W celu otrzymania wysokojakościowego kompozytu aluminiowego, uzbrojonego znaczną ilością popiołów lotnych, zaproponowano zastosowanie niekonwencjonalnej techniki metalurgii proszków, w której proces spiekania zastąpiono procesem przeróbki plastycznej na gorąco z udziałem wysokiego ciśnienia hydrostatycznego. W warunkach laboratoryjnych do pełnej konsolidacji strukturalnej materiału proszkowego zastosowano najpierw wysokociśnieniowe prasowanie na zimno (3000 MPa), a następnie specjalną metodę ściskania plastycznego sprasowanych proszków na gorąco wewnątrz grubościennego pierścienia wykonanego z duraluminium. Tym sposobem otrzymano kompozyt bez porów wewnętrznych i o maksymalnej gęstości. Na podstawie obliczeń przeprowadzonych z wykorzystaniem danych doświadczalnych stwierdzono, że w celu otrzymania wysokojakościowego kompozytu ALFA-30 (30 % obj. popiołów lotnych) należy po prasowaniu na zimno zastosować proces przeróbki plastycznej na gorąco, który w temperaturze odkształcenia 450 °C i 50 % odkształceniu względnym zapewnia osiągnięcie ciśnienia hydrostatycznego wyższego od 400 MPa. Wykazano, że kompozyt otrzymany zaproponowaną technologią odznacza się znacznymi własnościami plastycznymi i może być kształtowany na zimno, zwłaszcza za pomocą procesów zapewniających podwyższone ciśnienie hydrostatyczne. Stan odkształcenia i naprężenia, występujący we wszystkich badanych procesach przeróbki plastycznej na gorąco i zimno, przedstawiono graficznie za pomocą gwiazd Pełczyńskiego.
EN
In order to obtain high-quality aluminium composite strengthened with considerable amount of fly ashes a nonconventional powder metallurgy technique has been proposed, where the sintering process is replaced by hot plastic working process under high hydrostatic pressure. To ensure full structural consolidation of the powder material in laboratory conditions, the high-pressure (3000 MPa) cold pressing was initially used, which was followed by hot plastic compression of the powders in a thick-walled ring from duralumin, performed by a special method. This enabled preparation of a composite material without internal pores and of high density. Based on the calculations performed with the use of experimental data it was found that the high-quality composite ALFA-30 (30 vol. % of fly ashes) can be obtained if the cold process of pressing is followed by hot plastic working so that at the deformation temperature of 450 °C and at the true strain of 50 % it is possible to reach hydrostatic pressure over 400 MPa. It was also found that the composite material obtained by this technology exhibits good plastic properties and can be cold worked, particularly by means of the processes ensuring elevated hydrostatic pressure. The stress and strain conditions observed during all investigated processes of cold and hold treatment have been illustrated graphically using Pelczynski stars.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The results of experimental investigations of the CEC processes, performed on a new special hydraulic press with control back-pressure, are presented for the first time. Due this very advantageous conditions of plastic deformation very interesting and unique experimental results, enabling accurate determination of the directions of shear bands formation were obtained. It has been observed that after very large plastic deformation of the solution heat-treated 6082 alloy, taking squares in the presence of high hydrostatic pressure, he the surface of the deformed samples an easily noticed relief is formed, resulting from the formation of numerous intersecting shear bands. It has been found that under conditions of hydrodynamic lubrication, all shear bands are formed at the angle of 45° this the extrusion direction and their intersection occurs at the angle of 90°. Such mechanism of shear bands formation allowed determining the true state of strain and stress, occurring in the deformation zone of the CEC processes.
