Page 1

INSTYTUT ODLEWNICTWA PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom X L I X

Nu me r 1

S P I S T REŚCI 1. ANDRZEJ GAZDA, ZBIGNIEW GÓRNY, STANISŁAWA KLUSKANAWARECKA, HENRYK POŁCIK, MAŁGORZATA WARMUZEK: Badania porównawcze wpływu różnych dodatków na strukturę i właściwości mechaniczne stopu CuAl10Fe3Mn2..........................................................................................

5

2. PIOTR DUDEK, ALEKSANDER FAJKIEL, TOMASZ REGUŁA, KRZYSZTOF SAJA: Wybrane zagadnienia technologii przygotowania ciekłego stopu magnezu AZ91 ...........................................................................

27

3. ANDRZEJ GWIŻDŻ, ZENON PIROWSKI, STANISŁAW PYSZ, ROBERT ŻUCZEK, PIOTR DWORAK: Analiza procesu zalewania i krzepnięcia odlewów ze staliwa stopowego przeznaczonego do pracy w niskich temperaturach........

43

4. JANUSZ FABER, MARIA ŻMUDZIŃSKA, MARIOLA LATAŁA-HOLTZER: Identyfikacja faz krystalicznych krzemionki w pyłach emitowanych z odlewni piaskowej metodą proszkową DSH.....................................................................

53


Wydawca: INSTYTUT ODLEWNICTWA

KOLEGIUM REDAKCYJNE: Jerzy Józef SOBCZAK (Redaktor Naczelny), Andrzej BALIŃSKI (Z-ca Redaktora Naczelnego), Andrzej BIAŁOBRZESKI, Zbigniew GÓRNY, Stanisława KLUSKA-NAWARECKA, Natalia SOBCZAK, Józef Szczepan SUCHY, Joanna MADEJ (Sekretarz Redakcji), Krystyna RABCZAK (Sekretarz wersji internetowej) KOMITET NAUKOWY: Rajiv ASTHANA (USA), Józef DAŃKO, Ludmil DRENCHEV (Bułgaria), Natalya FROUMIN (Izrael), Edward GUZIK, Marek HETMAŃCZYK, Mariusz HOLTZER, Werner HUFENBACH (Niemcy), Jolanta JANCZAK-RUSCH (Szwajcaria), Olga LOGINOVA (Ukraina), Enrique LOUIS (Hiszpania), Luis Filipe MALHEIROS (Portugalia), Tadeusz MIKULCZYŃSKI, Sergei MILEIKO (Rosja), Kiyoshi NOGI (Japonia), Władysław ORŁOWICZ, Alberto PASSERONE (Włochy), Stanisław PIETROWSKI, Wojciech PRZETAKIEWICZ, Pradeep Kumar ROHATGI (USA), Sudipta SEAL (USA), Jan SZAJNAR, Michał SZWEYCER, Roman WRONA, Paweł ZIĘBA Projekt okładki: ENTER GRAF, Kraków Skład komputerowy: Patrycja Rumińska Korekta wydawnicza: Marta Konieczna

ADRES REDAKCJI: „Prace Instytutu Odlewnictwa” 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73 tel. (012) 261-83-81, fax (012) 266-08-70 http://www.iod.krakow.pl e-mail: jmadej@iod.krakow.pl

© Copyright by Instytut Odlewnictwa Żadna część czasopisma nie może być powielana czy rozpowszechniana bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich

Printed in Poland ISSN 1899-2439


FOUNDRY RESEARCH INSTIT U T E TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE Vol um e X L I X

Nu mb e r 1

C O N T ENT S 1. ANDRZEJ GAZDA, ZBIGNIEW GÓRNY, STANISŁAWA KLUSKANAWARECKA, HENRYK POŁCIK, MAŁGORZATA WARMUZEK: Comparative studies of the effect of various additives on structure and mechanical properties of CuAl10Fe3Mn2 alloy.....................................................................................

5

2. PIOTR DUDEK, ALEKSANDER FAJKIEL, TOMASZ REGUŁA, KRZYSZTOF SAJA: Selected problems of a technology of the AZ91 magnesium alloy melt treatment ......................................................................

