Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

The quality of the recovered matrix material as an element of assessment of effectiveness of the composite recycling process

100%

Nagolska D.

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

tom Vol. 7, iss. 2

163-168

EN

Metal composites are ever more readily used as structural materials, due to their properties. Therefore, in spite of their difficult processing, their use constantly grows (e.g. SGL Carbon Poland S.A.). In consequence, the amount of their wastes grows too. Since the social pressure aimed at improving the quality of environment has recently intensified and the significance of the technologies enabling recovery of secondary materials has increased, the interest in recycling of metal composites also grew, irrespective of all the difficulties related thereto. One of the groups of metal composites includes the composites with saturated reinforcement. They may be recycled only with the method of components separation. The simplest way for this consists in choosing an appropriate environment in which the recycling occurs so as to enable free outflow of melted matrix from capillaries of the porous reinforcing profile. As an effectiveness measure of the process not only the yield of the melted metal but also its quality should be considered. The paper presents results of the studies on recycling of a group of composite materials with saturated reinforcement of various structures and chemical compositions. The environments including salt mixtures chosen for the considered composites reinforced with pressed fibre profiles satisfy the first and the most important quantity criterion. i.e. allow for achieving the required metal yield. For the composite of the highest yield level the quality of melted metal was analyzed which showed that the environment selected this way meets also another criterion that enables obtaining high quality alloys, thus allowing for their direct use in the process of reinforcing the composite casts. On the other hand, in the case of the composites reinforced with sinters the first criterion has not been met and, therefore, the metal quality in this case has not been assessed.

2

Recykling odlewów kompozytowych zbrojonych spiekiem glinokrzemianowym

100%

Nagolska D.

Kompozyty

|

2008

|

tom R. 8, nr 4

409-413

PL

Kompozyty metalowe z nasycanym zbrojeniem należą do grupy materiałów, która ze względu na swoje właściwości jest coraz szerzej stosowana zwłaszcza w przemyśle samochodowym. Podczas ich użytkowania następuje jednak degradacja składników kompozytu między innymi metalu osnowy. Uniemożliwia to powtórne jego wykorzystanie bez przeprowadzenia procesów ulepszania (rafinacji), które można przeprowadzić jedynie po dokonaniu rozdzielania składników kompozytu. Badania recyklingu kompozytów metalowych powstałych poprzez nasycenie zbrojenia ze spieku grafitowego ciekłą osnową metalową wykazały, iż proces rozdzielanie składników tego kompozytu jest wyjątkowo trudny. Wyniki badań uzasadniły pytanie, czy w przypadku zastosowania na zbrojenie kompozytów innych rodzajów spieków recykling materiałów kompozytowych będzie równie kłopotliwy. Ponieważ znajomość właściwości powierzchniowych ułatwia porównanie analizowanych układów, do badań wytypowano kompozyty zbrojone spiekiem glinokrzemianowym i nasycone, tak jak i badane wcześniej kompozyty zbrojone spiekiem grafitowym, stopami aluminium EN AC-AlSi12(b) oraz ołowiu OT7, ale różniące się porowatością nasycanych kształtek. Kompozyty te poddano recyklingowi w ośrodku powietrza i stopionej mieszanki solnej. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, iż w przeciwieństwie do kompozytów zbrojonych spiekiem grafitowym kompozyty zbrojone spiekiem glinokrzemianowym po dobraniu odpowiednich warunków procesu wynikających z zależności (1) z powodzeniem mogą być poddawane recyklingowi metodą samoistnego wypływania metalu z porów zbrojenia. Sugerują też, iż przy obecnym stanie wiedzy dla określenia optymalnych warunków recyklingu należy prowadzić badania osobno dla każdej grupy kompozytów oraz to, iż porowatość zbrojenia może być jednym z czynników decydujących o efektywności procesu recyklingu.

EN

Metal composites with saturated reinforcement belong to the group of materials that, due to their properties, is more and more commonly used, particularly in the automotive industry. Nevertheless, during their usage the composite components, among others the matrix metal, are subject to degradation. This precludes their secondary use without additional improvement (refining) processes that may be carried out only upon separation of the composite components. The research of metal composites manufactured by saturation of a sintered graphite reinforcement with a liquid metal matrix has shown that the process of separation of the components is extremely difficult. Results of the research were conducive to the question whether the use of other sinters as composite reinforcement gives rise to the same troubles while recycling the composite material. Since the knowledge of surface properties simplifies comparison of the analyzed systems, as a subject of the research were chosen the composites reinforced with aluminosilicate sinter, aluminium EN AC-AlSi12(b), and lead OT7, but of various porosities of reinforced profiles. Afterwards, the composites were recycled in the environment of air and melted salt mixture. Results of the research have shown that for properly selected conditions of the process according to the relationship (1) the composites reinforced with aluminosilicate sinter (Fig. 4) may be readily recycled with the method of intrinsic metal outflow from the reinforcement pores, as opposed to ones with graphite sinter reinforcement. They also suggest that according to current knowledge separate studies should be carried out for each of the composite groups in order to determine optimal recycling conditions. Moreover, reinforcement porosity may be one of the factors decisive for the recycling process.