PL
W niniejszej pracy po raz pierwszy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesów cyklicznego wyciskania (CWS) przeprowadzonych na nowej, specjalnej prasie hydraulicznej z kontrolowanym przeciwciśnieniem. Dzięki zapewnieniu bardzo korzystnych warunków odkształcania plastycznego uzyskano interesujące i unikalne wyniki badań eksperymentalnych, pozwalające na wyraźne ujawnienie kierunków tworzenia pasm ścinania. Mianowicie stwierdzono, że po bardzo dużych odkształceniach plastycznych przesyconego stopu 6082, realizowanych w obecności wysokiego ciśnienia hydrostatycznego, na powierzchni odkształconych próbek powstaje łatwo zauważalny relief pochodzący od tworzenia się licznych, wzajemnie przecinających się pasm ścinania. Stwierdzono, że w przypadku zastosowania bardzo dobrych warunków smarowania narzędzi, wszystkie pasma ścinania tworzą się pod kątem 45° do kierunku wyciskania, a ich wzajemne przecinanie zachodzi pod kątem 90°. Taki mechanizm tworzenia pasm ścinania pozwolił na określenie rzeczywistego stanu odkształcenia i naprężenia, wystepującego w kotlinie odkształcenia procesów CEC.
Przedstawiono sposób określenia optymalnych wartości przeciwnacisków, niezbędnych do mikroprocesorowego sterowania prasą podczas realizacji procesów Cyklicznego Wyciskania Spęczającego (CWS). W tym celu przeprowadzono różne symulacje plastycznego płynięcia oparte na metodzie elementów skończonych. Symulacje te zostały wykonane za pomocą programu DEFORM-2. Modelowano procesy, w których duże odkształcania plastyczne aluminium technicznej czystości osiągano oryginalnym sposobem, mianowicie wyciskaniem współbieżnym połączonym z promieniowym, powodującym zmianę średnicy z 10 na 8,5 mm i jednocześnie z 8,5 na 10 mm. Stwierdzono, że przy prawidłowo dobranych wartościach przeciwnacisków nie dochodzi do pojawienia się rozciągających naprężeń obwodowych za matrycą, gdzie występuje wyciskanie promieniowe i warunki odkształcania są z tego powodu najniebezpieczniejsze. Stwierdzono również, że w miarę rosnącego umocnienia metalu wartości przeciwnacisków powinny ulegać stopniowemu zwiększaniu, by w ten sposób zapewnić w kotlinie odkształcenia odpowiedni poziom ciśnienia hydrostatycznego we wszystkich etapach procesu. Na podstawie danych uzyskanych z symulacji numerycznych procesów CWS, skonstruowano specjalny wykres, ułatwiający prawidłowy dobór przeciwnacisków.
EN
A method for determination of the optimal values of counterforce, necessary for microprocessor-based control of a press during processes of cyclic extrusion compression (CEC), has been presented. For that purpose various simulations of a metal flow have been carried out based on the finite element method. The simulations were performed using the DEFORM-2 software. The processes were modelled, in which large plastic deformation of technically pure aluminium is achieved by an original method based on the direct and radial extrusion, resulting in the diameter change from 10 to 8.5 mm, and also from 8.5 to 10 mm. It was found that at suitably selected values of counterforce the occurrence of the tensile circumferential stresses behind the matrix, where radial extrusion takes place and, consequently, conditions of deformation are the most hazardous, was eliminated. It was also found that with the increase of work hardening the values of counterforce should gradually increase so as to ensure suitable level of hydrostatic pressure in the deformation zone during all stages of the process. Based on the data from numerical simulation of the CEC processes a special diagram has been prepared, which facilitates suitable choice of the counterforce.
