Organizatorkontech.info.pl/wp-content/uploads/2019/06/Materialy-Konfrencyjne... · 15.45–16.00 – Kształtowanie blach ze stopu aluminium 7xxx Deformation of sheet made of 7xxx

Organizator / Organizer

Instytut Obróbki Plastycznej ul. Jana Pawła II nr 14, 61-139 Poznań

tel. (+48 61) 657 05 55, e-mail: [email protected] www.inop.poznan.pl www.kontech.info.pl

KOMITET ORGANIZACYJNY / ORGANIZATION COMMITTEE

Jacek Borowski Przewodniczący / Chairman

Lucyna Runka

Małgorzata Słodzinka Ewa Szymańska

Marcin Tomkowiak Stanisław Ziółkiewicz

SEKRETARIAT KONFERENCJI / SECRETARIAT OF THE CONFERENCE

Instytut Obróbki Plastycznej ul. Jana Pawła II nr 14, 61-139 Poznań

tel. 61 657 05 55 w. 228, 229 e-mail: [email protected]

[email protected]

Przedstawione referaty zostaną opublikowane w zeszytach nr 3/2016 i 4/2016 czasopisma „Obróbka Plastyczna Metali”

Presented papers will be published in the issue no. 3/2016 and 4/2016

of the „Metal Forming” periodical.

XXI Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna 21st International Scientific and Technical Conference

PATRONAT NAUKOWY / SCIENTIFIC PATRONAGE

Komitet Nauki o Materiałach Polskiej Akademii Nauk

The Committee on Materials Science

of the Polish Academy of Sciences

21–23.09.2016 Pałac Mierzęcin

Mierzęcin 1, 66-520 Dobiegniew, Poland www.palacmierzecin.pl

PATRONAT HONOROWY / HONORARY PATRONAGE

Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego

Minister of Science and Higher Education

PROGRAM KONFERENCJI / CONFERENCE PROGRAMME

ŚRODA 21.09.2016 / WEDNESDAY 21.09.2016

12.00–14.00 Rejestracja Uczestników / Registration of Participants, Pałac (Palace)

13.30–15.00 Obiad / Lunch, Pałac (Palace)

15.00–16.40 Sesja plenarna I / Plenary session I: Advanced engineering materials and investigation of them. Part A

Centrum szkoleniowo-konferencyjne, Sala Kolumnowa (Training Conference Centre, Column Hall)

16.40–17.00 Przerwa kawowa / Coffee break

17.00–18.30 Sesja plenarna II / Plenary session II: Advanced engineering materials and investigation of them. Part B

Centrum szkoleniowo-konferencyjne, Sala Kolumnowa (Training Conference Centre, Column Hall) 19.30–20.00 Koncert kameralny / Chamber concert, Ksenia Shaushyshvili – sopran / soprano,

Pałac, Sala Balowa (Palace, Grand Ballroom)

20.15–01.00 Uroczysta kolacja / Solemn dinner Sala Konferencyjna Grape Spa (Grape Spa Conference Hall)

CZWARTEK 22.09.2016 / THURSDAY 21.09.2016

07.30–08.30 Śniadanie / Breakfast, Pałac (Palace)

08.30–15.00 Zwiedzanie firmy Albatros Aluminium w Wałczu Visitation in Albatros Aluminium in Wałcz

12.00–13.30 Obiad / Lunch, Albatros Aluminium

15.30–16.45 Sesja plenarna III / Plenary session III: Advanced metal forming technologies – Demonstrator+ Centrum szkoleniowo-konferencyjne, Sala Kolumnowa (Training Conference Centre, Column Hall)

17.00–18.20 Sesja Jubileuszowa z okazji 50-lecia pracy w Instytucie Obróbki Plastycznej prof. Leopolda Berkowskiego (kawa) Jubilee Session of the 50th anniversary of work in Metal Forming Institute of prof.

Leopold Berkowski (coffee) Centrum szkoleniowo-konferencyjne, Sala Kolumnowa (Training Conference Centre, Column Hall)

18.20–19.20 Sesja posterowa / Poster session (kawa / coffee) Centrum szkoleniowo-konferencyjne, hol, 1 piętro (Training Conference Centre, hall, 1 floor)

Spotkanie projektowe dotyczące projektu EXALU5000 pt. „Opracowanie innowacyjnej technologii wyciskania kształtowników z trudnoodkształcalnych stopów aluminium serii 5xxx” Project meeting about the project EXALU5000: „Development of innovative

technology for extrusion of sections from hard-deformable 5xxx series aluminum

alloys”

Centrum szkoleniowo-konferencyjne, Sala A (Training Conference Centre, Room A)

19.30–24.00 Kolacja grillowa z atrakcjami / Dinner barbecue with attractions, Billard-Pub (Billiards Pub)

PIĄTEK 23.09.2016 / FRIDAY 23.09.2016 07.30–10.30 Śniadanie / Breakfast, Pałac (Palace)

wyjazd Uczestników / departure of Participants

środa, 21.09.2016 Wednesday, 21.09.2016

15.00–16.40 15.00–16.40

Centrum szkoleniowo-konferencyjne Training Conference Centre Sala Kolumnowa Column Hall

SESJA PLENARNA I / PLENARY SESSION I

Advanced engineering materials and investigation of them. Part A

Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Wolfram Scharff – IfU Diagnostic Systems GmbH, Lichtenau, Germany Prof. Zbigniew Pater – Politechnika Lubelska, Lublin (Lublin University of Technology, Lublin, Poland)

15.00–15.10 – Powitanie Uczestników / Welcome of the Participants Prof. Hanna Wiśniewska-Weinert Instytut Obróbki Plastycznej Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland) 15.10–15.25 – Wpływ parametrów narzędzia kształtującego na rozdrobnienie ziarna metali nieżelaznych w procesie SPD Influence of the forming tool parameters on the grain refinement in non-ferrous

metals by SPD process

Prof. Stanislav Rusz VŠB – Technical University of Ostrava, Czech Republic 15.25–15.40 – Nowoczesne metody i wyposażenie do optycznej kontroli procesów plazmowych Modern methods and equipment for optical process control of plasma processes

Prof. Wolfram Scharff IfU Diagnostic Systems GmbH, Lichtenau, Germany 15.40–15.55 – Badanie diagnostycznego ultradźwiękowego obrazowania: nowa generacja techniki wysokorozdzielczego obrazowania akustycznego do charakterystyki materiału i NDT w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym Ultrasonic diagnostic imaging research: New generation of high resolution

acoustical imaging technique for material characterization and NDT

in automotive and aircraft manufacturing

Prof. Roman Maev University of Windsor, Canada 15.55–16.10 – Modelowanie jako narzędzie do zrozumienia i doskonalenia techniki iskrowego spiekania plazmowego Modeling as a tool for understanding and improvement of Spark Plasma

Sintering technique

Prof. Alexander Laptev Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Energy and Climate Research, Jülich, Germany 16.10–16.25 – Mapa procesu obróbki stali chromowej P91 o zawartości 9% Cr Processing map of 9% Chromium Steel P91 Prof. Jiří Kliber VŠB – Technical University of Ostrava, Czech Republic 16.25-16.40 – Dyskusja / Discussion

środa, 21.09.2016 Wednesday, 21.09.2016

17.00–18.30 17.00–18.30


SESJA PLENARNA II / PLENARY SESSION II

Advanced engineering materials and investigation of them. Part B

Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Stanislav Rusz – VŠB – Technical University of Ostrava, Czech Republic Prof. Zbigniew Gronostajski – Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland)

17.00–17.15 – Opracowanie nowego cementytowego węglika WC-CrFe spiekanego metodą FAST Development of a new WC-CrFe cemented carbide processed by field-assisted

sintering techniques Dr eng. Andrea García-Junceda IMDEA Materials Institute, Madrid Institute for Advanced Studies of Materials, Madrid, Spain 17.15–17.30 – Materiałowe i technologiczne kierunki rozwoju w przetwórstwie proszków metali Materials and technologies developments in the processing of PM materials

Prof. Stefan Szczepanik Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland) 17.30–17.45 – Zaawansowane technologie kucia i spiekania proszków w wytwarzaniu części Advanced powder forging and sintering technologies of components

manufacturing

Prof. Volf Leshchynsky Instytut Obróbki Plastycznej Poznań (Metal Forming Institute, Poznań Poland) 17.45–18.00 – Otrzymywanie i właściwości litych stopów na bazie magnezu o ultra drobno ziarnistej mikrostrukturze Synthesis and properties of bulk Mg-based alloys with ultrafine

grained microstructure

Prof. Mieczysław Jurczyk Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland) 18.00–18.15 – Nowe techniki i zastosowania wybuchowego odkształcania i nakładania powłok New explosive deformation and coating techniques and applications

Prof. Mykhaylo V. Zagirnyak Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, Kremenchuk, Ukraine 18.15–18.30 – Dyskusja / Discussion

czwartek, 22.09.2016 Thursday, 22.09.2016

15.30–16.45 15.30–16.45


SESJA PLENARNA III / PLENARY SESSION III

Advanced metal forming technologies – Demonstrator+

Przewodniczący sesji / Session chairmen: Prof. Leopold Berkowski – Instytut Obróbki Plastycznej Poznań (Metal Forming Institute, Poznań Poland) Prof. Marcin Knapiński – Politechnika Częstochowska, Częstochowa (Częstochowa University of Technology, Częstochowa, Poland)

15.30–15.45 – Walcowanie śrubowo-klinowe Helical-wedge rolling

Prof. Zbigniew Pater Politechnika Lubelska, Lublin (Lublin University of Technology, Lublin, Poland) 15.45–16.00 – Kształtowanie blach ze stopu aluminium 7xxx Deformation of sheet made of 7xxx series aluminum alloy Prof. Zbigniew Gronostajski Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland) 16.00–16.15 – Ocena odkształcalności i zgrzewalności wysokoskładnikowych stopów AlMg w procesie wyciskania Estimation of deformability and weldability of high-alloyed AlMg alloys

in extrusion process

Prof. Dariusz Leśniak Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

16.15–16.30 – Właściwości wytrzymałościowe wyciskanych profili ze stopów AlMg Strength properties of extruded profiles made of AlMg alloys

Dr inż. Jacek Borowski Instytut Obróbki Plastycznej Poznań (Metal Forming Institute, Poznań Poland) 16.30–16.45 – Dyskusja / Discussion

KOMITET NAUKOWY / SCIENTIFIC COMMITTEE Przewodniczący / Chairman Prof. Stanisław Legutko Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland) Zastępca przewodniczącego / Deputy Chairman Prof. Hanna Wiśniewska-Weinert Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland) Prof. Leopold Berkowski Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Leszek Blacha Politechnika Śląska, Gliwice (Silesian University of Technology, Gliwice, Poland)

Prof. Włodzimierz Bochniak Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Leszek A. Dobrzański Politechnika Śląska, Gliwice (Silesian University of Technology, Gliwice, Poland)

Prof. Henryk Dyja Politechnika Częstochowska, Częstochowa (Częstochowa University of Technology, Częstochowa, Poland)

Prof. Monika Gierzyńska-Dolna Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Zbigniew Gronostajski Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland)

Prof. Franciszek Grosman Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Prof. Eugeniusz Hadasik Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Prof. Marek Hetmańczyk Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Prof. Mikhail Ignatev Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Mieczysław Jurczyk Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland)

Prof. Jiří Kliber VŠB – Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic

Prof. Leszek Klimek Politechnika Łódzka, Łódź (Łódź University of Technology, Łódź, Poland)

Prof. Andrzej Kocańda Politechnika Warszawska, Warszawa (Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland)

Prof. Andrzej Korbel Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Alexander Laptev Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute for Energy and Climate Research, Jülich, Germany

Prof. Volf Leshchynsky Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Prof. Dariusz Leśniak Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Prof. Małgorzata Lewandowska Politechnika Warszawska, Warszawa (Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland)

Prof. Wojciech Libura Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Prof. Jerzy Łabaj Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Prof. Roman Maev University of Windsor, Windsor, Canada

Prof. Bogusław Major Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego PAN, Kraków (Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland)

Prof. Jarosław Mizera Politechnika Warszawska, Warszawa (Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland)

Prof. Zbigniew Pater Politechnika Lubelska, Lublin (Lublin University of Technology, Lublin, Poland)

Prof. Maciej Pietrzyk Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Prof. Maria Richert Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Prof. Stanislav Rusz VŠB – Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic

Prof. Wolfram Scharff IfU Diagnostic Systems GmbH, Lichtenau, Germany

Prof. Stefan Szczepanik Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Prof. Wojciech Szkliniarz Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland)

Prof. Zbigniew Śmieszek Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice (Institute of Non Ferrous Metals, Gliwice, Poland)

Prof. Michał Wieczorowski Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland)

Prof. Mykhaylo V. Zagirnyak Kremenchuk Mykhailo Ostrohradsky National University, Kremenchuk, Ukraine

Prof. Józef Zasadziński Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Prof. Paweł Zięba Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego PAN, Kraków (Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland)

SPIS TREŚCI / CONTENTS

CZĘŚĆ 1. REFERATY / PART 1. PAPERS 15

1. S. Rusz, M. Salajka, O. Hilser, J. Dutkiewicz, J. Boruta, J. Kedron, S. Tylsar Wpływ parametrów narzędzia kształtującego na rozdrobnienie ziarna metali nieżelaznych w procesie SPD Influence of the Forming Tool Parameters on the Grain Refinement Non-Ferrous Metals by SPD Process

15

15

2. W. Scharff Nowoczesne metody i wyposażenie do optycznej kontroli procesów plazmowych Modern methods and equipment for optical process control of plasma processes

17 17

3. R. Maev

Badanie diagnostycznego ultradźwiękowego obrazowania: nowa generacja techniki wysokorozdzielczego obrazowania akustycznego do charakterystyki materiału i NDT w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym Ultrasonic diagnostic imaging research: new generation of high resolution acoustical imaging technique for material characterization and NDT in Automotive and Aircraft Manufacturing

18

18

4. A. Laptev Modelowanie jako narzędzie do zrozumienia i doskonalenia techniki iskrowego spiekania plazmowego Modeling as a tool for understanding and improvement of spark plasma sintering technique

20

20

5. J. Kliber, T. Pokluda Mapa procesu obróbki stali chromowej P91 o zawartości 9% Cr Processing map of 9% Chromium Steel P91