3

Objętościowy udział metalu osnowy w kompozytach z nasycanym zbrojeniem a efektywność procesu recyklingu

100%

Nagolska D.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2008

|

tom Vol. 28, nr 1

119-126

PL

Mimo identycznego składu chemicznego i właściwości powierzchniowych układu recyklin-gowego proces recyklingu kompozytów metalowych z nasycanym zbrojeniem cechuje zróżnicowana efektywność. Podczas badań zauważono, iż czynnikiem mogącym decydować o zróżnicowanych skutkach recyklingu może być porowatość zbrojenia, a w szczególności stosunek objętości metalu osnowy do objętości całego kompozytu. Aby określić wpływ porowatości kształtki zbrojącej na uzysk metalu, porównano wyniki prób recyklingu kompozytów mających zbliżone właściwości powierzchniowe, ale zbrojonych kształtkami o zróżnicowanej budowie i porowatości. Wyniki tych badań potwierdziły wpływ porowatości zbrojenia na uzysk metalu. Pozwoliły również na wyznaczenie zależności między uzyskiem metalu osnowy a porowatością zbrojenia. W toku badań stwierdzono również, iż mimo zastosowania ośrodków recyklingowych zapewniających korzystne warunki przebiegu w zbrojeniach pozostaje pewna stała objętość metalu, która się nie zmienia bez względu na ich rodzaj. Dotychczas nie udało się określić jednoznacznej przyczyny tego zjawiska.

EN

Metal composites with saturated reinforcement, in spite of identical chemical compositions and surface properties of the recycling system, are characterized by various effectiveness of their recycling. The research allowed to find out that porosity of the reinforcement or, particularly, the ratio of the matrix metal volume to total composite volume, may be decisive for so different recycling results. In order to determine the effect of porosity of the reinforcement profile on metal yield the results of recycling trials of the composites have been compared, that had similar surface properties but their reinforcing profiles were characterized by different structures and porosities. Results of the research confirmed the effect of porosity on metal yield. It also enabled defining the relationship between the yield and reinforcement porosity. It was found during the study that, in spite of the use of the means ensuring advantageous surface conditions of the system during the recycling, a certain metal quantity remains in the reinforcement, not subject to changes irrespective of the type of the means. Present stage of the research gives no explanation of the reasons of the phenomenon.

4

Analiza mechaniczna recyklingu metalowych kompozytów nasycanych

63%

Nagolska D. , Szweycer M.

Kompozyty

|

2001

|

tom R. 1, nr 1

35-37

PL

Podjęto próbę analizy procesu recyklingu metalowych kompozytów nasycanych z punktu widzenia zjawisk powierzchniowych. Wnioski wynikające z rozważań teoretycznych potwierdzają przeprowadzone badania. Rozważania mogą być podstawą do dalszych prac związanych z recyklingiem odlewów z tych materiałów.

EN

The paper presents analysis of recycling process of the castings made of metallic saturated composites, with special attention paid to surface phenomena. As the geometry of reinforcement (Fig. 1) is hard or even impossible to describe, the way of filling the reinforcement pore for purposes of theoretical consideration has been assumed according to Fig. 2. Geometrical elements of the pores are shown in Fig. 3. Capillary pressure in the elements may be defined by relationship (1), for the angle a varying from -180° to +180°. The relationship (4) has been derived on the ground of Figures 3 and 4, assuming that x • du1 = du2.The coefficient x may be greater or less than 1. The relationship enables to calculate the pressure in the metal inside the reinforcement. The relationship (4) is shown in Fig. S. Equating it to 0 enabled to determine critical value of the angle Qkr, below which the capillary phenomena are conducive to flowing the metallic matrix out from the reinforcement capillaries. Table 1 shows the conditions and the results of composite recycling trials performed with the view to verifying the theoretical considerations. The research certifies the conclusions drawn from theoretical analysis of the recycling process of castings made of metallic saturated composites: low probability of flowing the liquid matrix out from ceramic reinforcement in air environment, as well as the fact that the better the reinforcement wetting angle with liquid matrix approximates 180°, the greater is the gain of metal derived in recycling process in an artificial e.g. slag environment.

5

Dobór ośrodka do recyklingu odlewów z metalowych kompozytów nasyconych

63%

Nagolska D. , Szweycer M.

Kompozyty

|

2003

|

tom R. 3, nr 6

101-105

PL

Jedynym sposobem recyklingu odlewów z metalowych kompozytów nasycanych, w przeciwieństwie do innych typów metalowych kompozytów odlewanych, jest rozdzielenie składników. W artykule przedstawiono różnicę pomiędzy układami, w jakich zachodzi proces nasycania i recyklingu tych kompozytów (rys. 1). Na podstawie przeprowadzanej analizy teoretycznej przedstawiono warunek (2) (rys. 2), jaki powinien spełniać ośrodek, aby w trójfazowym układzie metal osnowy--zbrojenie-jednofazowy ośrodek proces wypływania osnowy metalowej z porów zbrojenia przebiegał samoczynnie. Z warunku tego wynika, że dla większości kompozytów rozdzielenie składników w atmosferze powietrza jest niemożliwe. Możliwe jest to jednak w innym ośrodku. Określono zatem wymagania stawiane ośrodkowi, których spełnienie zapewnia dobrą jakość odzyskanego metalu osnowy oraz niskie koszty procesu. Wymagania te są następujące: - kąt zwilżania zbrojenia przez metal osnowy w ośrodku zbliżony do 180°, - temperatura topnienia ośrodka jak najbardziej zbliżona do temperatury topnienia metalu osnowy kompozytu, - gęstość ośrodka mniejsza niż ciekłego metalu, — mała reaktywność ośrodka z metalem osnowy i zbrojeniem kompozytu, jak również z materiałami ogniotrwałymi użytymi w procesie recyklingu, - brak skłonności ośrodka do rozkładu i parowania w warunkach recyklingu, łatwość oddzielania ośrodka od metalu osnowy i materiału zbrojenia, - niska cena w stosunku do ceny metalu osnowy. Przedstawione zasady doboru ośrodka zweryfikowano doświadczalnie na przykładzie wybranego kompozytu (AlSi11-SIBRAL) i ośrodka, którym była stopiona mieszanka soli o składzie 50% NaCI i 50% KCl. Ponadto uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że badany proces recyklingu spełnia warunki umożliwiające jego przemysłowe zastosowanie.