Przedstawiono wyniki przemysłowych prób wyciskania wlewków ze stopów AlMgSi (6060 i 6063). Próby przeprowadzono na wlewkach, które chłodzono po homogenizacji na nowym zmodernizowanym stanowisku. Stwierdzono, że rozdrobnienie cząstek fazy Mg2Si w nowych wlewkach jest znacznie intensywniejsze niż we wlewkach otrzymywanych przed modernizacją stanowiska chłodzenia. Osiągnięto większą podatność do wyciskania i wyższe własności wytrzymałościowe wyciskanych wyrobów
EN
The results of industrial tests for extrusion billets from the AlMgSi (6060 i 6063) alloys were presented. Tests were conducted on billets, which was cooled after homogenizing treatment on new modernized station. It was found, that the fragmentation of the Mg2Si phase particles in new billets is considerably intense than in billets received before modernization of cooling station. The larger extrudability and the higher strength properties of extrusions were achieved.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Folie o różnym składzie, zawierające polilaktyd, montmorylonit (1-5%wag.), Nanofil2 (1-5%wag.) oraz poli(kaprolaktam) jako kompatybilizator poddano analizie powierzchni za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Następnie zostały one wystawione na różny czas działanie promieniowania UV (max. 254 nm). Wpływ promieniowania na właściwości warstwy wierzchniej analizowanych materiałów określono za pomocą badania kąta zwilżania przed i bezpośrednio po naświetlaniu. Na podstawie uzyskanych wartości obliczono swobodną energię powierzchniową (SEP) metodą Owensa-Wendta. Otrzymane wartości SEP wskazują na to, iż ilość i rodzaj stosowanych dodatków oraz produkty degradacji powstające podczas naświetlania mają istotny wpływ na wartość SEP.
EN
Films consisting of different quantity of polylactide, montmorillonite (1-5%wt), Nanofil2 and poly(caprolactane) as compatibilizing agent underwent surface analysis by means of Scanning Electron Microscopy. Afterwards they were exposed to UV radiation (254 nm) for a varied amount of time. The influence of radiation on surface layer properties of analyzed materials was determined by contact angle measurements before and just after exposition. Based on obtained results the surface free energy (SFE) was calculated using Owens-Wendt method. Determined values of SFE indicate that the type and quantity of used additives as well as the products of degradation formed during irradiation significantly influence SFE.
Dokonano analizy procesów wyciskania współbieżnego kształtowników pełnych i pustych pod kątem minimalizacji parametrów siłowych wyciskania. Rozważaniami objęto wszystkie czynniki wpływające na przebieg charakterystyk siłowych wyciskania. W konkluzji stwierdzono, że w przypadku, kiedy zaprojektujemy optymalną konstrukcję narzędzi oraz ustalimy najkorzystniejsze warunki temperaturowe ich pracy, wówczas jedynym parametrem decydującym o minimalizacji siły wyciskania jest temperatura wyciskania (nagrzewanie wlewków do wyciskania). Jakościowe rozważania zmierzające do określenia warunków wyciskania, przy których osiągniemy niską siłę wyciskania zostały poparte wyznaczeniem numerycznych charakterystyk siłowych wyciskania na drodze modelowania matematycznego wykorzystującego metodę elementów skończonych, dla przypadku wyciskania współbieżnego na gorąco prętów ze stopu aluminium 2017.
EN
In the work an analysis of direct extrusion of hollow and solid profiles in respect of minimalization of force parameters was made. All the factors affecting course of the force characteristics were taken into consideration. In conclusion it was stated, that in case when the optimal die design and the most favourable work temperature of the die are evaluated, the only parameter deciding on minimalization of extrusion load is heating temperature of the billet. Qualitative discussion leading to evaluating minimal extrusion load was supported by numerical modelling of the force characteristicsof extrusion in case of direct extrusion od roads from 2017 aluminium alloy
Przedstawiono analizę warunków plastycznego płynięcia metalu w różnych procesach wyciskania promieniowego. Komputerowe symulacje procesów przeprowadzono przy użyciu programu FORGE2. Analizowano płynięcie metalu przy zastosowaniu jednostronnego oraz dwustronnego procesu wyciskania. Stosowano także narzędzia o różnym kształcie. Stwierdzono, że zachowanie stateczności plastycznego płynięcia jest możliwe tylko w przypadku zastosowania wykrojów matrycowych, będących w stanie kształtować wyroby w obecności naprężeń wszechstronnie ściskających (sigma(m) < 0), czyli wówczas, gdy ściskające naprężenia osiowe i promieniowe będą przeważać nad dodatnimi naprężeniami obwodowymi.