21 21

6. A. Garcia Junceda, I. Sáez, J.M. Torralba

Opracowanie nowego cementytowego węglika WC-CrFe spiekanego metodą FAST Development of a new WC-CrFe cemented carbide processed by field-assisted sintering techniques

23

23

7. S. Szczepanik Materiałowe i technologiczne kierunki rozwoju w przetwórstwie proszków metali Materials and technologies developments in the processing of PM materials

24

24 8. V. Leshchynsky

Zaawansowane technologie kucia i spiekania proszków w wytwarzaniu części Advanced powder forging and sintering technologies of components manufacturing

26 26

9. K. Kowalski, A. Miklaszewski, M. Jurczyk

Otrzymywanie i właściwości litych stopów na bazie magnezu o ultra drobno ziarnistej mikrostrukturze Synthesis and properties of bulk Mg-based alloys with ultrafine grained microstructure

27

27

10. M.V. Zagirnyak, V.V. Drahobetskiy, A. Shapoval Nowe techniki i zastosowania wybuchowego odkształcania i nakładania powłok New explosive deformation and coating techniques and applications

29 29

11. Z. Pater, J. Tomczak, T. Bulzak

Walcowanie śrubowo-klinowe Helical-wedge rolling

30 30

12. Z. Gronostajski

Kształtowanie blach ze stopu aluminium 7xxx Deformation of sheet made of 7xxx series aluminum alloy

32 32

13. D. Leśniak

Ocena odkształcalności i zgrzewalności wysoko-składnikowych stopów AlMg w procesie wyciskania Estimation of deformability and weldability of high-alloyed AlMg alloys in extrusion process

34

34

14. J. Borowski, G. Płaczek, D. Andrzejewski, H. Jurczak, D. Leśniak Właściwości wytrzymałościowe wyciskanych profili ze stopów AlMg Strength properties of extruded profiles made of AlMg alloys

36 36

CZĘŚĆ 2. SESJA POSTEROWA / PART 2. POSTER SESSION 38

1. P. Maj, J. Mizera Analiza naprężeń szczątkowych oraz wytrzymałości elementów wykonanych ze stopów Inconel w procesie zgniatania obrotowego wzdłużnego Analysis of residua stresses and mechanical properties of Inconel alloys subjected to flow forming process

38

38

2. J. Borowski, G. Płaczek, D. Andrzejewski Badanie możliwości walcowania wyciskanych profili ze stopu aluminium 5754 Examination of the possibility of rolling the extruded profile of aluminum alloy 5754

40 40

3. M. Dziki, D. Leśniak, J. Richert, J. Zasadziński, W. Libura, B. Płonka, H. Jurczak

Badania odkształcalności stopów AlMg w procesie wyciskania Research on AlMg alloys deformability during extrusion process

41 41

4. A. Wassermann, D. Leśniak, M. Richert, B. Leszczyńska-Madej, M. Dziki,

K. Zaborowski, H. Jurczak Badania podatności stopów AlMg do wyciskania zgrzewającego Research on susceptibility of AlMg alloys for extrusion welding

43 43

5. S. Boczkal, M. Lech-Grega, M. Karaś, D. Kapinos, B. Płonka, P. Korczak, W. Szymański

Biodegradowalne stopy – MgCa Biodegradable alloys – Mg – Ca

45 45

6. A. Mróz, M. Ignatev, C. Lohmann

HypOrth – Nowe rozwiązania w opracowaniu hipoalegicznego materiału na implanty ortopedyczne: kroki ku spersonalizowanej medycynie

47

HypOrth – New approaches in the development of hypoallergenic implant material in orthopaedics: steps to personalised medicine

47

7. M. Pieszak, T. Gądek

Innowacyjna linia do walcowania na zimno płaskowników o określonych właściwościach Innovative line for cold rolling of flat bars with predetermined properties

49 49

8. J. Przondziono, M. Tkocz, M. Wojciechowski, W. Walke, J. Mendala

Korozja elektrochemiczna drutów stosowanych w chirurgii twarzowo-szczękowej Electrochemical corrosion of wires used in maxillo-facial surgery

50 50

9. J. Domagała-Dubiel, Z. Rdzawski, W. Głuchowski, D. Janicki

Laserowa obróbka powierzchniowa miedzi Laser surface treatment of copper

52 52

10. B. Juszczyk, J. Kulasa, W. Malec, Ł.J. Wierzbicki, B. Cwolek

Ocena stopnia zużycia materiałów kompozytowych na osnowie miedzi umacnianych heterofazowymi cząstkami niemetalicznymi Evaluation of the degree of wear of copper-based composite materials reinforced with heterophasic non-metallic particles

54

54

11. S. Sawicki, H. Dyja, A. Kawałek, K. Laber, M. Knapiński Plastometryczne badania własności reologicznych stopów AlMg 5754, 5083, 5019 oraz 5XXX z przeznaczeniem do modelowania numerycznego procesu wyciskania Plastometric testing of rheological properties of 5754, 5083, 5019 and 5XXX aluminium alloy for the purpose of numerical modeling extrusion process

56

56

12. S. Boczkal, M. Lech-Grega, W. Szymański, B. Płonka, P. Korczak, D. Kapinos Przerabiane plastycznie stopy MgYCa z dodatkiem Zn Wrought alloys MgYCa with the addition of Zn

57 57

13. B. Płonka, K. Remsak, M. Rajda, P. Korczak

Przeróbka plastyczna wysokowytrzymałych stopów Mg na drodze wyciskania i kucia Study of plastic working of high strength Mg alloys through extrusion and forging

58 58

14. D. Garbiec, M. Lijewski, V. Leshchynsky

Rozwój technologii SPS w ramach projektu finansowanego z Unii Europejskiej – PILOTMANU Development of SPS technologies in the frame of EU PILOTMANU Project

60 60

15. W. Głuchowski, Z. Rdzawski, J. Domagała-Dubiel

Stopy CuTi o wysokich własnościach wytrzymałościowych CuTi alloys of high mechanical properties

62 62

16. J. Kulasa, W. Malec, B. Juszczyk, Ł.J. Wierzbicki, B. Cwolek

Stopy o drobnoziarnistej strukturze otrzymywane metodą KOBO Alloys of fine-grained structure obtained by the KOBO extrusion method

64 64

17. M. Rozmysłowicz, T. Gądek Walcarka laboratoryjna zmodernizowana w ramach projektu „Opracowanie i wdrożenie technologii recyklingu poprodukcyjnych odpadów taśmy stalowej” Laboratory rolling mill modernized within the project, “Elaboration and implementation of the technology of recycling steel strip wastes”

66

66

18. F. Heyduk Właściwości połączeń spawanych profili ze stopów aluminium serii 5XXX i 6063 wykonanych metodą TIG Properties of welded profiles of aluminium alloys series 5XXX and 6063 made by the TIG method

67

67

19. T. Tański Wpływ obróbki cieplnej połączonej z intensywnym odkształceniem plastycznym na strukturę i własności mechaniczne stopu Al-Mg The effect of heat treatment combined with SPD processing on the structure and mechanical properties of Al-Mg alloy

69

69

20. K. Laber, H. Dyja, A. Kawałek, S. Sawicki, M. Knapiński Wpływ parametrów oraz schematu odkształcenia na naprężenie uplastyczniające trudno odkształcalnego stopu aluminium 5XXX Influence of the parameters and strain state on the flow stress of 5XXX hard-deformed aluminum alloy

71

71

21. M. Lijewski, V. Leshchynsky Wprowadzanie cząstek smarów stałych na powierzchnie współpracujących tribologicznie części pracujących w podwyższonych temperaturach HIGRAPH Introducing particles of solid lubricant onto surface of friction parts engineered for high temperature applications HIGRAPH

72

72

22. J. Borowski, D. Andrzejewski Wytrzymałość zmęczeniowa wyciskanych profili stopów serii 5xxx Fatigue strength of extruded aluminum profiles of the 5xxx series

74 74

23. A. Wielowiejska-Giertuga, J. Sulej-Chojnacka, J. Borowski

Wytworzenie dokumentacji planowo-projektowej technologii wyciskania kształtowników z trudnoodkształcalnych stopów AlMg Developing the design documentation of technology of extrusion the profiles made of hard-deformable AlMg alloys

75

75

NOTATKI / NOTES 77

XXI Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna KONTECH 21st International Scientific and Technical Conference KONTECH

Poznań–Mierzęcin, 21–23.09.2016

15

CZĘŚĆ 1. REFERATY / PART 1. PAPERS

Stanislav Rusz1), Michal Salajka1), Ondrej Hilser1), Jan Dutkiewicz2), Josef Boruta1), Jan Kedron1), Stanislav Tylsar1)

1)VŠB-Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic 2)Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego PAN, Kraków (Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland)

Wpływ parametrów narzędzia kształtującego na rozdrobnienie ziarna metali nieżelaznych w procesie SPD

Influence of the forming tool parameters on the grain refinement

non-ferrous metals by SPD process

Streszczenie

Rozwój technologii produkcji bardzo drobnoziarnistych materiałów jest obecnie intensywnie przyspieszany. W VŠB Uniwersytecie Technicznym w Ostrawie opracowano metodę, która wykorzystuje zasadę intensywnego odkształcenia plastycznego (SPD) do rozdrabniania struktury i wzmacniania własności mechanicznych pasków blachy. Najważniejsze w praktyce jest zwiększenie umownej granicy plastyczności i naprężenia rozciągającego. Nowa opracowaną metodą jest wyciskanie równokanałowe podwójnymi rolkami Intensywne odkształcenie plastyczne skutkuje wysokim stopnie przeformowania materiału. Tę metodę można stosować do produkcji materiałów metalicznych o bardzo drobnej strukturze ziarna (dalej zwanej strukturą ultra drobną). Proces kształtowania jest oparty na technologii wyciskania z zerowym usuwaniem grubości paska blachy z końcowym celem osiągnięcia wysokiego stopnia odkształcenia w formowanym materiale, co skutkuje znaczną poprawą własności mechanicznych materiału wejściowego. W pracy zanalizowano wpływ kształtujących na wartości kątów nowo opracowanych narzędzi kształtujących na osiąganie własności mechanicznych wybranych materiałów Cu i mosiądzu w procesie SPD. Weryfikowano eksperymentalnie następujące typy materiałów: taśma blaszana o wymiarach 58 (szerokość) x 1000 (długość) x 2 (grubość) mm. W pracy oceniono również wpływ intensywnego odkształcenia plastycznego (SPD) na wzmocnienie tych materiałów przy różnych wartościach kąta narzędzia kształtującego. Niedwuznacznie wykazano wpływ nowych geometrii narzędzi kształtujących na poprawę własności mechanicznych.

Abstract

Development of technologies for the production of very fine-grained materials is currently very intensively accelerated. On VŠB – Technical University of Ostrava developed a method that uses the principle of severe plastic deformation to refine the structure and enhance mechanical properties of sheet metal strips. The greatest importance in practice represents an increase in proof stress and tensile stress of sheet metal strips. Dual Rolls Equal Channel Extrusion (DRECE) method is a newly developed method. Severe plastic deformation results in a high degree of the material reformation.



16

The method can be used to produce metallic materials with a very fine grain structure (hereinafter referred to as ultrafine grain structure). The forming process is based on extrusion technology with zero removal of the sheet strip thickness with the ultimate aim of achieving a high degree of deformation in the formed material, resulting in a significant improvement of mechanical properties in the input material. The paper analyses the effects of the values of angles of the newly developed forming tools on the achievement of mechanical properties in selected materials Cu and brass in the SPD process. The following types materials were verified experimentally – strip sheet with dimensions 58 (width) x 2 (thickness) x 1000 (length) mm. The paper also evaluates the influence of severe plastic deformation (SPD) on strengthening these materials at different values of the angle in the forming tool. The influence of new geometries of forming tools for improving mechanical properties has been unequivocally demonstrated.



17

Wolfram Scharff IfU Diagnostic Systems GmbH, Lichtenau, Germany

Nowoczesne metody i wyposażenie do optycznej kontroli procesów plazmowych

Modern methods and equipment for optical

process control of plasma processes

Streszczenie

W nowoczesnych metodach produkcji złożonych materiałów kompozytowych i systemach ciał stałych stosuje się procesy plazmowe. Odgrywa to ważną rolę w mikro- i nanoelektronice, w optyce, a także w produkcji mikro- i makroskopowych układów materiałów stałych lub części składowych. Tu wykazana jest zależność między plazmą pracującą dla stworzenia odpowiednich struktur a własnościami układu w tanie stałym. Korzystając z tego związku, można mierzyć czas i przestrzeń, kontrolować proces wizualnie. Przedstawiony zostanie sprzęt do wizualnej kontroli procesów laserowego stapiania, procesu próżniowego powlekania plazmowego i termicznego natryskiwania plazmowego.

Abstract

Modern methods for the production of complex composite materials and solid body systems are using plasma processes. This plays a major role in both the micro- and nanoelectronics, in optics, but also in the production of micro- and macroscopic solid material systems or components. Here, a relationship between the working plasma to produce the corresponding structures, and the properties of the solid state array is shown. Using this connection, it is possible to measure time and space-resolved, to manage and control the process visually. An equipment for the optical process control of laser melting processes, vacuum plasma coating process, and thermal plasma spraying will be presented.