EN

One of the ways of recycling of saturated metal-matrix cast composites, as opposed to the other types of casted metal composites, consists in separation of its components. The paper presents the difference between the systems used for recycling and saturating of these composites (Fig. 1). Theoretical analysis enabled formulating of a condition (2) (Fig. 2) to be met by the medium in order to allow spontaneous course of the process of metallic matrix outflow from reinforcement pores in the three-phase system including metal matrix-reinforcement-single-phase medium. This means that separation of the components in the air atmosphere is unfeasible for most of the composites. However, this becomes possible in another medium. Therefore, the requirements to be met by the medium were defined, as to ensure good quality of recovered matrix metal and low cost of the process. The requirements arc as follows: - reinforcement wetting angle by the matrix metal in the medium - near 180°; - melting temperature of the medium possibly approximating the melting temperature of the composite matrix metal; - density of the medium lower than that of the liquid metal; - low reactivity of the medium with the matrix metal and composite reinforcement, as well as with refractory materials used for purposes of the recycling process; - no tendency for decomposition and evaporation of the medium under the recycling conditions; - easy separation of the medium from the matrix metal and reinforcing material; - low price as compared to that of the matrix metal. The above specified principles of the medium selection were experimentally verified on the example of a selected composite (AlSi11-SIBRAL) and the medium composed of the mixture of melted salts: 50% NaCI and 50% KCl. Moreover, the results obtained allow to state that the recycling process meets the conditions enabling its application in the industry.

6

Application of capillary hysteresis phenomenon for evaluation of recycling possibility of selected MMC

63%

Nagolska D. , Gawdzińska K.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

tom Vol. 11, iss. 3 spec.

145--150

EN

Properties of composites made through saturation of ceramic reinforcement preforms with liquid metal are the cause of growing use of these materials. Taking increasing requirements regarding environment protection into consideration, already during design of such materials one should think of a way of their recycling at the end of life. The recycling of these materials is conducted by separation of components. Determining optimal superficial conditions of a recycling system: liquid metal matrix – reinforcement preform – medium enables automatic course of the recycling process, but does not guarantee high yield of metal. With identical superficial conditions of the recycling system and different structure of reinforcement preforms significant differences in metal yield can be obtained. Identification of a type of a capillary present in reinforcement preforms may allow to determine, already during stage of material design, which types of composites will undergo the recycling process better and for which types one has to accept decreased yield of matrix metal. This identification can be done on the basis of an analysis of results obtained during examination conducted with mercury porosimetry, comparing acquired hysteresis graphs with model graphs proposed by de Boer for adsorbent analysis. Considering the analysis of image of structure of examined reinforcement preforms makes the identification process easier and faster.

7

An attempt to evaluate the effect of selected reinforcement structure properties on the possibility of crack formation in reinforcing preforms

63%

Nagolska D. , Gawdzińska K.

Archives of Foundry Engineering

|

2010

|

tom Vol. 10, iss. 3 spec.

35--40

EN

In this paper there are presented the properties of reinforcement structure affecting the formation of discontinuity in reinforcements used in the form of preforms (sinters or compacted short fibres in the form of felt) employed in the production of composite materials of the exsitu group (composites with saturated reinforcement). The analysis included three reinforcement structure parameters: reinforcement preform strength, porosity and reinforcement permeability.

8

Kinetyka recyklingu odlewów z nasycanych kompozytów metalowych

63%

Nagolska D. , Szweycer M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2002

|

tom Vol. 22, Nr 1

109-115

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań kinetyki recyklingu odlewów próbnych z kompozytu o osnowie ze stopu AlSi1 1, zbrojonego prasowanym włóknem glinokrzemianowym, otrzymywanych w wyniku nasycania. Recykling polegał na rozdzieleniu metalu osnowy od zbrojenia. Proces prowadzono w ośrodku stopionych soli w temperaturze wyższej od temperatury topienia metalu. Określono wpływ temperatury i czasu na stosunek masy uzyskanego metalu do masy metalu zawartego w odlewie kompozytowym. Zależność ta może być przydatna do określenia warunków, w których należy prowadzić recykling. Stwierdzono także, że skład chemiczny uzyskanego metalu umożliwia jego powtórne wykorzystanie.

EN

The paper presents research results of recycling kinetics of sample castings made of a composite with a matrix of AlSi 11 alloy, reinforced with pressed aluminosilicate fibre, obtained with saturation process. The recycling process consisted in separation of matrix metal from the reinforcement. The process was effected in the environment of melted salts, under the temperature exceeding the metal melting point. The effect of temperature and time on the ratio of the mass of obtained metal to total metal mass included in the composite casting was determined. The relationship may be useful for purpose of defining the conditions necessary for the recycling process. It was also ascertained that chemical composition of the obtained metal enables its repeated use.