27

3. ANDRZEJ GWIŻDŻ, ZENON PIROWSKI, STANISŁAW PYSZ, ROBERT ŻUCZEK, PIOTR DWORAK: Analysis of the pouring and solidification process of alloyed steel castings for low - temperature performance ............................

43

4. JANUSZ FABER, MARIA ŻMUDZIŃSKA, MARIOLA LATAŁA-HOLTZER: Identification by DSH powder method of crystal phases of silica in dust emitted from sand foundry..............................................................................................

53


Editor: FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

EDITORIAL BOARD: Jerzy Józef SOBCZAK (Editor-in-Chief), Andrzej BALIŃSKI (Assistant Editor), Andrzej BIAŁOBRZESKI, Zbigniew GÓRNY, Stanisława KLUSKA-NAWARECKA, Natalia SOBCZAK, Józef Szczepan SUCHY, Joanna MADEJ (Secretary), Krystyna RABCZAK (Secretary on-line version) SCIENTIFIC COMMITTEE: Rajiv ASTHANA (USA), Józef DAŃKO, Ludmil DRENCHEV (Bulgaria), Natalya FROUMIN (Israel), Edward GUZIK, Marek HETMAŃCZYK, Mariusz HOLTZER, Werner HUFENBACH (Germany), Jolanta JANCZAK-RUSCH (Switzerland), Olga LOGINOVA (Ukraine), Enrique LOUIS (Spain), Luis Filipe MALHEIROS (Portugal), Tadeusz MIKULCZYŃSKI, Sergei MILEIKO (Russia), Kiyoshi NOGI (Japan), Władysław ORŁOWICZ, Alberto PASSERONE (Italy), Stanisław PIETROWSKI, Wojciech PRZETAKIEWICZ, Pradeep Kumar ROHATGI (USA), Sudipta SEAL (USA), Jan SZAJNAR, Michał SZWEYCER, Roman WRONA, Paweł ZIĘBA

Graphic Design: ENTER GRAF, Kraków Computer Typesetting: Patrycja Rumińska Proofreading: Marta Konieczna

EDITORIAL OFFICE: ”Transactions of Foundry Research Institute” 30-418 Cracow, 73 Zakopianska Street tel. +48 (12) 261-83-81, fax +48 (12) 266-08-70 http://www.iod.krakow.pl e-mail: jmadej@iod.krakow.pl © Copyright by Instytut Odlewnictwa No part of this publication may be reproduced or distributed without the written permission of the copyright holder

Printed in Poland ISSN 1899-2439


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLIX

Rok 2009

Zeszyt 1

COMPARATIVE STUDIES OF THE EFFECT OF VARIOUS ADDITIVES ON STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF CuAl10Fe3Mn2 ALLOY BADANIA PORÓWNAWCZE WPŁYWU RÓŻNYCH DODATKÓW NA STRUKTURĘ I WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE STOPU CuAl10Fe3Mn2 Andrzej Gazda, Zbigniew Górny, Stanisława Kluska-Nawarecka, Henryk Połcik, Małgorzata Warmuzek Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Abstract Comparative studies were made on modification of aluminium CuAl10Fe3Mn2 bronze by application of modifiers affecting changes in surface properties (Na, K, Ca, Mg) and providing additional substrates for crystallisation (Zr, Ti, B). The results of structure examinations (optical microscope and scanning electron microscope), solidification kinetics analysis (thermal analysis), dilatometry, calorimetry, and mechanical tests were used. Keywords: comperative studies, aluminium bronzes, modification, solidification, mechanical properties, structure

Streszczenie Prowadzono badania porównawcze modyfikacji brązu aluminiowego CuAl10Fe3Mn2, stosując modyfikatory powodujące zmiany właściwości powierzchniowych (Na, K, Ca, Mg), jak również powstawanie dodatkowych miejsc krystalizacji (Zr, Ti, B). Wykorzystano wyniki badania struktury prowadzone techniką mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej, analizę kinetyki krzepnięcia (analiza termiczna), dylatometrię, kalorymetrię i wyniki badania właściwości mechanicznych. Słowa kluczowe: badania porównawcze brązów aluminiowych, modyfikacja, krzepnięcie, właściwości mechaniczne, struktura