18

Roman Maev University of Windsor, Ontario, Canada

Badanie diagnostycznego ultradźwiękowego obrazowania: nowa generacja techniki wysokorozdzielczego obrazowania akustycznego do charakterystyki

materiału i NDT w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym

Ultrasonic diagnostic imaging research: new generation of high resolution acoustical imaging technique for material characterization and NDT

in automotive and aircraft manufacturing

Streszczenie

Rola nieniszczących badań materiałów, ich oceny i testowania (NDT) zmienia się i będzie się nadal zmieniać dramatycznie. Coraz bardziej wyraźne staje się to, że poszerzanie roli NDT i kontroli jakości jest zarówno praktyczne, jak i opłacalne kosztowo, szczególnie dziś, gdy lekka konstrukcja pojazdów jest szczególnie ważna, ponieważ, oprócz nowych technologii wymaganych do oceny nowych materiałów, proces wytwarzania wymaga prawie tego samego dla kontroli jakości i procesów spajania. Cała procedura NDT jest zawsze ponownie oceniana z powodów technicznych i ekonomicznych. Większa część tego przeglądu odnosi się do ostatnich postępów w wysoko rozdzielczych technikach obrazowania i jego praktycznego wykorzystania w różnych zastosowaniach przemysłowych. Nowe zasady szybkiej ilościowej oceny własności całościowych i podpowierzchniowych oraz mikrostruktury na podstawie nowej koncepcji systemów przenośnych obrazu 2D i 3D. Na podstawie najbardziej pomyślnych wyników eksperymentalnych podane zostaną przykłady różnych zastosowań, w tym ocena mikrostruktury zaawansowanych materiałów, kontrola jakości złącz, wiązania spoiw, struktury warstw itd. Takie techniki mogą zapewnić niezawodne, szybkie i kosztowo opłacalne metody wizualizacji wysoko kontrastowych uszkodzeń i wad wysokiego kontrastu małej skali na różnych głębokościach w badanych częściach i można je zaadaptować do produkcji wielkoseryjnej do monitorowania i kontrolowania jak największej ilości faz procesu produkcji pojazdów i wprowadzania ewentualnych zmian o wiele wcześniej w cyklu wytwarzania. Prosto mówiąc, inteligentne, zaawansowane wytwarzanie jest niemożliwe bez zintegrowania nowoczesnej nieniszczącej oceny w system produkcyjny.

Abstract

The role of nondestructive materials characterization, evaluation and tests (NDT) is changing and will continue to change dramatically. It has become increasingly evident that it is both practical and cost effective to expand the role of NDT and quality control especially today, when lightweight vehicle design is of particular importance, because in addition to novel NDT technologies required for new materials evaluation, the manufacturing process requires almost the same for the quality control of joining and bonding technologies. As such, the entire NDT procedure is always being re-evaluated due to technical and economic reasons. The major part of this review is related to recent developments of high-resolution imaging techniques and its practical uses in various industrial applications. New principles for rapid 2D and 3D image quantitative evaluation of bulk and sub-



19

surface properties and microstructure based on a new concept of advanced portable systems. Based on the most successful experimental results, examples of different applications will be provided including the evaluation of advanced material microstructure, quality control of joints, adhesive bonding, layer structures, etc. Such techniques have the potential to provide reliable, rapid and cost effective methods to visualize high contrast small scale failures and defects at different depths within inspected parts and can be adapted to high volume manufacture, to monitor and control as many stages of the vehicle production process as possible and to introduce possible issues much earlier in the manufacturing cycle. Simply put, intelligent advance manufacturing is impossible without integrating modern nondestructive evaluation into the production system.



20

Alexander Laptev Institute of Energy and Climate Research – Materials Synthesis and Processing (IEK-1)

Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germany

Modelowanie jako narzędzie do zrozumienia i doskonalenia techniki iskrowego spiekania plazmowego

Modeling as a tool for understanding and improvement

of spark plasma sintering technique

Streszczenie

Iskrowe spiekanie plazmowe (SPS) jest nowoczesną techniką prasowania na gorąco bazującą na szybkim nagrzewaniu oporowym. Aktualnie, SPS znajduje się w fazie przejściowej pomiędzy pracami badawczo rozwojowymi, a produkcją masową części z proszków metalicznych i ceramicznych. Kluczowym elementem tej techniki jest zrozumienie i kontrolowanie rozkładu temperatury wewnątrz narzędzia, w szczególności w wyprasce. Zagadnienie to jest szczególnie ważne przy spiekaniu części wielkogabarytowych, części o złożonej geometrii oraz przy spiekaniu materiałów gradientowych i ogniotrwałych. Temperatura nie może być mierzona bezpośrednio wewnątrz wypraski. Dlatego zastosowano metodę elementów skończonych (FEM) do numerycznego modelowania rozkładu temperatury. W niniejszym artykule przedstawiono szczegółowo teoretyczne podstawy modelowania. Podkreślono wzajemne oddziaływanie pól elektrycznych, cieplnych i mechanicznych podczas SPS. Przedyskutowano metodologię rozwiązania tego złożonego problemu multifizycznego oraz jego ewentualnego wdrożenia poprzez komercyjne kody FEM. Przedstawiono przykład modelowania. Sformułowano perspektywę dla dalszego modelowania.

Abstract

Spark Plasma Sintering (SPS) is a new hot pressing technique based on the rapid resistive heating. Currently, SPS is in a transition from the R&D phase to the mass production of metallic and ceramic powder parts. The critical point of this technique is understanding and control of temperature field inside the tool and especially in the powder preform. This issue is particularly important at sintering of large-sized parts, parts with a complex geometry and at sintering of functionally graded and refractory materials. The knowledge of temperature field allows the elaboration of die design and sintering cycle profile enabling homogeneous or predefined temperature distribution depending on application. As a result, homogeneous or functionally graded structure and properties can be achieved. The temperature cannot be directly measured inside the powder preform. Therefore, the Finite Element Method (FEM) is used for numerical modeling of the temperature field. In the present paper the theoretical background of modeling is presented in detail. The interaction of electrical, thermal and mechanical fields during SPS is highlighted. The solution methodology for this complex problem of Multiphysics and its possible implementation by commercial FEM codes are discussed. An example on sintering modeling of tungsten-based powder composite is presented. The outlook for further modeling is formulated. Particularly, magnetic field has to be besides considered during the modeling SPS with the hybrid heating i.e. with an additional external inductive heating (new hybrid heating concept).



21

Jiří Kliber, Tomáš Pokluda VŠB-Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic

Mapa procesu obróbki stali chromowej P91 o zawartości 9% Cr

Processing map of 9% Chromium Steel P91

Streszczenie

Celem artykułu jest przedstawienie zjawiska rozpraszania energii podczas walcowania. Podane są zasady teoretyczne, jak też opis badań plastometrycznych, dynamiczny model materiału, teoria schematów oraz procedura ich tworzenia. Przedmiotem badań są próbki stali 9Cr, dla których wykonano badania własności plastometrycznych w plastometrze Gleeble. Badania zostały wykonane przy różnych odkształceniach (0,2; 0,5; 0,7), szybkościach odkształcania (0,1; 1; 10) i w temperaturach w zakresie 800–1260°C. Rozpraszanie energii jest charakteryzowane przez wielkość bezwymiarową, znaną jako skuteczność rozpraszania energii η, będącą głównym elementem dynamicznego modelu materiału – DMM. DMM określa obszary niestabilności i skupia się głównie na lokalizacji dynamicznej rekrystalizacji. Przetworzono dane otrzymane z plastometru, opisano procedury i obliczenia, prowadzące do utworzenia schematu rozpraszania i obróbki. Poza tym wskazano na możliwość użycia przybliżonych danych do szerszego zakresu temperatury i szybkości odkształcania. Zmierzone wartości zostały wykorzystane do obliczeń pozwalających na określenie parametru wrażliwości odkształcenia plastycznego m, wynikowej skuteczności rozpraszania η, jak również określenia parametru niestabilności plastycznej ξ. Na podstawie tych wielkości utworzono schematy rozpraszania 2D lub 3D oraz wynikowe schematy obróbki. Schematy te zostały wykonane w programie Golden Surfer. Ze względu na jednostajność uzyskanych wyników, zarówno doświadczalnych, jak i ekstrapolowanych, uzyskane ostateczne wielkości rozpraszania nie wykazują żadnych szczególnych obszarów, mogących wskazywać na naruszone rozpraszanie w zakresie stosowanych temperatur i szybkości odkształcania.

Abstract

The article is aimed at determination of energy dissipation during rolling. The theoretical principles are given, together with description of plastometric tests, dynamic material model, map theory and procedure for their creation. The subject of research are samples of 9Cr steel for which plastometric pressure tests on a Gleeble plastometer have been conducted. The tests were performed at different deformations (0.2; 0.5; 0.7) at strain rates (0.1; 1; 10) and temperatures of 800–1260°C. Energy dissipation is characterized by a dimensionless quantity, known as the efficiency of energy dissipation η, which is the main element of the dynamic material model – DMM. The DMM determines the regions of instability and is mainly focused on the localization of the dynamic recrystallization. Here the raw data from the plastometer are processed and the procedures and calculations leading to the compilation of dissipation and process map are described. Also the steps from the approximated data for a wider range of temperature and strain rate are mentioned. The measured values were used for calculations leading to the determination of the sensitivity parameter of the plastic deformation m, the resulting efficiency of dissipation η, but also to determination of



22

the parameter of plastic instability ξ. From these figures the 2D or 3D dissipation maps and resulting process maps were compiled. The resulting maps were created in the Golden Surfer software. Because of the monotony of the results obtained, both raw and extrapolated, our final dissipation figures do not show any specific domains that would indicate impaired dissipation over the range of used temperatures and strain rate.



23

A. Garcia Junceda1), I. Sáez2), J.M. Torralba2) 1)IMDEA Materials Institute, Madrid Institute for Advanced Studies of Materials, Madrid, Spain

2)Universidad Carlos III Madrid, Madrid, Spain

Opracowanie nowego cementytowego węglika WC-CrFe spiekanego metodą FAST

Development of a new WC-CrFe cemented carbide processed by field-assisted sintering techniques

Streszczenie

Cementytowe węgliki składające się z cząstek WC zanurzonych w metalowej osnowie na bazie kobaltu lub niklu są szeroko stosowane w narzędziach skrawających dzięki ich wysokiej odporności na zużycie i wytrzymałości. Jednakże, materiały WC-Co zostały ujęte w „13 Raporcie o czynnikach rakotwórczych w październiku 2014” jako czynnik rakotwórczy dla ludzi. Z drugiej strony, stopy na bazie Ni są alergenami i też są określane jako czynniki podejrzane o rakotwórczość. Zatem, istnieje rynkowe zapotrzebowanie na opracowanie nowych materiałów, które zastąpiłyby stopy Ni i Co. W tych ramach praca niniejsza proponuje zaprojektowanie i stworzenie drogą metalurgii proszków (PM) nowego cementytowego węglika z całkowitym zastąpieniem tradycyjnego kobaltowego spoiwa innym składającym się z osnowy na bazie CrFe, która jest bardziej oszczędna i mniej toksyczna. Droga PM proponowana w tym studium obejmuje mechaniczne stapianie proszków i po nim różne techniki spiekania FAST dla uzyskania scalonego cementytowego węglika WC-FeCr, w szczególności FAHP i SPS.

Abstract

Cemented carbides consisting of WC particles embedded in a Cobalt- or Niquel-based metal matrix are widely used as cutting tools due to their high wear resistance and toughness. However, WC-Co materials were included in the “13th report on Carcinogens on October 2014” as probable human carcinogens. On the other hand, Ni-based alloys are allergenic and are labeled as suspect carcinogenic agents as well. So there is a need in the market to develop novel materials searching for the replacement of Ni and Co alloys. Within this framework, this study proposes the design and processing by powder metallurgical (PM) routes of a new cemented carbide with total substitution of the traditional cobalt binder by other consisting of a CrFe-based matrix, which is more economic and less toxic. The PM route suggested in this study involves the mechanical alloying of the powders, followed by different Field-Assisted Sintering Techniques (FAST) to obtain the consolidated WC-FeCr cemented carbide, in particular Field-Assisted Hot Pressing (FAHP) and Spark Plasma Sintering (SPS).



24

Stefan Szczepanik Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

(AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Materiałowe i technologiczne kierunki rozwoju w przetwórstwie proszków metali

Materials and Technologies Developments

in the Processing of PM Materials

Streszczenie

Na rozwój technologii wytwarzania wyrobów masowych ma duży wpływ przemysł motoryzacyjny, który dąży do zmniejszenia masy pojazdów. Dlatego przemysł wytwórczy wyrobów konstrukcyjnych poszukuje możliwości udoskonalenia już istniejących procesów wytwarzania lub też nowych, alternatywnych technologii umożliwiających zmniejszenie zużycia materiałów i obniżenia kosztów wytwarzania. Do takich technologii należą procesy formowania spiekanych wyprasek na gorąco, metody MIM (metal injection moulding) oraz przyrostowego formowania (rapid prototyping). Z tym trendem postępuje doskonalenie materiałów stosowanych w konwencjonalnych procesach metalurgii proszków jak również opracowanie wsadu dla rozwijających się nowych technologii. Dotyczy to opracowania mieszanek proszków, granulatów dla procesu MIM oraz proszków metali dla procesu przyrostowego formowania. W referacie przedstawione zostaną zagadnienia związane z wytwarzaniem lekkich wyrobów: − z gradientem składu chemicznego z zastosowaniem mieszanek wykonanych z proszku

aluminium i żelaza lub proszku stopowego aluminium w procesach przeróbki na gorąco, − przetwórstwa spiekanych stali wysokowęglowych w procesach kucia z zastosowaniem obróbki

cieplno-plastycznej, − możliwości zastosowania proszku aluminium do wytwarzania płaskich warstwowych

kompozytów TiAl6V4-Al-T-Al6V4 łączonych dyfuzyjnie pod ciśnieniem i wzmocnionych siatką na osnowie aluminium, prasowanych na gorąco.

− wybrane zagadnienia zastosowania procesu MIM (metal injection moulding) oraz przyrostowego formowania materiałów metalicznych i polimerowych.

Abstract

The development of large scale production has big influence on car industry. The manufacturers are looking for possibilities to decrease the car mass. That is why the industry looking how to improve currently applied technologies or create new technologies, and alternative processes to decrease materials consumption and manufacturing costs. Technologies such as hot processing of sintered PM preforms, MIM (metal injection moulding) and rapid prototyping belong to the alternative processes of manufacturing. The conventional processes need new PM powder as basis for cold pressing and sintering. MIM process and rapid prototyping need the development of specific powders for processing. The problems of processing of lightweight materials are discussed below. The presentation covers:



25

− manufacturing materials with a gradient chemical composition from iron or aluminium alloy and aluminium powder mixture by hot processing,

− thermo- mechanical processing of UHC PM steel, − light plane layer TiAl6V4-Al-T-Al6V4 composite obtained by pressure diffusion process and

aluminium matrix reinforced with a steel grid, − selected problems of processing by MIM (metal injection moulding) and incremental forming

of the metals and polymers.



