials having a composite structure, containing powder of so called heavy alloy (WHA) having a content of 93%W+5%Ni+2%Fe and polymer or metal matrix. This kind of heavy alloy is traditionally used to manufacture projectile cores. The powder is produced from chips using the impact method. Its price is more than three times lower than that of the tungsten powder, or the original powder of heavy alloy. The basic task was solved in two variants, using as a matrix: Epidian type thermosetting resin and metallic bonding - tin. Two different manufacturing processes of the composites was proposed. In the first, composite granulate was pressed in the die at pressure of 50-600 MPa and its polymeric matrix was hardened at temperature of 180°C. In the second process, mixture of WHA and tin powders was pressed in the die at pressure of 600 MPa and next compacts was sintered at 280°C. For each of the variants tests were conducted on the influence of powder content and matrix, as well as of the influence of forming conditions on density of attained composites and their selected mechanical properties. It has been proven, that there exists a possibility of such selection of material content and of such a manufacturing process, as to attain the densities of composites matching the density of lead - 11.3 Mg/m3. The results of metallographic tests of attained composites were presented. Additionally and F-Rockwell hardness of the composites were established.
PL
Podjęto próbę opracowania materiału umożliwiającego wyeliminowanie ołowiu z wielu powszechnych zastosowań - jako jego substytutu. Jest to szczególnie ważny problem, biorąc pod uwagę szkodliwy wpływ ołowiu na żywe organizmy i wprowadzane obecnie międzynarodowe umowy dotyczące całkowitego wyeliminowania ołowiu w najbliższych latach. Ołów został zaliczony do grupy najbardziej toksycznych substancji. Obiecującą grupą materiałów w badaniach nad opracowaniem przyjaznych środowisku zamienników ołowiu są materiały o strukturze kompozytowej. W takich kompozytach ważnym komponentem jest proszek o dużej gęstości, np. z wolframu lub jego stopu albo węglika wolframu. Drugim komponentem jest osnowa, najczęściej polimerowa. Właściwy dobór materiału obu komponentów, a szczególnie ich proporcji umożliwia uzyskanie wymaganej gęstości kompozytu w szerokim zakresie. Praca dotyczy opracowania technologii materiałów o budowie kompozytowej, złożonych z proszku tak zwanego stopu ciężkiego (WHA) o składzie: 93%W+5%Ni+2%Fe i polimerowej lub metalowej osnowy. Ten rodzaj stopu ciężkiego jest tradycyjnie używany w produkcji rdzeni pocisków. Proszek tego stopu jest wytwarzany z odpadów i wiórów metodą dynamicznego kruszenia. Jego cena jest trzykrotnie mniejsza niż proszku wolframu albo oryginalnego stopu. Do badań wytypowano dwa rodzaje materiałów osnowy: termoutwardzalną żywicę typu Epidian i proszek cyny. Zaproponowano dwa odmienne procesy wytwarzania kompozytów. W pierwszym prasowano kompozytowy granulat w matrycy przy ciśnieniu 50-600 MPa, a następnie utwardzano jego osnowę w temperaturze 180°C. W drugim prasowano mieszaninę proszków WHA i cyny przy ciśnieniu 600 MPa, a następnie spiekano w temperaturze 280°C. Określono wpływ zawartości proszku stopu ciężkiego i zawartości osnowy, a także wpływ warunków formowania na gęstość uzyskanych kompozytów i wybrane właściwości mechaniczne. Wykazano, że przez racjonalny dobór składu kompozytów i parametrów procesu wytwarzania możliwe jest uzyskanie gęstości takich materiałów równej gęstości ołowiu, tj. 11,3 Mg/m3. Przedstawiono strukturę uzyskanych kompozytów i wykazano, że posiadają one jednorodną budowę. Ponadto podano zależność twardości kompozytów od ich składu.
PL
Artykuł dotyczy problemów jakości powierzchni mikroelementów otrzymywanych przez formowanie wtryskowe proszków. Do wytwarzania mikroelementów zastosowano proszki żelaza i stali kwasoodpornej. Przedstawiono wpływy ziarnistości proszków i napełnienia masy proszkiem na chropowatość powierzchni oraz wpływ rodzaju materiału na skurcz elementów po spiekaniu.
EN
This article presents the problems of surface microelements obtained by powder injection moulding. Iron powders and stainless steel powders for the manufacture of microelements were used. The influence of powder granularity and powder volume fraction in the mass on surface roughness and sintering shrinkage is also presented in this paper.