9

Koncepcja linii do recyklingu metalowych materiałów kompozytowych z nasycanym zbrojeniem

63%

Nagolska D. , Langiewicz M.

Kompozyty

|

2009

|

tom R. 9, nr 1

45-48

PL

Rosnące wymagania stawiane materiałom konstrukcyjnym są przyczyną coraz szerszego zastosowania różnego rodzaju materiałów kompozytowych, w tym również metalowych kompozytów z nasycanym zbrojeniem. Opanowano już dość dobrze technologie ich wytwarzania, natomiast w mniejszym zakresie technologie ich recyklingu. Mimo iż znana jest metoda odzyskiwania metalu osnowy w kontrolowanych warunkach, brakuje opracowań dotyczących linii technologicznej. Opracowanie koncepcji takiej linii jest ważne ze względu na fakt, iż po procesie recyklingu oprócz metalu osnowy, którego czystość pozwala na niemal natychmiastowe wykorzystanie, pozostaje nam jeszcze zbrojenie z resztkami metalu, nasycone ośrodkiem. Ośrodek ten stanowią zazwyczaj sole, których składowanie wraz ze zbrojeniem może stanowić zagrożenie dla środowiska. Dlatego w pracy przedstawiono koncepcję linii technologicznej, której podstawowym elementem jest piec do oddzielania metalu ze zbrojenia kompozytowego. Kolejnymi elementami linii umożliwiającymi usunięcie soli pozostałej w zbrojeniu są: urządzenia mielące, płuczka, separatory, odwadniacze, osuszacze i krystalizator soli, umożliwiający jej ponowne wykorzystanie w procesie recyklingu. W poniższym artykule przedstawiono również zasady doboru wybranych urządzeń. Określono zasady doboru pieca, a w szczególności jego pojemności i temperatury pracy na podstawie prostego bilansu cieplnego, oraz zasady doboru urządzeń do mielenia zbrojenia pozostałego po procesie oddzielania. Zmielenie pozostałego po procesie recyklingu zbrojenia jest ważnym etapem, w zasadniczy sposób przyspieszającym i ułatwiającym prowadzenie procesu rozdzielania zbrojenia, resztek metalu i ośrodka zawartego w zbrojeniu. Ze względu na zróżnicowany charakter składników (np. różna twardość) określenie wymagań dla urządzeń mielących jest bardzo trudne. W artykule zaproponowano, aby urządzenia do mielenia dobierać nie na podstawie twardości, ale na podstawie wytrzymałości na ściskanie mielonych elementów. Jeśli recykling będzie dotyczył jednego rodzaju kompozytów metalowych z nasycanym zbrojeniem, umożliwi to precyzyjny dobór urządzenia. Jeśli jednak recyklingowi będziemy poddawać bardziej zróżnicowane materiały, dobór urządzeń mielących może nastręczać znacznie większe problemy.

EN

Growing requirements imposed on structural materials are conducive to wider use of various composite materials, inclusive of metal composites with saturated reinforcement. Production technology of these materials is mastered relatively well, nevertheless, the level of technology of their recycling remains rather low. In spite of the fact that the method of matrix metal recovery under controlled conditions is known, the solutions of technological lines of the process are still missing. Development of an idea of such a line is an important task, taking into account that in result of the recycling are obtained the matrix metal, the purity of which enables its nearly direct reuse, and, moreover, the reinforcement with metals residues saturated with the medium. The medium usually includes salts that, when stored together with the reinforcement, may give rise to hazard for the environment. Therefore, the paper presents a concept of a technological line the basic part of which is a furnace for metal separating from the composite reinforcement. Another parts of the line that enable removing the salt remaining in the reinforcement are: a grinding device, a washer, separators, dehydrators, dryers, and salt crystallizer that allows for its reuse in the recycling process. The paper also presents the principles of choosing the selected devices. Based on a simple heat balance the principles of choosing the furnace are determined, particularly concerning its capacity and working temperature, as well as the principles of determining parameters of the device for grinding the reinforcement remaining after the separation process. Grinding of the reinforcement separated in the recycling process is an important stage that significantly speeds up and improves separation of the reinforcement, metal and reinforcement medium residues. Differentiated character of the components (e.g. various hardness) causes significant difficulties in formulation of the requirements imposed on the grinding devices. The present paper formulates a proposal for choosing the grinding device based on the compressive strength instead of the hardness of the parts to be ground. Should only one type of the metal composite with saturated reinforcement be recycled, the device may be precisely chosen. On the other hand, in case of more differentiated materials the choice of the grinding devices may be much more problematic.

10

Próby recyklingu kompozytów z nasycanym zbrojeniem grafitowym i osnową ze stopu OT7

63%

Nagolska D. , Szweycer M.