26

Volf Leshchynsky Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Zaawansowane technologie kucia i spiekania proszków w wytwarzaniu części

Advanced powder forging and sintering technologies

of components manufacturing

Streszczenie

W wyniku opracowania nowych, zaawansowanych technologii metalurgii proszków, nowe materiały i kompozyty proszkowe są obecnie szeroko stosowane w wielu dziedzinach techniki, ze względu na ich zdolność do uzyskiwania pożądanych właściwości mechanicznych i innych właściwości fizycznych. W niniejszej pracy przeglądowej przedstawiono analizę obecnego stanu wiedzy i wskazano główne kierunków rozwoju technologii metalurgii proszków. W przemyśle części spiekanych z proszków metali, całkowita wielkość produkcji wzrasta, a ich dominujące aplikacje rozpowszechniają się. W szczególności, analizowane jest ich wykorzystanie do różnych innowacyjnych zastosowań technologicznych opracowanych przez Instytut Obróbki Plastycznej i wdrażanych w przemyśle. Omówiono technologie wytwarzania części proszkowych o podwyższonej gęstości, zagęszczania w technologii warm flow, SPS i PASHS opracowanych przez INOP.

Abstract

After the development of an advanced Powder Metallurgy routes, new powder materials and composites are now essential components in many fields of technology, because of their ability to provide desired mechanical and other physical properties. The analysis of current status and choice of main directions of PM technologies development is presented in this review. In the industry of sintered PM components , the total amount of production is being increased and their dominant application is being disseminated. In particular, their use for the various most attractive applications is analysed, and innovative technology options are developed by INOP and implemented in industry. Some PM high density forging, warm flow compaction, SPS and PASHS technologies developed by INOP are discussed.



27

Kamil Kowalski, Andrzej Miklaszewski, Mieczysław Jurczyk Politechnika Poznańska, Poznań (Poznań University of Technology, Poznań, Poland)

Otrzymywanie i właściwości litych stopów na bazie magnezu o ultra drobno ziarnistej mikrostrukturze

Synthesis and properties of bulk Mg-based alloys

with ultrafine grained microstructure

Streszczenie

W pracy omówiono wpływ składu chemicznego na mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i odporność korozyjną ultradrobnoziarnistych stopów Mg1Zn1Mn0.3Zr oraz Mg4Y5.5Dy0.5Zr otrzymanych metodami mechanicznej syntezy i metalurgii proszków. Dodatek hydroksyapatytu oraz 45S5 Bioszkła do materiałów na bazie magnezu zmniejsza wielkość ziaren spiekanych materiałów. Analizę fazową i mikrostrukturę analizowano przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej, skaningowego mikroskopu elektronowego, a właściwości mechaniczne i odporność korozyjną zbadano, stosując mikrotwardościomierz, nanoindenter oraz potencjostat. Właściwości kompozytu są zależne od kształtu, udziału procentowego bioceramiki w matrycy Mg i połączenia pomiędzy składnikami, jak również od składu chemicznego i ostatecznej mikrostruktury. Poprawę właściwości powierzchniowych kompozytów na bazie Mg1Zn1Mn0.3Zr uzyskano dzięki osadzaniu elektrolitycznemu fosforanów wapnia roztworu symulującego płyny ustrojowe. Badania elektrochemiczne w roztworze Ringera wykazały, iż odporność korozyjna modyfikowanych próbek była wyższa w porównaniu do próbek niemodyfikowanych. Mikrostruktura, skład oraz osadzanie elektrolityczne oraz właściwości korozyjne wybranych próbek zostały zbadane. Ultradrobno-ziarniste materiały na bazie magnezu dzięki gęstszej warstwie powierzchniowej (Ca10(PO4)6O i (Mg(OH)2), w porównaniu do niemodyfikowanych próbek posiadają unikalne właściwości powierzchniowe i dlatego mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w biomateriałach następnej generacji.

Abstract

This paper discusses the influence of chemical composition on the microstructure, mechanical and corrosion properties of ultrafine grained Mg1Zn1Mn0.3Zr and Mg4Y5.5Dy0.5Zr alloys synthesized by the application of mechanical alloying and powder metallurgy. The hydroxyapatite or 45S5 Bioglass addition to Mg-based alloys decreases of grain sizes of the bulk material. The phase and microstructure analysis was carried out using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and the properties were measured using hardness, nanoindentation and corrosion testing equipment. The properties of composites depend upon structure, shape, volume fraction, and the interface among the constituents, as well as upon the chemical composition and their final microstructure. The Mg1Zn1Mn0.3Zr composite surface improvement was achieved by electrolytic deposition of calcium phosphates from simulated body fluid electrolyte. The electrochemical test showed that the corrosion resistance of treated specimens was higher compared with the untreated samples in Ringer solution. The microstructure, composition and electrolytic deposition of calcium phosphate



28

coatings were characterized, and the corrosion properties of selected samples were also investigated. Ultrafine grained Mg-based biomaterials due to denser (Ca10(PO4)6O and (Mg(OH)2) surface layers, compared with untreated samples, possess unique surface properties and consequently are considered to be the future generation of biomaterials.



29

M.V. Zagirnyak, V.V. Dragobetskii, A. Shapowal Kremenchuk Mykhailo Ostrohradsky National University, Kremenchuk, Ukraine

Nowe techniki i zastosowania wybuchowego odkształcania i nakładania powłok

New explosive deformation and coating techniques and applications

Streszczenie

Wybuchowe platerowanie/zgrzewanie jest potencjalną technologią produkcji płyt bimetalowych o unikalnych własnościach mechanicznych i korozyjnych dla potrzeb przemysłu. W procesie wybuchowego zgrzewania kontrolowana energia materiałów wybuchowych jest wykorzystywana do wytworzenia metalurgicznego spojenia między niepodobnymi materiałami. Praca niniejsza przedstawia badanie wybuchowego odkształcania i zgrzewania płyt bimetalowych dla określenia okna zgrzewania. Warunki zgrzewania są ustalane drogą geometrii równoległej z różnymi ładunkami materiału wybuchowego. Studium zostało przeprowadzone, aby rozważyć wpływy ładunku wybuchowego na powierzchnię spojenia scharakteryzować zgrzeiny wybuchowe. Badania w drodze mikroskopii optycznej wykazują, że przejście z gładkiej powierzchni w powierzchnię falistą występuje ze zwiększeniem ładunku wybuchowego. Badania za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego wykazuje, że powierzchnia wiązania miała charakterystyczne ostre przejście między dwoma materiałami. Prawdziwe zastosowania wybuchowego platerowania obudów maźnic są opracowywane. Łożyska maźnic składają się z obudowy kolejowej i łożyska rolkowego i mają związek z bezpieczeństwem pojazdów szynowych. Obudowy łożysk maźnic są produkowane z materiału odlewanego i konstruowane według specyfikacji klienta. Wzrost ich trwałości przez zbrojenie stalą ma wielkie znaczenie. Przedstawiono technologię zbrojenia maźnic przez platerowanie wybuchowe.

Abstract

Explosive cladding/welding is a potential solid state technology to fabricate bimetal plates with unique mechanical and corrosion properties for industrial needs. In explosive welding process, the controlled energy of explosives is used to create a metallurgical bond between dissimilar materials. This paper presents the examination of explosive deformation and welding of the bimetal plates for determination of welding window. The welding conditions are tailored through parallel geometry route with different explosive loads. The study was conducted to consider the effects of explosive loading on the bonding interface and to characterise the explosive welds. Optical microscopy studies show that a transition from a smooth interface to a wavy one occurs with increase in explosive load. Scanning electron microscopy studies show that the interface was characterised by characteristic sharp transition between two materials. The real applications of explosive cladding of axle-box housings are developed. Axle-box bearings are made up of a railway housing and rolling bearing, and are safety-relevant components in rail vehicles. The axle-box bearing housings are produced from cast material and designed according to the customer’s specifications. An increase of their longevity by armouring with steels is of great importance. The explosive cladding technology of armouring axle-boxes of two types are presented.



30

Zbigniew Pater, Janusz Tomczak, Tomasz Bulzak Politechnika Lubelska, Lublin (Lublin University of Technology, Lublin, Poland)

Walcowanie śrubowo-klinowe

Helical-wedge rolling

Streszczenie

Walcowanie klinowo-śrubowe to nowy proces obróbki plastycznej odznaczający się dużą wydajnością i małymi stratami materiałowymi. Proces ten powstał z połączenia walcowania poprzeczno-klinowego oraz walcowania śrubowego, stosowanego dotychczas w produkcji kul na mielniki. W metodzie tej wykorzystuje się narzędzia w kształcie klinów, które są śrubowo nawinięte na beczki walców oraz prowadnice zabezpieczające wyrób przed wypadnięciem ze strefy kształtowania. Walce w trakcie procesu ustawione są skośnie względem osi wsadu i obracają się w tę samą stronę. Wykonane analizy numeryczne pokazały, że metodą tą można kształtować takie wyroby jak: kule, stopniowane wałki, sworznie kuliste, korpusy noży obrotowych oraz przedkuwki. Ponadto, pozwoliły one na wyznaczenie pól intensywności odkształcenia, temperatury i kryterium zniszczenia w wyrobach kształtowanych, jak również przebiegów sił i momentów walcowania. Cechą uzyskanych rozkładów parametrów siłowych jest ich oscylacyjny (wahadłowy) charakter, będący skutkiem cyklicznego wciskania się kolejnych klinów w materiał wsadowy. Dodatkowym atutem procesu jest możliwość stosowania podczas kształtowania narzędzi wielozwojnych, pozwalających na kilkukrotne zwiększenie wydajności. Obiecujące rezultaty analiz numerycznych spowodowały, że w Politechnice Lubelskiej zaprojektowano i wykonano walcarkę skośna umożliwiającą wytwarzanie nową metodą wyrobów o średnicy do 70 mm. Walcarka ta wyposażona jest w walce o średnicy nominalnej Ø320 mm i długości roboczej wynoszącej 400 mm. Pierwsze próby walcowania kul o średnicy 32 mm, w których wykorzystano 4-zwojne walce klinowe w pełni potwierdziły zasadność opracowanej metody kształtowania. W procesie walcowania uzyskano wydajność wynoszącą 120 sztuk kul na minutę.

Abstract

Helical-wedge rolling is a new metal forming technique characterized by high efficiency and reduced material losses. The process is a combination of cross-wedge rolling and helical rolling, the latter being previously used for producing grinding media balls. This method involves the use of wedge-shaped rolls helically wound on the roll face and guides which keep the workpiece in the forming zone. The rolls are set askew to the axis of the billet and are rotated in the same direction. The numerical results of a study on this method demonstrate that it can be used to form parts such as balls, stepped shafts, ball studs, bodies for rotary cutters, and preforms. In addition, the study enabled determination of the effective strain, temperature and damage criterion in the workpiece, as well as variations in the loads and torques. The measured force parameters have oscillatory distributions because the wedges are cyclically forced into the material. An additional advantage of the proposed method is the fact that the forming process can be performed using multi-coil tools, which leads to increasing the rate of production yield by several times. Given the promising results



31

of the numerical analyses, researchers at the Lublin University of Technology designed and constructed a helical rolling mill for manufacturing parts with a diameter of up to 70 mm by the proposed method. The rolling mill is provided with rolls described by a nominal diameter of 320 mm and a working length of 400 mm. The results of the tests on producing 32 mm diameter balls using 4-coil wedge rolls demonstrate that the proposed forming method is a viable technique for producing balls. The rate of production yield in the process is 120 balls per minute.



32

Zbigniew Gronostajski Politechnika Wrocławska, Wrocław (Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland)

Kształtowanie blach ze stopu aluminium 7xxx

Deformation of sheet made of 7xxx series aluminum alloy

Streszczenie

Stopy aluminium serii 7xxx są wysokowytrzymałymi, obrabialnymi cieplnie stopami, umacnianymi wydzieleniowo przez kombinację cyku i magnezu (Zn 4-6%, Mg 1-3%) oraz ewentualnie miedzi. Jest to duża grupa stopów obrabianych cieplnie, z których na uwagę zasługuje stop 7075 i jego pochodne, odznaczające się najwyższą wytrzymałością (ponad 600 MPa) i ograniczoną plastycznością, stosowane jak dotąd w przemyśle lotniczym pod postacią płyt (grubość ponad 5 mm) oraz blach. Istotną przeszkodą w szerszym zastosowaniu takich blach jest mocno ograniczona możliwość kształtowania na zimno po starzeniu. Oczywiście możliwe jest kształtowanie jego po wyżarzaniu lub przesycaniu, jednak wymaga to dodatkowej drogiej obróbki cieplnej. Standardowo, blachy ze stopów aluminium serii 7xxx, są dostarczane w stanie obrobionym cieplnie i nie wymagają dodatkowej obróbki. Przemysłowo prowadzona obróbka polegająca na nagrzewaniu przed przesycaniem bez przejście w stan ciekły oraz stosowanie dwu- lub trzyetapowego starzenia pozwala na uzyskanie w finalnym wyrobie mikrostruktury wewnątrz ziaren, jak i na granicach ziaren, zapewniającej najlepszą kombinację wytrzymałości i odporności na korozję oraz pękanie. Końcowym rezultatem badań będzie opracowanie technologii wytwarzania słupka B z wybranego stopu aluminium grupy 7xxx, w której innowacyjnym aspektem będzie zastosowanie tłoczenia na ciepło lub gorąco z możliwością uzyskania obszarów o różnych właściwościach strukturalnych i mechanicznych. Stopy te nie są dotychczas stosowane na części tłoczone w przemyśle samochodowym. W pracy przedstawiono podstawowe wyniki właściwości mechanicznych oraz opracowanie krzywych umocnienia w zależności od temperatury, prędkości odkształcenia oraz przerw w odkształcaniu dla stopu o różnej strukturze wyjściowej. Opracowane zostały tez wykresy odkształceń granicznych na gorąco i zimno.

