Issuu on Google+

INSTYTUT ODLEWNICTWA PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom L

Nu me r 3

SPIS TREŚCI 1. ANDRZEJ BALIŃSKI: Wpływ ultradźwięków na procesy niskoenergetyczne oraz przewodnictwo elektrolityczne formierskich pyłów odpadowych poddanych zaawansowanemu utlenianiu................................................................................

5

2. JERZY TYBULCZUK, KRZYSZTOF JAŚKOWIEC, ANDRZEJ GWIŻDŻ: Wpływ modyfikacji bezpośredniej w formie odlewniczej na strukturę stopów żelaza.......

17

3. STANISŁAW PYSZ, ZDZISŁAW ŻÓŁKIEWICZ, ROBERT ŻUCZEK, ZBIGNIEW MANIOWSKI, ZBIGNIEW SIERANT, MARIUSZ MŁYŃSKI: Badania symulacyjne warunków wypełnienia wnęki formy ciekłym metalem w technologii modeli zgazowywanych....................................................................................................

27

4. PIOTR DŁUGOSZ, PAWEŁ DARŁAK, ALEKSANDRA SIEWIOREK, JERZY J. SOBCZAK: Kompozyty ALFA wytworzone metodą mechanicznej syntezy - analiza rozkładu fazy zbrojącej za pomocą mikrotomografii komputerowej...................... 39


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)

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

Publikowane artykuły były recenzowane

Projekt okładki: ENTER GRAF, Kraków Skład komputerowy: Patrycja Rumińska Korekta wydawnicza: Marta Konieczna, Anna Samek-Bugno

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 INSTITUTE TRANSACTIONS OF FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE Vol um e L

Nu mb e r 3

CONTE NTS 1. ANDRZEJ BALIŃSKI: Effect of ultrasounds on low-energy processes and electrolytic conductivity of moulding dust waste subjected to advanced oxidation......

5

2. JERZY TYBULCZUK, KRZYSZTOF JAŚKOWIEC, ANDRZEJ GWIŻDŻ: Effect of direct in-mould inoculation on the structure of iron alloys........................

15

3. STANISŁAW PYSZ, ZDZISŁAW ŻÓŁKIEWICZ, ROBERT ŻUCZEK, ZBIGNIEW MANIOWSKI, ZBIGNIEW SIERANT, MARIUSZ MŁYŃSKI: Simulation studies of mould filling conditions with molten metal in evaporative pattern technology.......

27

4. PIOTR DŁUGOSZ, PAWEŁ DARŁAK, ALEKSANDRA SIEWIOREK, JERZY J. SOBCZAK: ALFA composites fabricated by mechanical alloying - analysis of the reinforcing phase distribution by computed microtomography.............................. 39


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)

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

The articles published herein have been reviewed Graphic Design: ENTER GRAF, Kraków Computer Typesetting: Patrycja Rumińska Proofreading: Marta Konieczna, Anna Samek-Bugno

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 L

Rok 2010

Zeszyt 3

WPŁYW ULTRADŹWIĘKÓW NA PROCESY NISKOENERGETYCZNE ORAZ PRZEWODNICTWO ELEKTROLITYCZNE FORMIERSKICH PYŁÓW ODPADOWYCH PODDANYCH ZAAWANSOWANEMU UTLENIANIU EFFECT OF ULTRASOUNDS ON LOW-ENERGY PROCESSES AND ELECTROLYTIC CONDUCTIVITY OF MOULDING DUST WASTE SUBJECTED TO ADVANCED OXIDATION Andrzej Baliński Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie W artykule przedstawiono charakterystykę podstawowych zanieczyszczeń emitowanych w procesie wytwarzania mas formierskich. Opisano metodę ograniczenia szkodliwych emisji w wyniku zastosowania zaawansowanego utleniania. Stwierdzono występowanie zmian strukturalnych w pyłach odpadowych poddanych działaniu ultradźwięków w środowisku wody naturalnej oraz zmian wartości ich przewodnictwa elektrolitycznego w warunkach działania ultradźwięków zarówno w wodzie naturalnej, jak i nasyconej ozonem. Słowa kluczowe: masa formierska, pył odpadowy, zaawansowane utlenianie, ultradźwięki, spektroskopia FTiR