EN
The analysis of conditions of plastic metal flow for different processes of the radial extrusion was presented in this paper. The computer simulations were carried out using the FORGE2 software. The metal flow by use of one-sided and two-sided extrusion process was analysed. Different shapes of dies were applied also. It has been found that conservation of stability conditions of plastic flow is possible only in this case when the die impressions have the capability to forming of product in hydrostatic pressure (sigma(m) < 0), that is, when the axial and radial compressive stresses are predominated over the circumferential tensile stresses.
W artykule przeanalizowano możliwości podwyższenia prędkości wypływu kształtowników wyciskanych z trudnoodkształcalnych stopów aluminium, ze szczególnym uwzględnieniem wyciskania w temperaturach bliskich temperatury topnienia. Analizując warunki temperaturowe i stan naprężenia w prześwicie matrycowym zaproponowano dwa rozwiązania umożliwiające wzrost prędkości wypływu podczas wyciskania. Rozwiązanie 1 polega na podwyższeniu własności wytrzymałościowych wyciskanych stopów w temperaturach bliskich Ts poprzez odpowiedni dodatek stopowy. Rozwiązanie 2 sprowadza się do przechłodzenia warstwy wierzchniej formowanego kształtownika na pasku kalibrującym matrycy.
EN
In the work the possibility of increasing of extrusion exit speed for hard deformable aluminium alloys is analysed, especially at temperatures close to alloy melting temperature. Based on temperature conditions and the state of stresses within the die orifice, two solution allowing for increasing the metal exit speed were proposed. The first solution is based on the increasing of strength properties of an extrusion metal at temperatures close to the melting temperature of the metal by proper alloys addition. The second one is based on cooling of the surface of the extrusion profile on the die land.
In this work the development of texture and microstructure in the range of very large deformations exerted by the CEC process were studied. The elastoplastic models were used to predict the behaviour of aluminium subjected to the reversible tensile and compressive deformations. The theoretical pole figures well fit to the experimental ones. During the CEC process the texture changes periodically leading to relatively low sample anisotropy for large degree of deformation. The evolution of microstructure was not reversible, however, some parameters (for example hardening) reached the saturation after a few cycles.
PL
W pracy przedstawiono ewolucję tekstury i mikrostruktury w zakresie bardzo dużych odkształceń wywieranych metodą cyklicznego wyciskania ściskającego (CEC). Modele elastoplastyczne zostały użyte do przewidywania zmian tekstury w próbkach aluminiowych poddanych na przemian rozciąganiu i ściskaniu. Stwierdzono dobrą zgodność doświadczalnych i modelowych figur biegunowych. Podczas procesu CWS tekstura zmienia się periodycznie, powodując niską anizotropię materiału w- zakresie bardzo dużych odkształceń. Stwierdzono, że ewolucja struktury nic była cykliczna, jednakże pewne parametry materiału (np. umocnienie plastyczne) osiągało stan nasycenia już po kilku cyklach odkształcenia metodą CWS.
Przeprowadzono badania w warunkach dużych odkształceń metodą cyklicznego wyciskania ściskającego (CWS) w zakresie odkształceń rzeczywistych fi=0,4/59,8 (1 do 67 cykli metody CWS). Badania obejmowały monokrystaliczne aluminium i miedź oraz stopy AlMg5 i AlCu4Zr. We wszystkich badanych próbkach stwierdzono silną tendencję do tworzenia struktury pasmowej. W zakresie bardzo dużych odkształceń plastycznych obserwowano intensywną przebudowę pasmowej mikrostruktury w subziarna, najpierw o kształcie rombowym, a następnie w subziarna o prawie równoosiowym kształcie. Charakterystyczną cechą nowo utworzonych subziaren, nie spotykaną w zakresie niższych odkształceń, było występowanie dużych kątów dezorientacji pomiędzy subziarnami. Udział dużych kątów dezorientacji w strukturze zmieniał się i stwierdzono, że wzrastał wraz ze wzrostem odkształcenia. Ustalono, że w stopach AlMg5 i AlCu4Zr ograniczenie procesów zdrowienia sprzyja zachowaniu nanometrycznych rozmiarów nowo utworzonych nanoziarenek. Stwarza to podstawy do wytworzenia litych metalicznych materiałów nanokrystalicznych poprzez wywieranie niekonwencjonalnie dużych odkształceń plastycznych.