PL
Przedstawiono wyniki badań lepkości termoplastycznych kompozycji (mas) złożonych ze specjalnego lepiszcza i drobno-ziarnistych proszków metalowych. Takie materiały są stosowane w procesie wytwarzania mikroelementów o rozmiarach wyrażanych w dziesiątkach lub setkach mikrometrów dla potrzeb mikrourządzeń lub mikrosystemów. W badaniach zastosowano proszki żelaza i stali kwasoodpornej o ziarnistości 1, 4 i 16 žm. Składnikiem lepiszcza były: wosk, polietylen i parafina. Proszki mieszano z lepiszczem w mieszalniku typu 2Z w temperaturze 125°C przez 1 godzinę. Uzyskiwano jednorodne masy, które później granulowano. Masy zawierały następujące wypełnienie proszkami: Vp = 45, 50, 55 i 60% obj. Badania lepkości mas przeprowadzono na reometrze obrotowym ARES z głowicą pomiarową w układzie płytka-płytka przy szybkości ścinania [gamma] do 100 s-1 i temperaturze 80-100°C. Wykazano, że lepkość lepiszcza i mas zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury i szybkości ścinania. Znaczący wpływ na lepkość mas wywiera także stopień napełnienia Vp oraz ziarnistość proszków. Lepkość mas zdecydowanie przewyższa lepkość lepiszcza i rośnie wraz ze wzrostem Vp. Stwierdzono także, że największą lepkość miały masy z najdrobniejszym proszkiem, tj. o ziarnistości 1 žm. Podjęto próbę powiązania lepkości mas z przebiegiem napełniania mikrokanałów w formie podczas wtryskiwania. Przeprowadzono próby dla wybranego mikrokanału o przekroju 0,21 mm2. Wykazano, że wraz ze zmniejszeniem lepkości masy rośnie zdecydowanie długość drogi wpływania masy do mikrokanałów.
EN
Micro injection moulding process allows to manufacture very small elements (micro parts) with dimensions in the tens or hundreds micrometers range. In this process very fine powders are mixed with special, complex binder featuring thermoplastic properties. Obtained mass (feedstock for injection) is injected to the cavity of the micro mould. Next the binder is removed and shapes undergo sintering. Selected problems related to micro injection are presented in this paper - how composition and filling powder affect feedstock viscosity and, consequently, feedstock behaviour during injection. Iron and stainless steel powders with granularity of 1.4 and 16 žm were used in this study. The complex binder system was based on paraffin, wax and polyethylene. Powder-binder feedstock was prepared in 2Z type mixer at temperature of 125°C during 1 hour Volume fraction of powder in the feedstock Vp was 45, 50, 55 and 60% vol. The investigations of feedstock viscosity were carried out using the ARES rheometer, Rheometric Scientific, at the following values of the measurement parameters: the diameter of plates 25 mm, thickness between plates 1.5 mm, shear rate [gamma] up to 100 s-1.and temperature 80-100°C. The study has shown that binder viscosity depends on shear rate and temperature range. The higher the temperature and shear rate were, the lower was binder viscosity. Similar dependence was obtained for all the feedstocks tested. The study has revealed the nonnewtonian characteristics of these materials. It is worth to note that volume fraction of the powder Vp in the feedstock and powder granularity also affect viscosity. The feedstock viscosity was much higher then the binder viscosity and increased with the in-crease of Vp. The smaller the metal powder particles were, the higher was the feedstock viscosity. The highest viscosity value was obtained for 1 žm powder. The authors attempted to find out how the viscosity affected the micro channel filling by feeds-tock. For this purpose special testing form with micro channels was designed. The test was carried out for micro channel with 0.21 mm2 cross-selection. It was found that the length of micro channel filling i.e. the distance on which the feedstock flowed into the micro channel, was inversely proportional to the feedstock viscosity.
18
Content available Powder injection moulding of micro parts
EN
This paper presents and discusses individual phases of forming micro parts using the injection moulding method. Tests involving the preparing of feedstock for the process of injection micro moulding were conducted. The rheological properties for binder-powder compositions were also defined. Tests were conducted for 316L stainless steel and iron metal powders and Al2O3 ceramics with granularity ranging from 0.135 žm to 16 žm. Binders consisted of polyethylene, paraffin and wax. Technological parameters of the process of injection micro moulding are presented, including the impact of individual factors on the filling of the mould cavities. Moreover, results of tests with respect to the shrinking of the micro parts as well as of the structure of the material following sintering are presented.
PL
Przedstawiono oryginalną metodę oceny przebiegu napełniania mikrokanałów, ważnego problemu przy formowaniu wtryskowym mikroelementów z proszków metali. W takim procesie wtryskiwaniu poddawana jest masa złożona z mikroproszku i specjalnego, wieloskładnikowego, termoplastycznego lepiszcza. Potem lepiszcze jest usuwane a kształtka spiekana. Do badań zastosowano specjalną wkładkę formującą z wieloma mikrokanałami o szerokości od 50 do 500 mim. Badano masy z proszkiem żelaza o ziarnistości 1 i 4 mim i z lepiszczem złożonym z polietylenu, wosku i parafiny. Wykazano, że najważniejszym parametrem decydującym o przebiegu napełniania mikrokanałów jest temperatura formy i dla badanych mas powinna przekraczać 70 stopni Celsjusza. Im większy jest stopień napełnienia masy proszkiem Vp i im drobniejsze są cząstki proszku, tym trudniej przebiega wpływanie masy do mikrokanałów. Ma to ścisły związek ze wzrostem lepkości masy.