Abstract The article presents the basic characteristics of the pollutants emitted in the process of foundry mould manufacture. A method to reduce harmful emissions through the application of advanced oxidation was described. The occurrence of structural changes occurring in the dust waste treated with ultrasounds in the environment of natural water, and changes in the value of electrolytic conductivity under the effect of ultrasounds, in both natural and ozone-saturated water were stated. Key words: moulding sand, dust waste, advanced oxidation, ultrasounds, FTiR spectroscopy

5


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom L

Rok 2010

Zeszyt 3

WPŁYW MODYFIKACJI BEZPOŚREDNIEJ W FORMIE ODLEWNICZEJ NA STRUKTURĘ STOPÓW ŻELAZA EFFECT OF DIRECT IN-MOULD INOCULATION ON THE STRUCTURE OF IRON ALLOYS Jerzy Tybulczuk, Krzysztof Jaśkowiec, Andrzej Gwiżdż Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie W trakcie realizowanego projektu przeprowadzono serie badań nad wpływem rozdrobnionego modyfikatora naniesionego na powierzchnię formy na zmiany struktury powierzchni odlewów z żeliwa sferoidalnego i staliwa stopowego. Podczas prac przygotowawczych zdecydowano się na użycie dla żeliwa taniego i dostępnego modyfikatora FeSi75T, natomiast dla staliwa austenitycznego typu SUS316 (LH17N17M3) użyto specjalnie wytopiony i przygotowany modyfikator FeNbC. Sam proces modyfikacji polegał na rozpuszczeniu naniesionej warstwy modyfikatora, co wymagało doboru odpowiedniej granulacji oraz ilości modyfikatora umożliwiającej zajście procesu modyfikacji i wystąpienie oczekiwanych efektów, tj. głównie rozdrobnienia i zwiększenia ilości wydzieleń grafitu w żeliwie oraz rozdrobnienia ziarna w przypadku staliwa. Słowa kluczowe: modyfikacja, metody modyfikacji, odlewy cienkościenne, żeliwo sferoidalne, staliwo stopowe

Abstract In the course of the executed project, a series of investigations has been made to establish what effect a refined inoculant applied on the mould surface can have on changes in the surface structure of castings made from ductile iron and alloyed cast steel. During preliminary research it was decided to use a cheap and readily available FeSi75T inoculant for cast iron, while for the austenitic SUS316 (LH17N17M3) cast steel, a FeNbC inoculant after special melting and treatment was selected. The inoculation process consisted in dissolving the applied layer of inoculant, thus requiring the choice of a best amount of the inoculant of proper granulation to induce the inoculation process along with all the expected effects, i.e. raising the number of graphite precipitates in cast iron combined with their refinement, and grain refinement in cast steel Keywords: inoculation, methods of inoculation, thin-wall castings, ductile iron, alloyed cast steel

17


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom L

Rok 2010

Zeszyt 3

BADANIA SYMULACYJNE WARUNKÓW WYPEŁNIENIA WNĘKI FORMY CIEKŁYM METALEM W TECHNOLOGII MODELI ZGAZOWYWANYCH SIMULATION STUDIES OF MOULD FILLING CONDITIONS WITH MOLTEN METAL IN EVAPORATIVE PATTERN TECHNOLOGY Stanisław Pysz1, Zdzisław Żółkiewicz1, Robert Żuczek1, Zbigniew Maniowski1, Zbigniew Sierant2, Mariusz Młyński2 1

Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków 2 METALODLEW SA, ul. Ujastek 1, 31-752 Kraków

Streszczenie W artykule przedstawiono badania symulacyjne przepływu metalu w formie wypełnionej modelem zgazowywanym przeprowadzone z wykorzystaniem dostępnych parametrów termofizycznych. Na końcowe właściwości odlewu wykonanego z wykorzystaniem technologii zgazowywania modelu ma duży wpływ sposób doprowadzenia metalu do wnęki formy, sposób odprowadzenia gazów, jak również właściwości samego modelu styropianowego, czyli jego parametry termofizyczne. Układ wlewowy powinien być tak zaprojektowany, by metal wpływał do wnęki formy, tworząc równą powierzchnię czołową i następowało równomierne zgazowywanie modelu styropianowego. Kształt układu wlewowego, sposób zalewania wpływają na szybkość zapełnienia wnęki formy i kinetykę zgazowywania przez ciekły metal modelu. Stosowanie modeli zgazowywanych do wykonania odlewu wymaga uwzględnienia w procesie zmiennych właściwości fizykochemicznych, w zależności od samego modelu, wpływających na przepływ metalu we wnęce formy oraz proces zgazowywania modelu. Słowa kluczowe: dane termofizyczne, symulacja przepływu metalu, układ wlewowy, model zgazowywany