Kompozyty

|

2006

|

tom R. 6, nr 2

55-59

PL

Przebieg recyklingu kompozytów metalowych z nasycanym zbrojeniem drogą rozdzielenia składników zależy między innymi od właściwości powierzchniowych układu: zbrojenie - ciekła osnowa - ośrodek oraz struktury zbrojenia kompozytu. W pracy przedstawiono wyniki analizy warunków wypływania ciekłego metalu osnowy z porów zbrojenia (rys. 3). Stwierdzono, iż z powodu skomplikowanej budowy porów zbrojenia kompozytowego wartości ciśnienia działającego na metal osnowy są zmienne (rys. 4). Może to doprowadzić do lokalnego zatrzymania procesu wypływania ciekłej osnowy ze zbrojenia kompozytu (rys. 5). Matematyczny opis geometrii zbrojenia jest bardzo trudny, a niekiedy nawet niemożliwy, wobec tego postanowiono eksperymentalnie zbadać przebieg wypływania osnowy metalowej z dwóch kształtek zbrojenia wykonanych z tego samego materiału, ale wyraźnie różniących się strukturą. Do badań wytypowano kompozyt o osnowie ze stopu ołowiu z antymonem OT7 zbrojony kształtkami grafitowymi w postaci spieku i prasowanych włókien (tab. 1 i rys. 6), które różni zarówno kształt, jak i wymiary porów. Kompozyty te poddano recyklingowi w dwóch ośrodkach: powietrzu i mieszance stopionych soli (tab. 2). W przypadku kompozytu zbrojonego spiekiem grafitowym poddanego recyklingowi w powietrzu uzysk był nieznaczny, niewiele przekraczający 5%, natomiast w ośrodku stopionych soli zaobserwowano uzysk rzędu 35%. Uzysk metalu z kompozytu zbrojonego włókniną grafitową w powietrzu wynosił również niewiele (ok. 9%), natomiast w ośrodku stopionych soli wyniósł ponad 90%. Uzyskane wyniki potwierdziły, iż na proces wypływania ciekłej osnowy metalowej z porów zbrojenia mają wpływ właściwości powierzchniowe. Otrzymane wyniki obliczeń oraz przeprowadzone badania wskazują jednak, iż na proces recyklingu ma duży wpływ również struktura zbrojenia. Przy identycznych właściwościach powierzchniowych układu i różnej strukturze zbrojeniach otrzymujemy bowiem znaczne różnice w uzysku metalu (rys. 7). Przeprowadzona analiza wskazuje, iż struktury zbrojenia charakteryzują kąty rozwarcia kapilary [alfa] oraz wartości średnic d1 i d2, a także stosunek tych wartości. Zaprezentowana w niniejszym artykule analiza jakościowa nie jest wystarczająca do określenia wpływu zmienności parametrów struktury na uzysk metalu. Aby możliwe było określenie zależności uzysku metalu od tych parametrów, konieczne jest przeprowadzenie analizy ilościowej, co wszakże utrudnia lub nawet uniemożliwia brak możliwości opisu matematycznego struktury. Wykonane doświadczenia dotyczące kompozytu: stop OT7 - zbrojenie grafitowe umożliwiły jednak określenie, które z badanych zbrojeń posiada lepszą strukturę z punktu widzenia recyklingu. Wynika z nich, iż parametry struktury zbrojenia w postaci włókien są znacznie korzystniejsze niż zbrojenia w postaci spieku.

EN

Recycling of metal composites with saturated reinforcement by separation of the components depends, among others, on surface properties of the reinforcement - liquid matrix - environment system, and the structure of composite reinforcement. The paper presents the results of the analysis of conditions of liquid matrix metal outflow from the reinforcement pores (Fig. 3). It was found that due to complicated structure of the composite reinforcement pores the values of the pressure acting on the matrix metal vary (Fig. 4). This might be conducive to local stoppage of the process of liquid matrix outflow from the composite reinforcement (Fig. 5). Mathematical description of the matrix geometry is very difficult or sometimes even impossible. In consequence, the course of metal matrix outflow from two reinforcement profiles made of the same material of clearly different structures were investigated experimentally. For the investigation purposes a composite of the lead - antimony alloy (OT7) was selected, reinforced with graphite profiles in the form of a sinter and pressed fibers (Table 1 and Fig. 6), of different shapes and pore sizes. The composites have been recycled in two surroundings: air and a mixture of molten salts (Table 2). In case of the graphite sinter reinforced composite recycled in air the yield was insignificant, barely exceeding 5 per cent. On the other hand, in the case of molten salts the yield of 35 per cent was achieved. The metal yield obtained from a graphite fiber reinforced composite was also small, amounting to 9 per cent, reaching 90 per cent for the case of the environment of molten was. The results so obtained confirmed that the process of liquid metal matrix outflow from the reinforcement pores is affected by the surface properties. Results of the calculation and the research indicate that the recycling process is also highly affected by the reinforcement structure. In case of identical surface properties of the system and different reinforcement structures the differences in metal yield values are significant (Fig. 7). The analysis shows that the reinforcement structure is characterized by the angels of flare of the capillaries [alpha], the diameters d1 and d2, and ratios of these values. The quantitative carried out in the present paper is insufficient for purposes of determining the effect of variability of the structure parameters on the metal yield. In order to enable determining influence of these parameters on the metal yield a qualitative analysis must be performed that may be difficult or even unfeasible because of impossibility of mathematical description of the structure. Nevertheless, the experiments related to the OT7 alloy - graphite reinforcement composite enabled answering the question which of the reinforcement types subject to the study has better structure from the recycling point of view. They show that parameters of the reinforcement structure in the form of fibers are more advantageous than for sinter reinforcement.

11

Zależność sprężystości i plastyczności od czynników struktury metalograficznej w odlewach ze stopu Al-Si

63%

Hajkowski M. , Nagolska D.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

2000

|

tom R. 2, nr 44

113--120

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań grubości, stopnia zorientowania i kąta odchylenia dendrytów fazy α i krzemu oraz modułu Younga, wydłużenia, umownej granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie w odlewach ze stopu AlSi6,8 krzepnących w różnych warunkach cieplnych. Podano związki między parametrami struktury i szybkością stygnięcia oraz właściwościami (wydłużenie, umowna granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie) i parametrami struktury. Podane zależności mogą być użyte do prognozowania parametrów struktury, wydłużenia i umownej granicy plastyczności odlewów z form piaskowych z ochładzalnikiem i bez.