EN
Micro metal injection moulding (miMIM) is the process which allows to manufacture very small elements (micro parts) with dimensions below 1mm in large - scale production cycle, complex shape, wide range of materials and in economic way. In miMIM very fine powders are mixed with special, complex binder with thermoplastic properties. Obtained mass (feedstock for injection) is injected to the micro mould. Next the binder is removed and shapes undergo sintering. Selected problems of micro injection moulding of micro parts is presented in this paper. It deals with first step of the micro forming process. The metal powder used in this study was carbonyl iron powder with particles of 1 and 4 mim. The binder system was based on wax, polyethylene and paraffin. Powder / binder feedstock was prepared in 2Z type mixer with heating system at temperature of 125 degrees of Celsius in 1 hour. Volume fraction of powder in the feedstock Vp was 50 and 60 %. Rheological properties of the feedstock was determined on cylinder - cylinder type rheometer in the function of shear rate and temperature. For the purpose of micro injection, special micro form was designed. Micro form was equipped in heating - cooling system and insert having 6 micro channel with cross - section ranged from 2 to 210 mim2. The following injection parameters were used: feedstock temperature of 115 degrees of Celsius, pressure of 60 MPa and mould temperature of 25 to 80 degrees of Celsius. The way of channel feeling i.e. the distance L on which the feedstock flow - in to the channel was taken as the indicator of feedstock behaviour during injection. The research has shown that the principal parameter influenced on distance L is temperature of the mould T/f. The higher is T/f, the longer is L. It is worth to note that characteristic threshold value of temperature above witch feeling of channel is possible occurs. For the feedstock tested it was above 70 degrees of Celsius. The following conclusion which may be drown from the presented research is that the higher is volume fraction of the powder in the feedstock and the smaller is the micro powder the more difficult is micro channel feeling. It has strong connection with higher viscosity of the feedstock.
PL
Przedstawiono wpływ kształtu cząstek i ilości proszku o właściwościach magnetycznych w kompozytach termoplastycznych oraz parametrów ich wtryskiwania na maksymalną energię magnetyczną (BH)max. Fazę magnetyczną w postaci proszków Nd-Fe-B o płatkowym i kulistym kształcie ziaren równomiernie rozprowadzono w polimerowej osnowie. Przygotowano kompozyty o zawartościach proszku płatkowego od 40 do 54%, a dla proszku kulistego do 64%. Po zastosowaniu wyższych Vp niż podane kompozyty nie poddawały się wtryskiwaniu. Osnową kompozytów był wysokoudarowy polistyren. Wyniki badań przedstawiono w formie graficznej oraz w postaci zależności matematycznych maksymalnej energii magnetycznej od wielkości napełnienia kompozytów proszkami magnetycznymi. Przeprowadzone badania wykazały istotny wpływ kształtu cząstek i ilości proszku magnetycznego wprowadzonego do kompozytu na maksymalną gęstość energii magnetycznej. Nie stwierdzono znacznego wpływu parametrów wtryskiwania na wartość energii magnetycznej wytworzonych materiałów.
EN
One of the production methods of dielektromagnets is injection moulding. This technology applied was in presented paper. Special moulded samples were prepared for analysis of maximum energy product, (BH)max. Samples with composite structure contained thermoplastic polymer and hardmagnetics powders. The flaky and spheroidal powder made from magnetic isotropic alloy Nd-Fe-B (Magnequench International USA) were used. As polymer matrix, the high impact polystyrene (DWORY S.A.) was used. Composites were made by the solvent method using toluene. Variable filling ratio of the flaky (40÷54%) and spheroidal (40÷64%) powder was used. Modernized injection moulding machine Arburg C4/b were apply to manufacture of samples. The temperature of feedstock during injection was 160, 200 and 240°C. The pressure of injection was 80, 110 and 140 MPa. The commercial flaky and spheroidal powders are shown. The influence of flaky and spheroidal powders content on maximum energy product of injection moulded dielectromagnets in constant temperature (200°C) and constant pressure (110 MPa) is shown. It was stated that the higher filling ratio (Vp) of the composites by the powder the higher (BH)max and the better are dielectromagnets. For the same value of Vp, composites filled by flaky powder have higher (BH)max. It was coused by better properties of flaky powder. But using spheroidal powder higher filling content Vp is possible, so magnetic properties may be compare to properties reached at maximum Vp for flaky powder. The influence the filling ratio with both kind of powder used for preparing the feedstocks on (BH)max of injection moulded dielectromagnets at constant pressure of 110 MPa and temperature of 160, 200 and 240°C were shown. The investigation results of influence the volume fraction of magnetic powder in composites with both kind of powder on (BH)max injection in constant temperature of 200°C and pressure of 80, 110 and 140 MPa were presented. The analysis of the received results showed, that the significant influence on the (BH)max had the kind of the powder used for prepared samples. The influence of the injection moulding parameters on (BH)max received dielectromagnets are limited.
first rewind previous Strona / 3 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.