Abstract Using available thermo-physical parameters, the paper describes the simulation studies of metal flow in mould filled with an evaporative pattern. The final properties of casting made in a lost-foam process are greatly dependent on the way by which the metal is fed to mould cavity, on the way by which gases are taken off, and also on the properties of the lost foam pattern itself, that is, on its thermophysical parameters. The gating system should be designed in a way such as to let metal flow into mould cavity with an even front surface, enabling a uniform evaporation of pattern made from, e.g., foamed polystyrene. The configuration of a gating system and the technique of metal pouring affect the rate at which the mould cavity is being filled with metal, and hence the kinetics of pattern evaporation under the molten metal effect. When lost foam patterns are used in a casting process, it is necessary to allow for the variable physico-chemical properties, which depend on pattern itself and affect the metal flow behaviour in mould cavity as well as the pattern evaporation process. Keywords: thermophysical data, simulation of metal flow, filling system, gasification model

27


PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA Tom L

Rok 2010

Zeszyt 3

KOMPOZYTY ALFA WYTWORZONE METODĄ MECHANICZNEJ SYNTEZY - ANALIZA ROZKŁADU FAZY ZBROJĄCEJ ZA POMOCĄ MIKROTOMOGRAFII KOMPUTEROWEJ ALFA COMPOSITES FABRICATED BY MECHANICAL ALLOYING - ANALYSIS OF THE REINFORCING PHASE DISTRIBUTION BY COMPUTED MICROTOMOGRAPHY Piotr Długosz, Paweł Darłak, Aleksandra Siewiorek, Jerzy J. Sobczak Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Streszczenie W pracy prezentowane są wyniki badań próbek kompozytowych, w których zbrojenie stanowią odpadowe popioły lotne z elektrowni, natomiast osnową jest czyste aluminium (A8). Uzyskaną na drodze mechanicznej syntezy zaprawę kompozytową poddano konsolidacji plastycznej na zimno w celu scalenia proszków w materiał lity, a uformowane w ten sposób wypraski nagrzewano do temperatury 430–450°C i wyciskano z nich pręty o średnicy 14 mm. Uzyskane próbki cylindryczne poddano analizie tomograficznej, w wyniku której stwierdzono zadowalający poziom dystrybucji fazy zbrojącej, przy zawartości 25% wag. popiołu, oraz brak obszarów o zbyt dużej koncentracji cząsteczek ceramicznych, mogących być początkiem powstawania niekorzystnego zjawiska aglomeracji. Zaobserwowano poprawę właściwości mechanicznych próbek kompozytowych w porównaniu do właściwości próbek wykonanych wyłącznie z materiału osnowy. Słowa kluczowe: kompozyty ALFA, popioły lotne, mechaniczna synteza, tomografia komputerowa

Abstract The paper presents the results of examinations of composite samples in which the reinforcement is waste fly ash from power plants, while matrix is an aluminium (A8). The agglomerates of master composite obtained by mechanical alloying were subjected to hot plastic consolidation to transform the powder into a solid material, and thus formed compacts were heated to a temperature of 430-450°C and squeezed into 14 mm diameter rods. Thus obtained cylindrical samples were analysed by computed tomography, which revealed a satisfactory level of the distribution of the reinforcing phase at a 25 wt.% fly ash concentration, and absence of the areas characterised by too high concentration of ceramic particles, which may act as a source of the adverse phenomenon of agglomeration. An improvement in the mechanical properties of composite samples compared made from the sole matrix material. Key words: ALFA composites, fly ash, mechanical alloying, computed tomography

39


Prace Instytutu Odlewnictwa