Abstract

Aluminum alloys of 7xxx series are high strength, heat treatable alloys, precipitation-hardened through combination of zinc and magnesium (4-6% Zn, Mg 1-3%) and possibly with copper. It is a large group of heat-treated alloys, of which 7075 and its derivatives deserve the interest, as they are characterized by the highest strength (more than 600 MPa) and limited plasticity, having been used so far in the aerospace industry in the form of plates (thickness greater than 5 mm) and sheets. A significant barrier preventing to their wider use results from strongly limited ability to be cold-formed after aging. Of course, it is possible to form them after annealing or solutioning but that requires expensive additional heat treatment. Normally, 7xxx series aluminum alloy sheets are delivered as heat treated and do not require additional treatment. Industrial heat treatment involving heating prior solutioning, without transition into the liquid state, as well as two- or three- step aging, allows to obtain for final product the microstructures within the grains and at



33

grain boundaries, that provide best combination of strength and resistance to corrosion and cracking. The result of the research will be development of technology for production of B-pillars out of 7xxx series aluminum alloy, wherein the innovative aspect will be use of hot- or cold-stamping, with the possibility to obtain the areas characterized by different structural and mechanical properties. In the paper the basic determination of basic mechanical properties and preparation of hardening curves depending on temperature, strain rate and the breaks during deformation, for alloys with different initial structures. The forming limit diagram was also elaborated.



34

Dariusz Leśniak Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

(AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Ocena odkształcalności i zgrzewalności wysoko-składnikowych stopów AlMg w procesie wyciskania

Estimation of deformability and weldability of high-alloyed

AlMg alloys in extrusion process

Streszczenie

W pracy dokonano oceny odkształcalności i zgrzewalności stopów AlMg o wysokiej zawartości Mg w procesie wyciskania. Za miarę odkształcalności materiału w procesie wyciskania przyjęto maksymalną dopuszczalną prędkość wypływu metalu z otworu matrycy, tj. graniczną prędkość, której przekroczenie skutkuje utratą spójności wyciskanego stopu, najczęściej w postaci pęknięć powierzchniowych wyrobu. Wyciskano profile o różnym kształcie przekroju poprzecznego ze stopów AlMg o zmiennej zawartości Mg: 3,5%, 4,5% and 5,5% – przy użyciu prasy półprzemysłowej 500 T i przemysłowej 2500 T oraz innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych matryc z wielostopniowymi przedkomorami. Określono maksymalną dopuszczalną prędkość wypływu metalu z otworu matrycy, w zależności od kształtu wyciskanego wyrobu, zawartości Mg w stopie i konstrukcji matrycy. Wyznaczono graniczne temperatury wyciskania: temperaturę pękania wyrobu i temperaturę solidusu stopu. Oszacowano możliwości poprawy odkształcalności stopów AlMg w procesie wyciskania, w szczególności wskutek poprawy stanu naprężenia i ograniczenia przyrostu temperatury materiału w prześwicie matrycowym. Ponadto, zaprezentowano oryginalne opatentowane urządzenie do badań zgrzewalności stopów aluminium, odwzorowujące warunki łączenia metalu panujące w komorze zgrzewania matryc mostkowo-komorowych. Badania zgrzewalności stopów AlMg wykonano w zakresie temperatur od 400°C do 550°C i nacisków jednostkowych od 100 MPa do 250 MPa. Wyniki laboratoryjnych badań podatności do zgrzewania stopów AlMg zweryfikowano w przemysłowych próbach wyciskania rur okrągłych przez matryce mostkowo-komorowe. Określono warunki wyciskania zgrzewającego stopów AlMg w gatunku 5754 (3,5% Mg), które pozwoliły na otrzymanie wysokowytrzymałych połączeń. Badania wykazały obniżenie jakości powstałych zgrzewów przy wzroście zawartości Mg w stopie (do 4,5% i 5,5%). Obserwacje mikrostruktury ujawniły zróżnicowanie wielkości ziaren pomiędzy obszarem zgrzewu i poza nim, w przypadku wyciskania stopu 5083 (4,5% Mg).

Abstract

The study assesses the formability and weldability of the AlMg alloys with a high Mg content in the extrusion process. The maximal permissible exit speed of the metal from the die opening was assumed as deformabilty ratio of the extruded material. Achieving the limit speed for a given alloy results in a loss of cohesion of deformed material, usually in the form of extrudates surface cracks. The different shapes from AlMg alloys containing 3.5%, 4.5% and 5.5% of Mg were extruded on semi-industrial hydraulic press 500 T and industrial press 2500 T by using innovative constructions of multistage



35

pocket dies. The metal exit speed was estimated depending on profile shape, die construction and Mg content in the alloy. The critical extrusion temperatures were determined: the temperature of extrudates surface cracking and solidus temperature of extruded AlMg alloys. The possibilities of increasing deformability of AlMg alloys during extrusion were evaluated, especially as a result of state of stresses improvement and reduction of metal temperature rise in the die orifice. Moreover, the original patented device for weldability testing of aluminium alloys, imitating the conditions of metal joining in welding chamber of porthole dies, was presented. The weldability tests of AlMg alloys were carried out in the temperature range of 400-550°C and in the unit pressure range of 100-250 MPa. The results of laboratory tests of AlMg alloys weldability were verified in industrial extrusion process of round tubes by using porthole dies. The extrusion welding conditions of 5754 alloy (3.5% Mg) were found – beneficial for production of high-strength joints in extrudates. The research showed a decrease in the quality of the produced seam welds with an increase of Mg content in the alloy. The microstructure observations on extruded 5083 alloy (4.5% Mg) revealed differences in grain size between weld and regions outside of it.



36

Jacek Borowski1), Grzegorz Płaczek1), Daniel Andrzejewski1), Henryk Jurczak2), Dariusz Leśniak3) 1)Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland) 2)Albatros Aluminium Sp. z o.o., Poznań (Albatros Aluminium, Poznań, Poland)

3)Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland)

Właściwości wytrzymałościowe wyciskanych profili ze stopów AlMg

Strength properties of extruded profiles made of AlMg alloys

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych stopów aluminium 5754, 5083, 5019 oraz AlMg7. Stopy z magnezem osiągają zadowalające właściwości mechaniczne oraz charakteryzują się nawet 3 razy większą odpornością na korozje od najbardziej rozpowszechnionych stopów serii 6xxx (AlMgSi), dlatego są pożądanym materiałem w wielu gałęziach przemysłu. Konieczność zastosowania mniejszych prędkości wyciskania oraz dużo mniejsza odkształcalność stopów serii 5xxx w porównaniu ze stopami serii 6xxx są powodami decydującymi o rzadszym stosowaniu wyciskania jako technologii wykonywania detali z tych materiałów. W celu porównania właściwości mechanicznych wyżej przytoczonych stopów przeprowadzono statyczną próbę rozciągania próbek pobranych z płaskiego, otwartego kształtownika. Stwierdzono wzrost właściwości wytrzymałościowych wraz z wzrostem zawartości magnezu (od Rm 220 MPa przy zawartości Mg 3,5% do 290 MPa przy zawartości 5% Mg), przy zachowaniu podobnej plastyczności na poziomie 25% wydłużenia A80. W przypadku stopu AlMg7 otrzymano niezadowalające właściwości, co było następstwem wielu wad powierzchniowych powstałych na kształtownikach podczas procesu wyciskania. Dodatkowo zrealizowano próbę 3-punktowego zginania próbek pobranych z kształtownika w kierunku poprzecznym. W I etapie próbki obciążano w zakresie sprężystym, w celu wyznaczenia strzałki ugięcia. Stwierdzono, że profile wyciśnięte przez niestandardową matrycę wykazują minimalnie większą sztywność niż te wyciśnięte przez matrycę standardową, stosowaną do wyciskania stopów 6xxx. Następnie wyznaczono krzywe zależności naprężenia zginającego od przemieszczenia i na ich podstawie wyznaczono maksymalne naprężenie zginające Rg. W pracy przedstawiono również wyniki badań statycznej próby rozciągania całych, wyciskanych przez matrycę mostkowo-komorową rur o średnicy zewnętrznej 42 mm i grubości ścianki 3,5 mm. Nie stwierdzono znaczących różnic w właściwościach kształtowników zamkniętych w porównaniu do kształtowników otwartych, co świadczy o braku wpływu zgrzewu na właściwości wytrzymałościowe kształtowników w kierunku wzdłużnym.

Abstract

The paper presents the results of the tests of mechanical properties of aluminium alloys, 5754, 5083, 5019 and AlMg7. The alloys with magnesium reach satisfactory mechanical properties and their corrosion resistance is even 3 times that of the most commonly used alloys of the 6xxx series (AlMgSi), that is why they are wanted material in many industrial branches. The necessity of applying lower extrusion speeds and much lower deformability of the 5xxx series alloys as compared to the 6xxx series are the reasons why extrusion is more rarely applied as the technology of manufacturing details



37

of those materials. In order to compare the mechanical properties of the above mentioned alloys, a static tensile test of samples taken from a flat open section has been performed. It has been found that the mechanical properties increase with the growth of magnesium content (from Rm of 220 MPa with Mg content of 3.5% to 290 MPa with the Mg content of 5%) while maintaining similar plasticity at the level of 25% A80 elongation. In the case of the AlMg7 alloy, unsatisfactory properties have been obtained, which has been a result of many surface defects formed on the sections during the process of extrusion. Additionally, a test of three-point bending of samples taken from the section in the transverse direction. In the first stage, the samples have been loaded within the elastic range in order to determine the deflection sag. It has been determined that the profiles extruded by a non-standard die show slightly higher stiffness than those extruded by the standard die used for extruding the 6xxx alloys. Next, the curves of the bending stress as a function of relocation have been determined and, on their basis, the maximum bending stress, Rg, has been determined. The paper presents also the results of the static tensile test of whole pipes, extruded by a porthole die, with the outer diameter of 42 mm and wall thickness of 3.5 mm. No significant differences in the properties of closed sections as compared to the open ones have been found, which proves that the weld does not influence the strength properties of the sections in the longitudinal direction.



38

CZĘŚĆ 2. SESJA POSTEROWA / PART 2. POSTER SESSION

Piotr Maj, Jarosław Mizera Politechnika Warszawska, Warszawa (Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland)

Analiza naprężeń szczątkowych oraz wytrzymałości elementów wykonanych ze stopów Inconel w procesie zgniatania obrotowego wzdłużnego

Analysis of residual stresses and mechanical properties of Inconel alloys

subjected to flow forming process

Streszczenie

Obróbka plastyczna kształtowania obrotowego umożliwia uzyskanie skomplikowanych kształtów osiowo-symetrycznych. Wytwarzane elementy posiadają wysoką dokładność oraz ponadprzeciętną wytrzymałość. Spowodowane jest to istnieniem dużych naprężeń ściskających zapobiegającym pękaniu formowanych elementów. Dzięki swoim zaletom obróbka staje się coraz częściej wykorzystywana, szczególnie w przypadku zaawansowanych konstrukcji części o wysokiej wytrzymałości. W ramach badań przeprowadzono próby technologiczne wytworzenia cylindrycznych części w procesie zgniatania obrotowego wydłużającego (ang. flow forming). Do testów wykorzystano dwa materiały stosowane w lotnictwie Inconel 718 oraz Inconel 625. Oba z nich posiadają wysoką wytrzymałość (ok. 900 MPa) wysoką odporność korozyjną oraz żarowytrzymałość uzyskaną w wyniku umocnienia wydzieleniowego i roztworowego. Do badań wykorzystano cienkościenne elementy cylindryczne uformowane za pomocą prototypowej maszyny SFC 800 V500. W przypadku Inconel-u 718 wykorzystano wyroby o wymiarach wysokość 30 cm i średnica 12 cm z 3 stopniami zgniotu odpowiednio 19%, 53% i 87% redukcji przekroju oraz duży cylinder z Inconel-u 625 o średnicy ok. 50 cm i wysokości 40 cm (zgniot 70%). Zapisy dyfrakcyjne wykonano na dyfraktometrze rentgenowskim firmy Bruker D8 Discover pracującym na wiązce punktowej o średnicy 1,5 mm. Uzyskano w ten sposób naprężenia przypowierzchniowe w zakresie od -1294 MPa dla dużego elementu oraz zakres naprężeń od -490 MPa do 174 MPa dla elementów wykonanych z Inconelu 718. Zgodnie z przypuszczeniami wraz ze wzrostem zgniotu obserwowano wyższe naprężenia szczątkowe. Stwierdzono przy tym, że decydującym czynnikiem jest wielkość formowanego elementu.

Abstract

Metal spinning is a metalforming process that enables to obtain complicated axisymmetric shapes. The elements have good dimensional accuracy and above average strength. This is mainly due to high compressive stresses hampering cracking during the forming process. Thanks to its advantages metal spinning is becoming widely used for hard to deform materials in some advanced constructions. Flows forming technological tests were conducted in the current work. Two superalloys were used Inconel 718 and Inconel 625. Both of them have high strength even at high temperature and good corrosion resistance due to precipitation and solution strengthening. Three hollow cylindrical



39

elements made from Inconel 718 with the dimensions 30 cm height and 12 cm diameter were obtained with different cross section reductions 19%, 53%, and 87%. Additionally a large cylinder (40 cm height and with a diameter 50 cm) from Inconel 625 was tested. Diffraction analysis was done using a Bruker D8 Discover machine with a beam spot size of 1.5 mm. We obtained up to -1294 MPa maximum residual stresses for the big element. On the other hand the smaller cylinders from Inconel 718 had a residual stress in the range from -490 MPa (highest strain) to 174 MPa (the lowest strain). As has been speculated higher strain induced higher residual stress. However the overall most important factor was the size of the cylinder.



40

Jacek Borowski, Grzegorz Płaczek, Daniel Andrzejewski Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Badanie możliwości walcowania wyciskanych profili ze stopu aluminium 5754

Examination of the possibility of rolling the extruded

profile of aluminum alloy 5754

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych wyciskanego stopu aluminium 5754 zawierającego około 3,5% Mg. Stopy tej serii 5xxx są nawet trzy razy odporniejsze na korozję od najbardziej rozpowszechnionych stopów serii 6xxx (AlMgSi). Celem pracy jest ocena możliwości wyciskanego i następnie walcowania płaskownika o grubości 6 mm z tego stopu. Stop ten cechuje się wytrzymałością na rozciąganie 180 MPa przy stosunkowo niskiej granicy plastyczności 70 MPa. W wyniku walcowania na zimno otrzymano wzrost granicy plastyczności do ponad 280 MPa i wytrzymałości na rozciąganie do 290 MPa, zachowując plastyczność na poziomie 3% wydłużenia, co powoduje, że taki materiał jest bardzo atrakcyjny dla zastosowań przemysłowych zwłaszcza, jeśli uwzględnić jego wyższą odporność na korozję. Zrealizowano również próbę gięcia trójpunktowego w celu oceny zdolności do kształtowania. Kryterium odbiorowym w takim przypadku jest jakość powierzchni gięcia, która silnie zależy od wielkości gniotu zadanego podczas walcowania. Profil po wyciskaniu z tego stopu posiada zdolność do gięcia nawet do 180 stopni bez pojawiania się nieciągłości.