EN
The investigations included pure Al and Cu single crystals, AlMg5 alloy and AlCu4Zr alloy. The materials were deformed by the cyclic extrusion compression method (CEC) within the range of true strains phi=0,4/59,8 (1 to 67 deformation cycles by the CEC method). In all examined materials a strong tendency to form banded structure was observed. Within the range of very large plastic strains there was observed intensive rebuilding of the banded microstructure into subgrains, at first of rhombic shape, and next into equiaxial subgrains. A characteristic feature of the newly formed subgrains, not encountered in the range of conventional deformations, was the occurrence of large misorientation angles between the newly formed subgrains. The proportion of large misorientation angles in the microstructure varied, and it increased with increasing deformation. Reduction of the recovery process in AlMg5 and AlCuZr alloys preserved the growth of the newly formed nanograins, favoring the retaining of the nanometric dimensions. This results show that there is the effective possibility of production of metallic nanomaterials by exerting of very large nonconventional plastic strains.
Przedstawiono badania nad odkształcalnością kompozytu otrzymanego metodą prasowania na zimno proszku aluminiowego zmieszanego z 30 % objętością popiołów lotnych. Sprasowany kompozyt ma niekorzystną strukturę. Cechuje się znaczną porowatością i niskimi siłami spójności pomiędzy cząstkami aluminium, stykającymi się ze sobą. Z tego względu taki materiał kompozytowy jest bardzo kruchy. Uplastycznienie kruchych materiałów jest możliwe przede wszystkim przy zastosowaniu specjalnych procesów odkształcania plastycznego na gorąco, które odznaczają się wysokim ciśnieniem hydrostatycznym. W celu uzyskania wysokojakościowego kompozytu zamiast spiekania zastosowano niekonwencjonalny proces, polegający na ściskaniu kompozytu umieszczonego we wnętrzu grubościennego pierścienia, wykonanego z duraluminium. Specjalny, wyjściowy zestaw materiałowy ściskano na prasie hydraulicznej w temperaturze 450 °C ze stopniem odkształcenia, wynoszącym 50 %. Na podstawie przeprowadzonych badań mikroskopowych stwierdzono, że przyjęty proces odkształcenia plastycznego na gorąco zapewnia bardzo korzystną strukturę kompozytu. Poza tym doświadczalnie wykazano, że dzięki utworzeniu takiej struktury możliwe jest przeprowadzenie dalszych odkształceń plastycznych, na przykład za pomocą procesów ściskania oraz walcowania na zimno.
EN
The investigations of the deformability of aluminium matrix composite were introduced in the article. This composite was obtained by cold pressing the aluminium powder mixed with 30 % volume of fly ashes. Compressed composite has the unfavourable structure. This structure characterizes considerable porosity and the low strengths of cohesion among the aluminium particles, touching with each other. From this regard such composite material is very brittle. The plasticization of brittle materials is possible first of all by the use of the special processes of a hot plastic deforming, which they are distinguish by the high hydrostatical pressure. Instead of sintering the unconventional process was applied to get high-quality composite. The composite was placed in interior the duraluminium ring, and it was compressed on a hydraulic press in temperature of 450 °C with the plastic strain degree of 50 %. On the basis of conducted microscopic investigations, it has been stated that the applied process of the plastic deformation assured the very advantageous structure of composite. Besides, it was showed experimentally that formation such structure allows on realization further plastic deformations, for example by use of the cold compression and rolling processes.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Influence of excimer laser radiation (193nm) on the oxidation degree, surface geometrical structure, wettability, and surface free energy of the surface layer of polycarbonate was studied. The oxidation degree was monitored by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) while changes in the surface geometrical structure by the atomic force microscopy (AFM). The contact angles of test liquids (water and diiodomethane) were measured with use of a goniometer, the surface free energy was calculated by the Owens-Wendt method. It was found that the nature of the physicochemical changes occurring in the polycarbonate surface layer upon laser irradiation depends mostly on the wavelength of the laser radiation, unit energy of a laser pulse, and number of the laser pulses. It was found that the ArF excimer laser is an effective tool for modification of the polycarbonate surface layer, unlike the XeCl laser the radiation energy of which is too low.