EN

The paper presents the results of the thickness, orientation degree, deflection angles of dendrites of the silicon and α phases, Young modulus of elongation, ultimate yield stress, and tensile strength of the castings made of AlSi6,8 alloy, solidifying under different heat conditions. Usual relationship are provided between structural parameters cooling rate as well as between other properties (elongation, ultimate yield stress, tensile strength) and structural parameters.

12

Recykling odlewów z kompozytów metalowych zbrojonych cząstkami i z nasycanym zbrojeniem

63%

Nagolska D. , Szweycer M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2003

|

tom Vol. 23, Nr 1

115-125

PL

W artykule przedstawiono oryginalne zależności wyznaczające warunki przejścia cząstki stałej przez sferyczną granicę faz oraz samoczynnego wypływania ciekłej osnowy metalowej z porów zbrojenia. Zależności te mają zasadnicze znaczenie dla przebiegu recyklingu odpowiednio kompozytów zbrojonych cząstkami oraz kompozytów nasycanych. Na tej podstawie dokonano analizy stanu badań recyklingu odlewów z kompozytów zbrojonych cząstkami (recykling metodą przetopu) oraz kompozytów zbrojonych cząstkami i nasycanych (recykling metodą rozdzielenia składników). Analizę powyższą oparto na dostępnych danych literaturowych oraz badaniach autorów.

EN

The paper presents original relationships determining transfer conditions of a solid particle through a spherical phase boundary and spontaneous flow-out of a liquid metal matrix from reinforcement pores. The relationships are of basic meaning for the course of recycling of particle reinforced and saturated composites. The above statements served as a basis for the analysis of state of the studies on recycling of the castings made of particle reinforced composites by remelt-ing and saturated by separating of the components. The above analysis was carried out on the grounds of literature sources and own studies of the authors.

13

Laser Cutting of MMC Castings – Preliminary Selection of Process Parameters

63%

Nagolska D. , Krajcarz J.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

tom Vol. 13, iss. 1 spec.

125--130

EN

Composite materials gain more and more applications thanks to their specific properties and possibilities of shaping of products made out of them. One of the product forming technologies is cutting. Although most metal matrix composites are ready for use after volume shaping e.g. by casting, it is worth to define also possibilities of processing these materials also by this technology. This paper presents possibilities of cutting metal matrix composites and compares existing methods and their application range. The laser cutting of metal matrix composites reinforced with hard ceramic fiber was of particular interest in this work. Preliminary process parameters were determined and quality of obtained cut edges was compared with basic material of the aluminum matrix. This comparison proved that presence of reinforcement negatively affects the quality of the cut surface. However, the laser cutting process is efficient and it allows elastic shaping of metal matrix composites reinforced with hard ceramics.

14

Analiza wpływu nasycenia kształtek zbrojenia na wybrane właściwości otrzymanych metalowych odlewów kompozytowych

63%

Nagolska D. , Gawdzińska K.

Archives of Foundry Engineering

|

2012

|

tom Vol. 12, iss. 1s

143--148

PL

Jakość odlewów kompozytowych jest uwarunkowana wieloma czynnikami. W pracy przedstawiono wpływ wybranych parametrów nasycania kształtek zbrojących metalowe odlewy kompozytowe, takich jak temperatura i ciśnienie oraz wpływ struktury zbrojenia na stopień nasycenia a przez to porowatość badanych materiałów. Stwierdzono, iż w przypadku nasycania próżniowego największy wpływ na stopień nasycenia wytworzonych kompozytów ma porowatość zbrojących je kształtek. Dokonano również analizy wpływu stopnia nasycenia na wytrzymałość wybranych materiałów kompozytowych oraz porównano charakter ich niszczenia z charakterem niszczenia czystego stopu wykorzystywanego jako osnowa badanego kompozytu. Analiza objęła także określenie wpływu stopnia nasycenia kształtek zbrojących na uzysk metalu osnowy podczas procesu recyklingu kompozytów.

EN

Quality of composite castings is conditioned by many factors. This paper presents the impact of selected parameters of saturation of preforms reinforcing the metal-matrix composite castings, such as temperature, pressure and reinforcement structure, on degree of saturation and – consequently – porosity of examined materials. It was found that for the vacuum saturation, a saturation degree of produced composites is influenced mostly by porosity of the reinforcing preforms. An analysis of influence of the saturation degree on strength of selected composite materials was also conducted and character of their destruction was compared with character of destruction of a pure alloy used as a matrix of the examined composite. The analysis also included determination of the influence of reinforcement preforms saturation degree on yield of the matrix metal during the process of the composite recycling.