5

5


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLIX

Rok 2009

Zeszyt 1

WYBRANE ZAGADNIENIA TECHNOLOGII PRZYGOTOWANIA CIEKŁEGO STOPU MAGNEZU AZ91 SELECTED PROBLEMS OF A TECHNOLOGY OF THE AZ91 MAGNESIUM ALLOY MELT TREATMENT Piotr Dudek, Aleksander Fajkiel, Tomasz Reguła, Krzysztof Saja Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie Ze względu na prognozowany i widoczny już wzrost zapotrzebowania na odlewy ze stopów magnezu, w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie prowadzony jest szereg prac dotyczących opracowania nowych stopów i technologii ich odlewania, czego przykładem mogą być stopy ultralekkie, (np. stopy magnez – lit). Wprowadzenie specyficznych dodatków stopowych wymaga oryginalnych metod topienia i odlewania tych stopów. Stąd badania nad nowymi rodzajami zabezpieczenia ciekłych stopów magnezu i ich uszlachetniania.W artykule zawarto wyniki prac prowadzonych w Zakładzie Stopów Metali Nieżelaznych Instytutu Odlewnictwa w Krakowie nad opracowaniem kompleksowej technologii przygotowania ciekłego metalu, odlewania do form piaskowych i metalowych oraz obróbki cieplnej stopów magnezu i ich kompozytów. Praca ta ma charakter wieloetapowy, a zrealizowany pierwszy etap dotyczył technologii przygotowania ciekłego stopu magnezu i jego rafinacji. Ze względu na fakt, że stop magnezu AZ91 jest najszerzej stosowanym stopem magnezu zarówno w przypadku odlewania pod wysokim ciśnieniem, jak i do form piaskowych i kokil, kompleksowe badania objęły tylko ten stop.W pierwszym etapie badań opracowano technologię topienia i ochrony ciekłego metalu przed zapaleniem się oraz przeprowadzono badania wpływu nowych składów mieszanek gazowych na efekt rafinacji przy odlewaniu do form piaskowych i w kokilach. Efekt ten określono na podstawie badań gęstości oraz makro- i mikrostruktury. Słowa kluczowe: stopy magnezu, technologia topienia stopów magnezu, rafinacja stopów magnezu

Abstract As expected, the increasing demand for magnesium alloy castings has already become a fact. Considering this situation, a rich program of the studies on this particular subject has been initiated and put into operation at the Foundry Research Institute. The studies mainly include the development of new alloys along with the technologies of their casting. A good example are here the ultralight alloys (e.g. magnesium-lithium alloys). The addition of special alloying elements requires the development of new and original melting and casting technologies. Various investigations are also carried out on the new melt protecting and refining techniques. The present article comprises the results of the studies carried out recently by the Department of Non-Ferrous Metals operating in the Foundry Research Institute in Cracow. The aim of the studies was to develop for magnesium alloys and respective composite materials a complex technology of

27

27


Prace IO 1/2009

molten metal treatment and casting into the sand and metal moulds, followed by heat treatment. The program of the studies has been divided into several stages; the first stage was related with the technology of molten magnesium alloys treatment and refining. Complex studies covered only one alloy, i.e. AZ91, since in the family of magnesium alloys this one is the most popular and most widely used; it can be cast equally well into sand moulds and metal moulds by both pressure and gravity process. At the first stage of the investigations, the technology of melting and melt protection from the selfignition was developed. The effect of the gas mixture of a new composition on the refining process during casting into sand and metal moulds was examined. The effectiveness was determined from the macro- and microstructure density. Keywords: magnesium alloys, technology of magnesium alloy melting, refining of magnesium alloys

28


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLIX

Rok 2009

Zeszyt 1

ANALIZA PROCESU ZALEWANIA I KRZEPNIĘCIA ODLEWÓW ZE STALIWA STOPOWEGO PRZEZNACZONEGO DO PRACY W NISKICH TEMPERATURACH ANALYSIS OF THE POURING AND SOLIDIFICATION PROCESS OF ALLOYED STEEL CASTINGS FOR LOW - TEMPERATURE PERFORMANCE Andrzej Gwiżdż, Zenon Pirowski, Stanisław Pysz, Robert Żuczek1, Piotr Dworak2 1 2

Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków, MAGNUS NORD Sp. z o.o., ul. M. Skłodowskiej-Curie 59/69, 87-100 Toruń

Streszczenie Przedstawiona praca stanowiła część badań przemysłowych (stosowanych) wykonywanych w ramach projektu celowego ROW-II-403/2008 realizowanego w MAGNUS-NORD Sp z o.o w Toruniu. Przeprowadzono symulację zalewania i krzepnięcia dwóch dużych odlewów staliwnych o masie: I - około 200 kg i II - około 700 kg, wg dotychczas stosowanej technologii. Po analizie wyników symulacji zaproponowano zmiany w technologii odlewania. Po wprowadzeniu zmian w technologii, ponownie przeprowadzono symulację komputerową. Analiza jej wyników wykazała zdecydowaną poprawę warunków krzepnięcia i wyeliminowanie powstających porowatości i jam skurczowych. Słowa kluczowe: symulacja, proces zalewania, krzepnięcie, porowatość, wady odlewów

Abstract The study forms a part of the program of applied industrial research executed under Target Project No. ROW-II-403/2008 at MAGNUS-NORD Sp z o.o in Toruń. Pouring and solidification of two large steel castings weighing 200 kg (casting I) and 700 kg (casting II) was simulated, basing on the casting manufacturing technology used up to now. Detailed analysis of the results of simulation resulted in changes proposed and introduced to the so far used manufacturing technology. After the said changes had been introduced, the simulation of the casting process was done once again. The analysis of the obtained results indicated a substantial improvement in the solidification conditions and effectively eliminated the porosities and shrinkage cavities. Key words: simulation, pouring process, solidification, porosity, casting defects

43

43


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom XLIX

Rok 2009

Zeszyt 1

IDENTYFIKACJA FAZ KRYSTALICZNYCH KRZEMIONKI W PYŁACH EMITOWANYCH Z ODLEWNI PIASKOWEJ METODĄ PROSZKOWĄ DSH IDENTIFICATION BY DSH POWDER METHOD OF CRYSTAL PHASES OF SILICA IN DUST EMITTED FROM SAND FOUNDRY Janusz Faber, Maria Żmudzińska, Mariola Latała-Holtzer Instytut Odlewnictwa, Zespół Laboratoriów Badawczych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie Z uwagi na udokumentowany chorobotwórczy wpływ na zdrowie ludzkie pyłów zawierających krzemionkę krystaliczną podjęto próbę zidentyfikowania poszczególnych odmian polimorficznych krzemionki w próbkach pyłów emitowanych z odlewni stosującej formy piaskowe. Identyfikację odmian polimorficznych SiO2 (jakościowa analiza fazowa) przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (metoda proszkowa Debye’a-Sherrera-Hulla [DSH]). Próbki pobrano w otoczeniu wybranej odlewni, w różnych odległościach od źródła emisji. W pobranych próbkach pyłu opadającego i zawieszonego zidentyfikowano nisko- i wysokotemperaturową odmianę SiO2 oraz fazy metaliczne. Słowa kluczowe: krzemionka krystaliczna, metoda proszkowa DSH, pył, fazy metaliczne

Abstract In view of the documented pathogenic effect on human health of dust containing crystalline silica, an attempt has been made to identify different variations of polymorphic silica in samples of dust emitted from foundries using sand moulds. The polymorphic variations of SiO2 (qualitative phase analysis) were examined by the X-ray diffraction method (the Debye-Sherrer-Hull powder method [DSH]). The samples were taken in a selected foundry at different distances from the source of emission. In the samples of falling and suspended dust, the low- and high-temperature variations of SiO2 accompanied by metallic phases, were identified. Keywords: crystal silica, DSH powder method, dust, metallic phases

53

53

Prace Instytutu Odlewnictwa  

Prace Instytutu Odlewnictwa nr 1/2009