Abstract

This paper presents the results of studies mechanical properties of extruded aluminum alloy 5754 about 3,5% Mg content. 5xxx series alloys are three times more resistant to corrosion than the most widespread 6xxx series alloys (AlMgSi). The aim was to evaluation of possibilities of shaping and rolling of the section with a thickness of 6 mm, extruded of this alloy. This alloy are characterized by a tensile strength of 180 MPa at a relatively low yield strength of 70 MPa. As a result of the cold rolling can be achieved increase in the yield strength above 280 MPa and 290 MPa tensile strength while retaining ductility at 3% elongation which causes that such a material is very attractive for industrial applications especially as considering better corrosion resistance. Was carried out, three-point bending testing to evaluate the ability to shape. The criterion acceptance in this case is the quality of the bending surface, which strongly depends on the size of the deformation obtained during rolling. Section after extrusion of the alloy has the ability to bend even 180st, without appear discontinuities.



41

Mateusz Dziki1), Dariusz Leśniak1), Jan Richert1), Józef Zasadziński1), Wojciech Libura1), Bartłomiej Płonka2), Henryk Jurczak3)

1)Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland),

2)Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich, Skawina (Non-Ferrous Metals, Light Metals Division, Skawina, Poland),

3)Alabatros Aluminium Sp. z o.o., Poznań (Alabatros Aluminium Sp. z o.o., Poznań, Poland)

Badania odkształcalności stopów AlMg w procesie wyciskania

Research on AlMg alloys deformability during extrusion process

Streszczenie

Odkształcalność metalu lub stopu rozumiana jest, jako opór, jaki stawia metal w czasie deformacji i równocześnie odkształcenie graniczne tego metalu, jakie można osiągnąć bez utraty spójności. W praktyce wyciskania, kiedy dysponujemy prasami o stosunkowo wysokich możliwościach siłowych, podstawowy problem przy projektowaniu procesów wyciskania stopów aluminium sprowadza się do maksymalizacji prędkości wypływu metalu z otworu matrycy. W pracy, przeprowadzono próby wielootworowego wyciskania kształtowników pełnych z trudno odkształcalnych stopów AlMg o zmiennej zawartości Mg (3.5%, 4.5% i 5.5%), w szerokim zakresie parametrów prędkościowo-temperaturowych, z wykorzystaniem półprzemysłowej prasy hydraulicznej 500 T. Określono wpływ zawartości Mg w stopach na maksymalną dopuszczalną prędkość wypływu metalu z otworu matrycy. Uzyskana relacja wskazuje na silne obniżenie maksymalnej prędkości wypływu metalu z otworu matrycy wraz ze wzrostem zawartości Mg. W przypadku analizowanego kształtownika zmiana zawartości Mg w stopie AlMg z 3,5% do 5,5% skutkuje ponad 3-krotnym obniżeniem granicznej prędkości wypływu metalu z otworu matrycy. Zawartość Mg w stopie AlMg przekłada się także na temperaturę solidus stopu i temperaturę pękania wyrobu wyciskanego. Ponadto, wykonano obliczenia numeryczne MES z wykorzystaniem programu QFORM-EXTRUSION, dla procesu przemysłowego wyciskania przedmiotowych kształtowników ze stopów AlMg. Analizowano rozkłady prędkości i temperatury metalu, stan naprężeń w prześwicie matrycowym oraz wielkość siły wyciskania. Określono parametry technologiczne oraz innowacyjne rozwiązania konstrukcyjne matryc z przedkomorami, gwarantujące równomierne płynięcie metalu i wysoką stabilność geometryczną wyrobu, odpowiednią temperaturę metalu w prześwicie matrycowym oraz minimalizację siły wyciskania.

Abstract

The deformability is defined as a resistance of metal or alloy to deformation and, at the same time, as a limit value of deformation before the loss of metal cohesion. In the aluminium extrusion practice the extrusion load is not a limit, so the principal problem here is the maximization of the metal exit speed. In this work, the trials of multi-hole extrusion of solid sections from hard deformable Al-Mg alloys with varying Mg content (3.5%, 4.5% and 5.5%) were performed – in a wide range of temperature-speed parameters, by using a semi-industrial hydraulic press 500 T. The influence of Mg content in the alloys on the maximal permissible metal exit speed from the die



42

opening was defined. The received dependence indicates strong decreasing of the exit speed with the increase of the magnesium content in the AlMg alloys. In case of the analyzed section the change in the Mg content from 3,5% up to 5,5% resulted in over 3 times lower exit speed from the die. The Mg content in the alloy influences also alloy solidus temperature and surface cracking temperature of extrudates. Moreover, FEM numerical calculations were performed by using the software QFORM-EXTRUSION for the industrial extrusion process of solid sections from Al-Mg alloys. The metal velocity and temperature distributions, the state of stresses in the die orifice and the extrusion force were analyzed. The technological parameters of extrusion process and the innovative constructions of pocket dies were determined, ensuring the uniform metal flow and high geometrical stability of extrudates, the proper metal temperature in the die orifice and the minimized extrusion force.



43

Alicja Wassermann1), Dariusz Leśniak1), Maria Richert1), Beata Leszczyńska-Madej1), Mateusz Dziki 1), Krzysztof Zaborowski1), Henryk Jurczak2)

1)Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland),

2)Alabatros Aluminium Sp. z o.o., Poznań (Alabatros Aluminium Sp. z o.o., Poznań, Poland)

Badania podatności stopów AlMg do wyciskania zgrzewającego

Research on susceptibility of AlMg alloys for extrusion welding

Streszczenie

Wyciskanie kształtowników pustych z wysoko wytrzymałych stopów aluminium przy użyciu matryc mostkowo-komorowych stwarza w praktyce przemysłowej duże problemy, głównie ze względu na ich niską zgrzewalność oraz wysoką siłę niezbędną do prowadzenia procesu. W pracy przedstawiono oryginalną metodę i urządzenie, umożliwiające określenie warunków zgrzewania trudno odkształcalnych stopów AlMg. Główną zaletą proponowanej metody jest to, że pozwala na odzwierciedlenie warunków zgrzewania, jakie panują w komorze zgrzewania matrycy mostkowej-komorowej. Testy zgrzewalności przeprowadzono dla stopów 5754 (3.5% Mg), 5083 (4.5%Mg) oraz 5019 (5.5% Mg) w szerokim zakresie temperatur, nacisków jednostkowych oraz czasów zgrzewania. Badano mikrostrukturę oraz własności wytrzymałościowe zgrzewów. Dla analizowanych stopów AlMg zdefiniowano najkorzystniejsze warunki zgrzewania, zapewniające otrzymanie wysoko-wytrzymałych połączeń. Ponadto, wykonano studium numeryczne procesu wyciskania zgrzewającego stopów AlMg. Przeprowadzono analizę numeryczną MES łączenia strug metalu w komorach zgrzewania, w zależności od składu chemicznego stopu oraz konstrukcji matrycy. Uzyskano rozkłady prędkości i temperatury oraz naprężeń normalnych ściskających metalu w obszarze zgrzewu, niezbędne do oszacowania podatności stopu do zgrzewania. W ostatnim etapie wykonano próby wyciskania rur okrągłych ze stopów AlMg w warunkach przemysłowych firmy Albatros Aluminium, z wykorzystaniem opracowanych konstrukcji matryc mostkowo-komorowych wielootworowych i wytypowanych parametrów technologicznych procesu. Badano mikrostrukturę oraz własności wytrzymałościowe wyciskanych rur. Opisana powyżej procedura jest podstawą do projektowania procesów wyciskania zgrzewającego stopów AlMg, z uwzględnieniem projektowania matryc mostkowo-komorowych.

Abstract

Extrusion of hollow shapes from high strength aluminum alloys by using porthole dies encounters in practice great difficulties, mainly due to a poor weldability of these materials and high forces needed to conduct the process. In the work, an original method and a special modified device were used, enabling to determine welding conditions of hard deformable AlMg alloys. The main advantage of the proposed method is that it simulates conditions occurring during extrusion process in welding chamber of the porthole dies. The weldability tests were performed for 5754 (3.5% Mg), 5083 (4.5% Mg) and 5019 (5.5% Mg) alloys, in a wide range of welding temperatures, pressures and contact times. The microstructure and seam welds strength were examined. The most beneficial welding conditions were defined for analyzed alloys, ensuring to produce high-strength joints.



44

Moreover, the numerical study was carried out for extrusion welding process of AlMg alloys. The FEM numerical analysis of material joining in welding chamber was performed, in dependence of the alloy chemical composition, and extrusion die construction. The distributions of material velocity and temperature, normal compressive stresses in the welding area were obtained to estimate the AlMg alloys weldability during extrusion. Finally, the industrial multi-hole extrusion trials of the round tubes from AlMg alloys were performed in Albatros Aluminium Company, by using the selected technological parameters and die constructions. The microstructure and seam welds strength in extruded tubes were examined. The described above procedure is the basis for the designing extrusion welding processes of AlMg alloys, including the porthole die design.



45

Sonia Boczkal, Marzena Lech-Grega, Michał Karaś, Dawid Kapinos, Bartłomiej Płonka, Piotr Korczak, Wojciech Szymański

Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich, Skawina (Institute of Non-Ferrous Metals, Light Metals Division, Skawina, Poland)

Biodegradowalne stopy – MgCa

Biodegradable alloys – Mg – Ca

Streszczenie

Magnez jest pierwiastkiem występującym w organizmie ludzkim jako składnik tkanki kostnej. Posiada własności wytrzymałościowe bardziej zbliżone do naturalnej kości niż metale powszechnie stosowe na implanty. Dodatki stopowe takie, jak Ca, Zn, Y i Zr oraz zastosowane powłoki konwersyjne i polimerowe mają wpływ na biodegradowalność i biokompatybilność w żywym organizmie. Obecnie, prowadzone są badania wpływu substancji imitujących płyny ludzkie na właściwości magnezu pod kątem aplikacji jako implanty. Badania struktury i własności mechanicznych przeprowadzono na stopach MgCa1, MaCa2,5 oraz MgCa5 z dodatkiem Zn i Zr w stanie odlewanym i po przeróbce plastycznej. Wykonano również badania biodegradacji w odczynnikach: Ringera i PBS stopów z powłokami konwersyjnymi, PCL, TCP i ZnO. Wraz z wzrostem zawartości Ca w odlewanych stopach Mg wzrasta udział fazy Mg2Ca, a w stopach z dodatkiem Zn udział faz zarówno Mg2Ca i Ca2Mg6Zn3. Fazy te występują w postaci eutektyki na granicach ziarn. Najwyższe wartości w statycznej próbie jednoosiowego rozciągania otrzymano dla stopu MgCa5. Określono również współczynniki umocnienia w zakresie temperatur 150°C do 420°C. Analizy EBSD po procesie przeróbki plastycznej przez wyciskanie wykazały wpływ Zr na rozdrobnienie struktury. Z przeprowadzonych badań korozyjnych w roztworze Ringera wynika, że wraz ze wzrostem zawartości Ca w stopie wzrasta prędkość roztwarzania magnezu. Wytworzone konwersyjne powłoki pośrednie na stopach MgCa, charakteryzujące się większym rozwinięciem powierzchni, wpływają na wzrost adhezji powłok polimerowych. Powłoka pośrednia wraz z PCL, TCP i ZnO wpływa na szybkość wydzielenia wodoru. Zastosowanie powłoki pośredniej MgO spowodowało przesunięcie w czasie uwalnianie jonów magnezu do roztworu PBS. Składem chemicznym stopów Mg-Ca, rodzajem i grubością nałożonych powłok konwersyjnych oraz polimerowych można optymalizować prędkość biodegradacji, a więc możliwość ich zastosowania na implanty ortopedyczne.

Abstract

Magnesium is an element occurring in the human body as a component of bone tissue. It has mechanical properties more similar to natural bone than others metals commonly used implants. Alloying additives such as Ca, Zn, Y and Zr, and the conversion and polymeric coatings affect the biodegradability and biocompatibility in the human body. Examination of the structure and mechanical properties were carried out on the MgCa1, MaCa2,5 and MgCa5 alloys with the addition of Zn and Zr. Biodegradation studies were performed in Ringer’s and PBS solutions on alloys with converion, PCL, TCP, and ZnO coating. With the increase of Ca content in the cast Mg



46

alloys increased amount of Mg2Ca phase and in alloy with the addition of Zn increased also amount of Mg2Ca and Ca2Mg6Zn3 phases. These phases were in the eutectics form on the grain boundaries. It has been found the highest property in MgCa5 alloy in a static tensile test. Strengthening coefficients in the temperature range 150°C to 420°C were determined. EBSD analysis of the wrought process by extrusion showed the effect of Zr on the grain refinement of the structure. The studies of corrosion in Ringer’s solution shows, that with the increase of Ca content in the alloy, increases the rate of dissolution of magnesium. Preparation of intermediate conversion coating on MgCa alloys, characterized by a greater surface development, helping to increase the adhesion of polymer coatings. As a result, create MgO, PCL, TCP and ZnO coatings on MgCa alloys found to decrease the release of hydrogen. The use of the intermediate coat MgO shift caused during the transition of the magnesium ions to a PBS solution. Chemical composition of Mg-Ca, type and thickness of conversion and the polymer coating can optimize the speed of biodegradation, and hence the possibility of use for orthopedic implants.