PL
Zbadano wpływ promieniowania lasera ekscymerowego (?=193nm) na stopień utlenienia warstwy wierzchniej (SL) (wartości stosunku O/C) (rys. 1-3), strukturę geometryczną powierzchni (rys. 4-9) oraz zwilżalność i swobodną energię powierzchniową poliwęglanu (PC) (rys. 10-15). Stopień utlenienia oceniano metodą spektroskopii fotoelektronowej (XPS) a strukturę geometryczną powierzchni - metodą mikroskopii sił atomowych (AFM). Wyniki pomiarów (za pomocą goniometru) kąta zwilżania PC wodą i dijodometanem stanowiły podstawę obliczeń swobodnej energii powierzchniowej, przeprowadzonych metodą Owensa-Wendta. Wykazano, że zmiany fizykochemicznych cech warstwy wierzchniej PC zachodzące pod wpływem promieniowania laserowego zależą od długości fali tego promieniowania, jednostkowej energii impulsu laserowego oraz od liczby impulsów. Stwierdzono, że laser ekscymerowy ArF jest skutecznym narzędziem modyfikowania warstwy wierzchniej poliwęglanu, w przeciwieństwie do używanego w serii prób wstępnych lasera XeCl (?=308nm), który ma za małą energię promieniowania do tych zastosowań.
W artykule zaproponowano rozwiązania materiałowo-technologiczne dotyczące wysoko-składnikowych stopów z układu AlMgSi, które w praktyce technologicznej wyciska się na matrycach mostkowo-komorowych, jednak barierą jest obecnie wytworzenie kształtowników o grubości ścianki poniżej 1,4÷1,5 mm i minimalnej wytrzymałości na rozciąganie powyżej 300 MPa. Przeprowadzono przemysłowe próby wyciskania cienkościennych rur owalnych ze stopu AlMgSi w gatunku 6082 z jednoczesnym chłodzeniem wyrobu na wybiegu prasy. Użyto prasy hydraulicznej poziomej 1800 T i oryginalnego rozwiązania konstrukcyjnego matrycy mostkowo-komorowej 6-otworowej. Celem badań było określenie parametrów prędkościowo- temperaturowych procesu wyciskania i maksymalnej dopuszczalnej prędkości wypływu metalu z otworu matrycy V1max, będącej wskaźnikiem odkształcalności materiału, rzutującym na wydajność produkcji. Analizowano wielkość siły wyciskania oraz własności mechaniczne i dokładność wymiarów rur wyciskanych na stan T5. Ponadto, analizowano mikrostrukturę stopów w stanie odlewanym oraz po homogenizacji.
EN
In the work material and technological solution are proposed concerned AlMgSi alloys of high content of components, which are extruded through the porthole dies. Production of thin walled profiles from these alloys is limited to thickness of about 1.4÷1.5 mm and tensile strength below 300 MPa. The industrial tests of extrusion of thin-walled oval shaped tubes from the 6082 alloy with heat treatment on the press were carried out. The 18MN horizontal press and original design of six-hole porthole die were used in experiments. The aim of the test was to determine the speed - temperatures conditions of the extrusion process and maximal exit speed from the die orifice, which is assumed to be the extrudability measure. The extrusion load, mechanical properties and dimensional tolerance of tubes in T5 temper were analyzed. In addition, the microstructure of the alloy in a cast state and after homogenization was also tested.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.