15

Recykling odlewów z kompozytu o osnowie ze stopu AlSi11 zbrojonego włóknem węglowym

51%

Nagolska D. , Szweycer M. , Szymański P.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

tom Vol. 24, nr 1 sp

173-180

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy warunków wypływania ciekłego metalu osnowy z porów zbrojenia trzech kompozytów: kształtek z włókna glinokrzemianowego nasyconych stopem Wooda, takich samych kształtek nasyconych stopem AlSil l oraz kształtek z włókna węglowego nasyconych stopem AlSil 1. Analizą oparto na wartościach ciśnienia kapilarnego wynikających z napięć międzyfazowych układów zbrójenie-ciekła osnowa-ośrodek. Wyniki analizy zweryfikowano doświadczalnie dla kompozytu zbrojonego włóknem węglowym i porównano z wynikami dla pozostałych wymienionych kompozytów. Pozwoliło to na stwierdzenie, że: - o warunkach samoczynnego wypływania osnowy z porów zbrojenia kompozytu decyduje wypadkowe ciśnienie kapilarne działające na ciekły metal zawarty w zbrojeniu, - samoczynne wypływanie osnowy z porowatego zbrojenia jest możliwe tylko w odpowiednio dobranym ośrodku.

EN

The work presents the results of analysis of the conditions of liquid matrix metal outflow from reinforcement pores in three composites: aluminosilicate fibre profiles saturated with Wood alloy; the same profiles saturated with AlSill alloy; and carbon fibre profiles saturated with AlSill alloy. The analysis was based on capillary pressure values resulting from interface tensions of the systems consisting of reinforcement-liquid matrix-medium. Results of the analysis were experimentally verified for a carbon-fibre reinforced composite and compared to another specified composites that allowed to state the following: - conditions of spontaneous matrix outflow from the reinforcement composite pores are determined by resultant capillary pressure acting on the liquid metal located in the reinforcement; - spontaneous matrix outflow from the porous reinforcement is feasible only in appropriately chosen medium.

16

Rola parametrów struktury kształtki zbrojącej w procesie recyklingu metalowych kompozytów z nasycanym zbrojeniem

51%

Nagolska D. , Szymański P. , Pędzich Z.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2006

|

tom Vol. 26, nr 1

77-86

PL

W artykule przedstawiono analizę teoretyczną oraz badania umożliwiające określenie wpiywu parametrów struktury kształtki zbrojącej na proces wypływania ciekłej osnowy metalowej z porów zbrojenia kompozytów metalowych. Analiza wykazała, iż strukturę zbrojenia charakteryzują kąty rozwarcia kapilary a oraz wartości średnic kapilary d1 i d2, a także stosunek tych wartości. Badania porozymetryczne umożliwiły z kolei porównanie charakteru zbrojeń przez porównanie wielkości i udziału objętościowego porów w strukturze zbrojenia. Wykonana na ich podstawie analiza porównawcza wykazała, iż kształtki zbrojenia wykonane z krótkich nieuporządkowanych włókien grafitu SFA i glinokrzemianowych sibral charakteryzują się podobnym rozkładem i wielkością porów. Struktura zbrojenia ze spieku R 8500 charakteryzuje się natomiast odmiennym rozkładem porów, który zwiększa możliwość wystąpienia niekorzystnych warunków wypływania metalu podczas recyklingu. Przeprowadzenie badań eksperymentalnych pozwala na wyznaczenie parametru i charakteryzującego określony typ zbrojenia, co w konsekwencji umożliwia obliczenie granicznej wartości kąta zwilżania materiału zbrojenia przez ciekłą osnowę Θ powyżej której w procesie recyklingu można uzyskać znaczący uzysk metalu. Wyznaczenie wartości tego kąta może znacznie ułatwić dobór ośrodka do procesu recyklingu.

EN

The paper contains theoretical analysis and results of investigations on influence of structure parameters of reinforcement of cast profile on outflow of liquid metallic matrix. The conducted analysis showed that reinforcement structure could be characterized by the aperture angle of capillaries a, capillary diameters of aperture d1 and d2, and also the ratio of mentioned values. Po-rosimetry measurements allowed comparing of different reinforcements. They differ in size of pores and pore volume. The analysis showed reinforcement profiles made of short, disordered fibres SFA graphite or SIBRAL aluminasilicate have similar pore sizes and pore size distributions. The structure of sintered graphite R 8500 reinforcement showed completely different pore size distribution and pore sizes. This structure was unfavorable from the point of metal outflowing during recycling process. Experimental data allowed to set the i parameter which characterized the reinforcement type and made possible calculation of the threshold value of wetting angle Θ, for liquid matrix and reinforcement. When the Θ was higher than the threshold one, it was possible to obtain significant yield of metal during recycling process. The knowledge of Θ threshold angle value could facilitate the selection of the medium for conduction of the recycling process.

17

Influence of Heat Treatment on Abrasive Wear Resistance of Silumin Matrix Composite Castings

51%

Gawdzińska K. , Bryll K. , Nagolska D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

tom Vol. 61, iss. 1

177--182

EN

The authors attempted at examining the effect of heat treatment on abrasive wear resistance of metal composite castings. Metal matrix composites were made by infiltrating preforms created from unordered short fibers (graphite or silumin) with liquid aluminium alloy AlSi12(b). Thus prepared composites were subject to solution heat treatment at a temperature of 520°C for four hours, then aging at a temperature of 220°C for four hours. Abrasion resistance of the material was tested before and after thermal treatment.