47

Adrian Mróz1), Mikhail Ignatev1), Christoph Lohmann2) 1)Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland),

2)Otto-von-Guericke University, Magdeburg, Germany

HypOrth – Nowe rozwiązania w opracowaniu hipoalegicznego materiału na implanty ortopedyczne: kroki ku spersonalizowanej medycynie

HypOrth – New approaches in the development of hypoallergenic implant

material in orthopaedics: steps to personalised medicine

Streszczenie

Jednym celów projektu HypOrth, realizowanego w ramach siódmego programu ramowego (http://www.hyporth.eu, koordynowanego przez Prof. dr n. med. Chistopha Lohmanna z Uniwersytet Ottona von Guerickego w Magdeburgu) jest opracowanie nowego, hipoalergicznego materiału na endoprotezy. Konsorcjum stanowi osiem jednostek z sześciu krajów Unie Europejskiej i Szwajcarii. Dobór materiału z uwzględnieniem niekorzystne reakcji alergicznych pacjentów przyczyni się do ograniczenia komplikacji i liczby koniecznych do przeprowadzenia operacji rewizyjnych, a także stanowił będzie krok ku spersonalizowanej medycynie. Instytut Obróbki Plastycznej (INOP) jest liderem zadania pt. „Testowanie skojarzeń materiałowych i prototypu implantu” i współwykonawcą zadania pt. „Opracowanie hipoalergicznego, antybakteryjnego prototypu implantu”. Instytut zaangażowany jest w realizację badań strukturalnych, chemicznych, materiałowych, tribologicznych, oceny odporności korozyjnej i korozji-frettingu referencyjnych i nowych materiałów z zastosowaniem nowoczesnych narzędzi i oryginalnego symulatora ruchu stawu biodrowego. W ramach projektu, w INOP zaprojektowano, i zbudowano unikalne stanowiska do badań właściwości tribologicznych i frettingu-korozji: a) symulator ruchu stawu biodrowego, umożliwiający testowanie odporności na zużycie

endoprotez zgodnie z wymogami normy ISO-14242, b) trój-elektrodowa elektrochemiczna celka pomiarowa zintegrowana z testerem tribologicznym

pracującym ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym do badania korozji-frettingu. Urządzenia te pozwalają na badanie i porównywanie kluczowych właściwości referencyjnych i nowych materiałów przeznaczonych na implanty, które zostaną opracowane w ramach projektu.

Projekt otrzymał dofinansowanie z Unii Europejskiej w ramach siódmego Programu Ramowego

w zakresie badań, rozwoju technologicznego demonstracji – umowa nr 602398.

Prace badawcze finansowane ze środków publicznych na naukę w okresie 2014–2018, przyznane na realizację międzynarodowego współfinansowanego projektu.

Abstract

One of the aims of the Collaborative Project of the 7th Framework Programme HypOrth (http://www.hyporth.eu, the Coordinator – Prof. Dr. Christoph Lohmann from Otto von Guericke University Magdeburg) is the development of new, hypoallergenic materials for endoprosthesis.



48

The HypOrth Consortium consists of 8 partners from 6 different EU member states and Switzerland. Proper selection of materials for endoprosthesis taking into account adverse immune reaction (AIR) of patients will enable to decrease the number of complicated and costly revision surgeries, which will certainly constitute a step ahead towards the personalised medicine. The Metal Forming Institute (INOP) is the Leader of the Workpackage “Testing of Implant Material Combinations and of Prototype” and the partner of the Workpackage “Development of Hypoallergenic Antibacterial Implant Prototype”. INOP is involved in structural/chemical, mechanical/tribological, corrosion and fretting corrosion characterization of reference and novel implant materials and endoprosthesis prototypes with application of modern analytic equipment and original hip joint simulator. In the frame of the Project following unique devices for friction and fretting-corrosion tests were designed and fabricated by INOP: a) hip-joint simulator for fiction and wear testing of endoprostheses in accordance of ISO 14242-

standard, b) three-electrode electrochemical cell integrated with a reciprocating tribometer for fretting-

corrosion testing. These devices and also standard analytic and testing equipment allow to study and to compare key properties both of reference and new implant materials to be developed in the frame of the Project.

The research leading to these results has received funding from the European Union Seventh

Framework Programme FP7/2007-2013 under grant agreement No. 602398.

Research work financed from public funds for science in period 2013-2018, granted for realization of international co-financed project.



49

Michał Pieszak, Tomasz Gądek Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Innowacyjna linia do walcowania na zimno płaskowników o określonych właściwościach

Innovative line for cold rolling of flat bars with predetermined properties

Streszczenie

Celem projektu pt.: „Innowacyjna linia do walcowania na zimno płaskowników o określonych właściwościach” było wyznaczenie parametrów technologicznych i zaprojektowanie zmodernizowanej linii technologicznej do uzyskania wyrobów o określonych właściwościach, przy wykorzystaniu innowacyjnej technologii wytwarzania. W ramach realizacji projektu wykonano modernizację linii walcowniczej, umożliwiającą obróbkę cieplną w trakcie trwania procesu walcowania. Prototypowa instalacja, dzięki której możliwe jest walcowanie na zimno z zastosowaniem obróbki cieplnej pomiędzy klatkami została zamontowana nad istniejącą wcześniej linią walcowniczą. Zastosowanie innowacyjnego rozwiązania obróbki cieplnej umożliwiło uzyskanie taśm o polepszonych właściwościach mechanicznych pod kątem ich gięcia.

Abstract

The purpose of the project entitled “Innovative line for cold rolling of flat bars with predetermined properties” was to determine the technological parameters and to design a modernized technological line for obtaining products with desired properties with the use of innovative manufacturing technology. Within the project, the rolling line has been modernized to enable heat treatment to be performed during the process of rolling. Prototype installation thanks to which cold rolling with the application of heat treatment between the cages is possible has been assembled above the existing rolling line. The innovative solution of heat treatment has made it possible to obtain strips with mechanical properties improved in respect of bending them.



50

Joanna Przondziono1), Marek Tkocz1), Mateusz Wojciechowski1), Witold Walke2), Jacek Mendala1) 1)Politechnika Śląska, Katowice (Silesian University of Technology, Katowice, Poland),

2)Politechnika Śląska, Zabrze (Silesian University of Technology, Zabrze, Poland)

Korozja elektrochemiczna drutów stosowanych w chirurgii twarzowo-szczękowej

Electrochemical corrosion of wires used

in maxillo-facial surgery

Streszczenie

Celem zrealizowanych badań była ocena odporności na korozję elektrochemiczną drutów wykonanych ze stali nierdzewnej X2CrNiMo 17-12-2 przeznaczonych dla chirurgii twarzowo- -szczękowej. Dokonano oceny wpływu odkształcenia w procesie ciągnienia oraz modyfikacji powierzchni na własności korozyjne drutów. Druty po ciągnieniu poddano zabiegom szlifowania, elektrolitycznego polerowania oraz chemicznej pasywacji. Testy potencjodynamiczne realizowano w roztworze sztucznej śliny, wykorzystując system do badań VoltaLab PGP201 firmy Radiometer. Badania pozwoliły na rejestrację krzywych polaryzacji anodowej. Właściwości fizykochemiczne powierzchni oceniano metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Pomiary przeprowadzono z wykorzystaniem systemu pomiarowego AutoLab PGSTAT 302N wyposażonego w moduł FRA2 (Frequency Response Analyser). Przeprowadzone badania umożliwiły bezpośrednie porównanie zachowania się rzeczywistego obiektu z jego układem zastępczym, który jest modelem odnoszącym się do fizycznie realizowanej impedancji. Właściwości mechaniczne wyznaczono przy pomocy statycznej próby jednoosiowego rozciągania. Ustalono przebieg krzywej umocnienia drutów. Podano krzywe obrazujące zależność oporu polaryzacji w funkcji odkształcenia zadawanego w procesie ciągnienia. Wyniki badań wskazują na pogorszenie właściwości korozyjnych drutów wraz z zachodzącym w procesie ciągnienia umocnieniem odkształceniowym. Stwierdzono, że zabiegi modyfikacji powierzchni spowodowały wzrost odporności drutów wykonanych ze stali nierdzewnej X2CrNiMo 17-12-2 na korozję wżerową w roztworze sztucznej śliny. Wyższą odpornością charakteryzują się druty, dla których finalnym zabiegiem obróbki powierzchniowej była chemiczna pasywacja.

Praca została wsparta przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach grantu

wewnętrznego BK264/RM2/2016 dla Instytutu Technologii Metali, Politechnika Śląska, Polska.

Abstract

The purpose of performed tests was evaluation of resistance to electrochemical corrosion of wires made of stainless steel X2CrNiMo 17-12-2 used in maxillo-facial surgery. Evaluation was made of the impact of strain applied in drawing process and surface modification on wire corrosion characteristics. Drawn wires were subject to grinding, electrolytic polishing and chemical passivation. Potentiodynamic tests were performed in artificial saliva with application of testing system VoltaLab PGP201 by Radiometer. The tests enabled to register anodic polarization curves. Physical and chemical



51

properties of the surface were evaluated with application of electrochemical impedance spectroscopy. Measurements were made with application of measuring system AutoLab PGSTAT 302N equipped with FRA2 module (Frequency Response Analyser). Performed tests enabled direct comparison of behaviour of the real object with its equivalent circuit, which is a model referring to physically realised impedance. Mechanical properties were tested by means of static uniaxial tensile test. The course of wire flow curve was determined. Curves demonstrating the dependence of polarization resistance as the function of strain applied in drawing process were presented. Test results show deterioration of corrosion characteristics of wires with work hardening taking place in drawing process. It was proved that surface modification treatment caused the increase of the resistance of wires made of stainless steel X2CrNiMo 17-12-2 to pitting corrosion in artificial saliva. Wires whose final treatment was chemical passivation featured the highest resistance. This work was supported by Polish Ministry for Science and Higher Education under internal grant

BK264/RM2/2016 for Institute of Metals Technology, Silesian University of Technology, Poland.



52

Justyna Domagała-Dubiel1), Zbigniew Rdzawski1), Wojciech Głuchowski1), Damian Janicki2) 1)Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice (Institute of Non-Ferrous Metals, Gliwice, Poland),

2)Politechnika Śląska, Gliwice (Silesian University of Technology, Gliwice, Poland)

Laserowa obróbka powierzchniowa miedzi

Laser surface treatment of copper

Streszczenie

Miedź i jej stopy są szeroko stosowane w życiu codziennym i w przemyśle, ze względu na wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Wykonuje się z nich m.in. elementy sprężyste dla urządzeń elektrycznych i elektronicznych, elektrody do zgrzewania oporowego blach karoseryjnych, końcówki palników spawalniczych, druty jezdne dla suwnic oraz innych urządzeń dźwigowych, elementy przekaźników i styczników elektrycznych, narzędzia nieiskrzące stosowane w kopalniach i maszynowniach statków. W wielu przypadkach zastosowanie miedzi jest ograniczone przez niezadowalające własności warstwy wierzchniej, tj. niską twardość i odporność na zużycie. W związku z tym, w inżynierii powierzchni stosowane są atrakcyjne techniki w celu zwiększenia wydajności komponentów oraz w celu zmniejszenia ich zużycia. W pracy przedstawiono strukturę i własności miedzi po laserowej obróbce powierzchniowej. Celem pracy było polepszenie własności warstwy wierzchniej miedzi przez przetopienie i jednoczesne wtapianie proszku Cr+WC. Stopowanie laserowe proszkiem Cr+WC płytek z miedzi z uprzednio naniesioną warstwą proszku Ni zostało wykonane przy użyciu lasera diodowego dużej mocy HPDL (High Power Diode Laser). Wykonano badania mikrostruktury z zastosowaniem mikroskopii świetlnej i elektronowej. Analiza jakościowa fazowa została przeprowadzona metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Przeprowadzono także badania mikrotwardości i odporności na zużycie ścierne zmodyfikowanej warstwy wierzchniej. Odpowiedni dobór mocy lasera, prędkości skanowania a także prędkości podawania proszku są niezbędne do uzyskania jednolitej i pozbawionej wad strefy stopowanej. W wyniku laserowej obróbki powierzchniowej miedzi otrzymano dobrze połączoną metalurgicznie powłokę z podłożem miedzianym. Po obróbce laserowej mikrostruktura warstwy wierzchniej miedzi ulega rozdrobnieniu, a jej grubość i szerokość jest determinowana warunkami obróbki laserowej. Warstwa wierzchnia miedzi po laserowej obróbce składa się z drobnych, nieregularnych cząstek bogatych w Cr w osnowie Cu. Miedź po obróbce laserowej cząstkami Cr+WC odznacza się 7-krotnym wzrostem twardości warstwy wierzchniej, co spowodowane jest umocnieniem materiału w następstwie umocnienia roztworowego, utwardzania dyspersyjnego, jak również rozdrobnienia ziarna. W wyniku laserowej obróbki miedzi nastąpił wzrost odporności na zużycie ścierne.

Praca została wykonana w ramach pracy statutowej Instytutu Metali Nieżelaznych:

„Modyfikacja warstwy wierzchniej materiałów na bazie Cu z użyciem obróbki laserowej”.



53

Abstract

Copper and its alloys, due to their high electrical and thermal conductivity, are widely used in everyday life and industrial applications. They are applied, among others, in production of elastic components for electrical and electronic equipment, electrodes for resistance welding of car body sheets, tips of welding torches, trolley wires for overhead cranes and other lifting equipment, components of electrical relays, breakers, as well as non-sparking tools used in the mines. However, in many cases the use of copper is limited by inadequate properties of the surface layer, i.e. low hardness and wear resistance. Therefore, the applied surface engineering techniques are attractive in order to improve the performance of components and to reduce their consumption. The paper describes structure and properties of copper after laser surface treatment. The aim of this work was to improve the properties of the surface layer of copper by melting and simultaneous feeding the Cr+WC particles into the weld pool. Laser alloying of the copper bars with preplace of Ni powder layer was carried out using high power diode laser HPDL (High Power Diode Laser). The structure examination was performed by application of the optical and electron microscopes. The qualitative phase composition was determined with the X-ray diffraction method. The measurements of microhardness and wear resistance of the modified surface layer were also examined. Proper selection of the laser power, scan rate and powder feed rate are necessary to obtain a uniform and defect-free alloyed zone. As a result the laser surface treatment of copper provides the film which is metallurgically well-connected to the copper substrate. After the laser treatment, microstructure of the surface layer was refined, and its thickness and width is determined by the conditions of laser processing. The copper top layer after laser processing consists of fine, irregular particles rich in Cr in the Cu matrix. The microhardness of the modified surface layer was 7-times higher when compared to the microhardness value of the substrate, mainly due to hardening of the material as a result of solution-strengthening, dispersion hardening and grain refinement. The increase in wear resistance has been also observed.

The study was conducted within the scope of Statute work of Institute of Non-Ferrous Metals: “Modification of the surface layer of the Cu-based material using laser treatment”.