18

Determination of Duration and Sequence of Vacuum Pressure Saturation in Infiltrated MMC Castings

51%

Gawdzińska K. , Nagolska D. , Szymański P.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

tom Vol. 18, iss. 1

23--28

EN

The paper presents a detailed description of one of the newest methods of vacuum saturation of reinforcing preforms in gypsum molds. As an appropriate selection of the infiltration time is a crucial problem during realization of this process, aim of the analysis shown in the paper is to present methods of selection of subatmospheric pressure application time, a sequence of lowering and increasing pressure, as well as examining influence of structure of reinforcing preforms on efficiency of this process. To realize the aim, studies on infiltration of reinforcing preforms made of a corundum sinter of various granulation of sintered particles with a model alloy were conducted. The infiltration process analysis was carried out in two stages. The first stage consisted in investigation of influence of lengthening of sucking off air from the reinforcing preforms on efficiency of this process. In the second stage, an analysis of influence of a two-staged infiltration process on saturation of the studied materials was conducted. Because the studied preforms were of similar porosity, the obtained differences of the saturation level of particular preforms have shown, that the saturation process is influenced mostly by size of pores present in the reinforcement. Because of these differences, each reinforcement type requires individual selection of time and sequence of the saturation process. For reinforcements of higher pore diameter, it is sufficient to simply increase air sucking off time to improve the saturation, while for reinforcement of smaller pore diameter, it is a better solution to apply the two-staged process of sucking off air. Application of the proposed analysis method allows not only obtaining composite castings of higher quality, but also economical optimization of the whole process.

19

Możliwości recyklingu metalowych odlewów kompozytowych

51%

Jackowski J. , Nagolska D. , Szweycer M. , Szymański P.

Kompozyty

|

2007

|

tom R. 7, nr 1

37-40

PL

Wszystkie materiały i wyroby używane przez człowieka tak w przeszłości, jak i obecnie posiadają wspólną cechę, jaką jest pętla obrazująca etapy ich istnienia. Rozpoczyna się ona projektowaniem, a poprzez wytwarzanie, stosowanie i złomowanie kończy się na recyklingu. Cykl taki dotyczy także metalowych materiałów kompozytowych. Złom metalowych materiałów kompozytowych powstaje w całym okresie mieszczącym się od momentu ich tworzenia do chwili złomowania wyrobów wytworzonych z ich udziałem. Specyfika tych materiałów sprawia, że ich recykling różni się od stosowanego dla konwencjonalnych tworzyw metalowych. Jest on trudniejszy z powodu zróżnicowanych faz tworzących materiał, a także koniecznego często ich rozdzielania w procesie recyklingu. Rosnący obszar stosowania metalowych wyrobów kompozytowych sprawia, że rośnie również zakres i znaczenie ich recyklingu. Studia i badania własne autorów skoncentrowane były i są na metalowych tworzywach kompozytowych wytwarzanych metodami odlewniczymi zarówno zbrojonych cząstkami, jak i z nasycanym zbrojeniem. Potwierdziły i wykazały one, że istnieją odlewane tworzywa metalowe (zarówno zbrojone cząstkami, jak i z nasycanym zbrojeniem), których recykling nie został opanowany, co skutkuje koniecznością dalszych badań. Studia, a także wyniki badań własnych pozwoliły na określenie kierunków działań zmierzających do skutecznego recyklingu tych tworzyw. Autorzy uznali, że wyniki dotychczasowych prac związanych z recyklingiem odlewanych materiałów kompozytowych mogą stanowić dostatecznie ciekawy materiał dla specjalistów związanych z technologią metalowych odlewów kompozytowych spotykających się na seminarium, w tytule którego występuje skojarzenie teorii z praktyką technologii tych tworzyw.

EN

Any materials and goods used by a man, both in the past and to-day, are characterized by an important feature, namely a loop depicting particular stages of their existence. The loop starts from the stage of design, and passing through the stages of manufacturing, the use, and scrapping, ends at the recycling procedure. The same cycle undergoes in the case of metal composite materials. The scrap of metal composite materials forms within the whole period from the time of their manufacture until scrapping the goods made with their use. Specific features of the materials cause their recycling to be different as compared to the one used in case of conventional metal goods. The process is more difficult due to differentiation of the phases present in the material and the need of their separating in the course of the recycling process. Increasing extent of the use of metal composite materials is conducive to the growth of recycling range and meaning. The studies and own research of the authors are focused at the metal composite materials manufactured with casting methods, both with particle and saturated reinforcement. The work confirmed and indicated that for some of casted metal materials (both with particle or saturated reinforcement) the recycling process is not properly mastered, that induces the need for further research. The studies and the results of own research enabled defining the lines aimed at efficient recycling of the materials. The authors found that the results obtained hitherto and related to recycling of the casted composite materials may be a sufficiently interesting subject for the specialists dealing with the technology of metal composite casts, who meet at the seminar devoted to coordination of the theory and practice of the technology related to these materials.

20

Problems of recycling of metal-matrix composite castings

51%

Jackowski J. , Nagolska D. , Szweycer M.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2000

|

tom Vol. 20, Nr 1

73-81

EN

The paper presents the problems related to recycling of metal-matrix composites of suspension and saturated types. F or the first slow sedimentation of reinforcing phase decides that sedimentation process is unsatisfactory for this purpose. Recovery of metal matrix from saturated composites is possible and efficient provided that the operation is carried out in liquid slag.

PL

W artykule przedstawiono problemy związane z recyklingiem metalowych kompozytów odlewanych -zawiesinowych i nasycanych. W przypadku pierwszych powolna sedymentacja fazy zbrojącej powoduje, że metodę sedymentacyjną trzeba uznać za niezadowalającą. Odzyskiwanie metalowej osnowy z kompozytów nasycanych jest możliwe i skuteczne pod warunkiem, iż zabieg, będzie przeprowadzony w ośrodku ciekłego żużla.