54

Barbara Juszczyk, Joanna Kulasa, Witold Malec, Łukasz J. Wierzbicki, Beata Cwolek Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice (Institute of Non-Ferrous Metals, Gliwice, Poland)

Ocena stopnia zużycia materiałów kompozytowych na osnowie miedzi umacnianych heterofazowymi cząstkami niemetalicznymi

Evaluation of the degree of wear of copper-based composite materials

reinforced with heterophasic non-metallic particles

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące oceny jakościowej oraz ilościowej struktury oraz właściwości tribologicznych (współczynnik tarcia, zużycie) kompozytowych materiałów umacnianych cząstkami niemetalicznymi. Przedmiot badań stanowiły kompozyty na osnowie stopu miedzi (CuSn10) z udziałem cząstek faz niemetalicznych wytwarzane metodą metalurgii proszków. Wytworzono zarówno kompozyty z udziałem faz smarnych, jak i kompozyty o strukturze hybrydowej zawierających zarówno cząstki „miękkie” pełniące funkcje smaru stałego (niska wartość współczynnika tarcia, samosmarowność), jak i „twarde” podnoszące właściwości wytrzymałościowe oraz odporność na ścieranie. Rolę środka smarnego badanych materiałów kompozytowych pełnił grafit oraz węgiel szklisty, natomiast w charakterze cząstek twardych zastosowano cząstki węglika krzemu oraz dwuborku tytanu. Wytworzone materiały poddano testom tribologicznym przy użyciu tribometru wysokotemperaturowego THT firmy CSM Instruments. Badania wykonano metodą pin-on-disc zgodnie z normą ASTM G9-05. Testy prowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego w temperaturze otoczenia. Próby wykonywano przy sile obciążającej 10 N oraz prędkości liniowej 0,5 m/s. Do badań zastosowano przeciwpróbkę w postaci kulki o średnicy 6 mm, wykonanej ze stali łożyskowej w gatunku 100 Cr6. Ocena metalograficzna wykazała jednorodność mikrostruktury dla wszystkich wytworzonych materiałów kompozytowych. Przeprowadzone testy tribologiczne oraz analiza śladów wytarcia materiału próbki oraz stosowanych przeciwpróbek, jak również analiza produktów zużycia pozwoliły na określenie odporności na zużycie badanych kompozytów, a także mechanizmów ich zużycia.

Abstract

The paper presents the results of investigations related to qualitative and quantitative evaluation of structure and tribological properties (friction coefficient, wear) of the composite materials reinforced with non-metallic particles. The composite materials based on copper alloy (CuSn10) with non-metallic particles produced by powder metallurgy were the subject of the performed studies. Both composites with lubricating phase particles, as well as hybrid composites containing “soft” particles which carry out the function of solid lubricant (low friction coefficient, self-lubricity) and also “hard” particles which increase strength properties and wear resistance, have been produced. Graphite and glassy carbon were the lubricants of the evaluated composite materials, whereas particles of silicon carbide and titanium diboride were used as the hard particles. The produced materials were subjected to tribological tests with application of high temperature tribometer – THT by CSM Instruments. Tests were carried out by pin-on-disc method in accordance with ASTM G9-05



55

Standard. The studies were performed at ambient temperature under dry friction conditions, with loading force of 10 N and linear velocity of 0.5 m/s. The countersample in a form of a ball of 6 mm diameter made of 100 Cr6 bearing steel was used for the tests. Metallographic examinations showed the homogeneity of the microstructure for all manufactured composite materials. Tribological tests and analysis of wear marks of the used sample material and the countersamples, as well as analysis of the wear products, made it possible to determine both resistance to wear of the examined composite materials and mechanisms of their wear.



56

Sylwester Sawicki, Henryk Dyja, Anna Kawałek, Konrad Laber, Marcin Knapiński Politechnika Częstochowska, Częstochowa (Częstochowa University of Technology, Częstochowa, Poland)

Plastometryczne badania własności reologicznych stopów AlMg 5754, 5083, 5019 oraz 5XXX z przeznaczeniem do modelowania

numerycznego procesu wyciskania

Plastometric testing of rheological properties of 5754, 5083, 5019 and 5XXX aluminium alloy for the purpose of numerical modeling extrusion process

Streszczenie

Podstawą prawidłowo przeprowadzonych symulacji i zaprojektowania procesu technologicznego jest znajomość charakterystyk opisujących własności technologiczne materiału. Dla każdego procesu technologicznego można określić zestaw cech, które dobrze opisują podatność materiału do danego procesu. Dla procesów przeróbki plastycznej podstawową cechą charakteryzującą podatność materiału do kształtowania plastycznego jest naprężenie uplastyczniające σp. W pracy zaprezentowano metodę wyznaczania krzywych umocnienia stopów AlMg 5754, 5083, 5019 oraz 5XXX w oparciu o próbę ściskania cylindrycznych próbek o wymiarach D=10 mm i l=12 mm. Badania te przeprowadzone zostały za pomocą fizycznego symulatora procesów metalurgicznych GLEEBLE 3800. Zostały przeprowadzone dla zakresu temperatur 360–560°C oraz przedziału prędkości odkształcenia w zakresie 0,05–1,0 s-1. W oparciu o rejestrowane w czasie eksperymentu parametry odkształcenia plastycznego możliwe było poddanie danych obróbce matematycznej – filtracji cyfrowej oraz aproksymacji. Następnie za pomocą metody odwrotnej określono rzeczywiste wartości współczynników modeli numerycznych własności reologicznych badanych materiałów.

Abstract

A basis for carrying out the proper simulation and design of technological processes is the knowledge of characteristics describing the rheological properties of material. For each technological process, you can define a set characteristics that well describe the susceptibility of the material to the process. For plastic working processes, the basic feature characterizing material to be plastically formed is the yield stress σp. The paper present a method for determining the real aluminium alloy AlMg 5754, 5083, 5019 and 5XXX work-hardening curves based on the cylindrical specimen D=10 mm and l=12 mm compression test. The tests were carried out using the physical simulator of metallurgical processes GLEEBLE 3800. Were carried out for the temperature range of 360–560°C and the strain rate range of 0,05–1,0s-1. Based on plastic deformation parameters recorded during the experiment, mathematical processing, that is the digital filtration and approximation of the obtained testing results, will be performed. Then, using the inverse method, the actual values of the coefficients of the numerical models for the rheological properties of the tested materials will be determined.



57

Sonia Boczkal, Marzena Lech-Grega, Wojciech Szymański, Bartłomiej Płonka, Piotr Korczak, Dawid Kapinos

Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich, Skawina (Institute of Non-Ferrous Metals, Light Metals Division, Skawina, Poland)

Przerabiane plastycznie stopy MgYCa z dodatkiem Zn

Wrought alloys MgYCa with the addition of Zn

Streszczenie

Stopy Mg-Y-Ca-Zn są obecnie jednymi z najbardziej nowatorskich materiałów do zastosowań biomedycznych na różnego rodzaju implanty ortopedyczne. Stopy te wytwarza się głównie poprzez odlewanie. Zastosowanie dodatkowej przeróbki plastycznej daje jednak możliwość otrzymania innych, lepszych właściwości zarówno wytrzymałościowych, jak i korozyjnych. Przedmiotem badań były odlane i wyciśnięte na prasie 100T stopy Mg-Y-Ca z dodatkiem Zn. W strukturze po odlaniu stwierdzono trzy rodzaje wydzieleń zawierających Mg, Y i Ca oraz Mg, Ca, Zn z dwoma różnymi zawartościami Zn. Wydzielenia charakteryzowały się kształtami kulistymi oraz wydłużonymi po granicach ziarn. Wewnątrz ziarn widoczne były również drobnodyspersyjne wydzielenia w postaci igieł. Analizę faz przeprowadzono metodą XRD. Po procesie wyciskania stwierdzono wzrost twardości do ok.65HB, natomiast różnice własności w stopie bez Zn i z dodatkiem Zn były niewielkie i wahały się w granicach błędu. Wydzielenia po procesie przeróbki plastycznej były rozdrobnione i układały się wzdłuż kierunku wyciskania. Na stopach tych po przeróbce plastycznej wykonano analizy EBSD w wyniku których potwierdzono rozdrobnienie ziarna.

Abstract

Mg-Y-Ca-Zn alloys are currently the most innovative materials for biomedical applications for various types of orthopedic implants. These alloys are produced mainly by casting. The use of additional plastic working gives, the possibility of receiving other and better properties of both strength and corrosion. The object of the study were as-cast and extruded on the 100T press of Mg-Y-Ca alloys with the addition of Zn. In the as-cast structure were found three types of precipitates – Mg-Y-Ca and Mg-Ca-Zn with two different contents of Zn. The phases on the grain boundaries had a spherical and elongated shapes. Inside the grains supersaturated dispersoids in the form of needles were observed. For identification these phases analysis by XRD was performed. After the extrusion process, an increase in hardness to about 65HB was observed, while the differences in the properties of the alloy without Zn and with the addition of Zn were small. Resulted of the extrusion process was fragmentation of grains and precipitates which shaped along the wrought direction. EBSD analysis was performed and confirm grain refinement after wrought process.



58

Bartłomiej Płonka, Krzysztof Remsak, Marek Rajda, Piotr Korczak Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział Metali Lekkich, Skawina

(Institute of Non-Ferrous Metals, Light Metals Division, Skawina, Poland)

Przeróbka plastyczna wysokowytrzymałych stopów Mg na drodze wyciskania i kucia

Study of plastic working of high strength Mg alloys

through extrusion and forging

Streszczenie

Artykuł zawiera wyniki badań nad opracowaniem technologii oraz parametrów quazi-izotermicznego wyciskania współbieżnego i przeciwbieżnego prętów, jak i profili pustych, ze stopów Mg. Materiał do badań stanowiły stopy magnezu odlane w postaci wlewków na unikatowej w skali kraju linii do półciągłego odlewania stopów Mg. Następnie, wykorzystując współbieżno-przeciwbieżną prasę 5MN, przeprowadzono szereg prób wyciskania profili pełnych oraz pustych o różnych przekrojach i z różnym stopniem odkształcenia oraz w różnych temperaturach. Jednocześnie przeprowadzono badania nad opracowaniem odpowiednich parametrów obróbki cieplnej wyciskanych wyrobów w celu uzyskania jednorodnej, drobnoziarnistej struktury oraz ponadstandardowych własności mechanicznych. W tym celu prowadzono obróbkę cieplną do stanów T1, T5 i T6. Na każdym etapie badań analizowano zmiany struktury materiałów. Kolejnym etapem było przeprowadzenie szeregu prób procesu kucia wyrobów ze stopów Mg, wykorzystując materiał wyciskany jako wsad. W wyniku tych prób opracowano odpowiednie parametry dla procesu kucia, jak również dla prowadzonej później obróbki cieplnej. W efekcie prowadzonych badań opracowano parametry technologii wyciskania i kucia płwyrobów i wyrobów końcowych ze stopów Mg jak również odpowiednie parametry obróbki cieplnej. Wykazano zasadność stosowania chłodzenia wprost z procesu przeróbki plastycznej, co pozwala na uzyskanie stanu T5 wytwarzanych elementów. Taka obróbka cieplna umożliwia powstanie rozdrobnionej, homogenicznej struktury oraz uzyskanie wyższych własności mechanicznych niż w przypadku obróbki do stanu T6.

Abstract

The paper presents results of research on the development of parameters and the technology of direct and indirect extrusion of rods and hollow profiles of magnesium alloys under quasi-izotermal conditions. Investigated material were alloys cast on unique semi-continuous line for Mg ingots casting. Next, on direct-indirect 5MN hydraulic press in number of tests the ingots were extruded into the solid and hollow profiles with different cross sections. Extrusion process was carried with varying degrees of strain and at different temperature. At the same time, research was conducted on the development of heat treatment parameters of extruded Mg alloy in the context of achieving the homogeneous and fine-grained structure and consequently achieve the above standard mechanical properties. To achieve this the heat treatment to T1, T5 and T6 temper was carried out. At each stage of the study changes in the materials microstructure were analyzed. In further stages of work forging process parameters of



59

investigated magnesium alloys have also been developed for extruded rods as a feedstock. Conducted research allowed to develop the technology parameters of extrusion and forging of semi-products and finished products of Mg alloy as well as the appropriate heat treatment parameters It has been shown that it is reasonable to perform the on-line cooling directly from the plastic processing, which allows to achieve the T5 temper of manufactured components. This heat treatment allows the formation of fine-grained, homogenous structure and to obtain higher mechanical properties comparing to T6 temper.



60

Dariusz Garbiec, Marcin Lijewski, Volf Leshchynsky Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Rozwój technologii SPS w ramach projektu finansowanego z Unii Europejskiej – PILOTMANU

Development of SPS technologies

in the frame of EU PILOTMANU Project

Streszczenie

Celem projektu PilotManu jest opracowanie nowej instalacji technologicznej do wysoko-energetycznego mieleniu kulowego proszków, która pozwoli na dziesięciokrotne zwiększenie ilości wytwarzanych proszków do 100 ton w ciągu roku. Instalacja ta wykorzystywana będzie do mechanicznego stopowania materiałów proszkowych stosowanych w różnych obszarach. Nową koncepcją produkcyjną, która może dostarczać narzędzia o wyjątkowych właściwościach jest proces spiekania iskrowo-plazmowego (SPS). Główna różnica w odniesieniu do innych metod spiekania, w których nagrzewanie proszku realizowane jest z wykorzystaniem prądu przemiennego, polega na wykorzystywaniu do nagrzewania konsolidowanego proszku periodycznie powtarzanych impulsy prądu stałego, trwających od kilku do kilkuset milisekund, o niskim napięciu lecz wysokim natężeniu. Proces SPS charakteryzuje się wysokim współczynnikiem wydajności, ze względu na bezpośrednie dostarczanie energii do spiekanego proszku, bez jej strat na grzanie otoczenia. Energia stosowana w procesie SPS jest znacznie większa niż w innych metodach spiekania, stąd głównymi korzyściami wynikającymi z wykorzystania impulsów prądu stałego, jest krótki czas trwania procesu (kilka-, kilkanaście minut) oraz prowadzenie go w znacznie niższych temperaturach (niższych nawet o 30% w stosunku do spiekania konwencjonalnego). Szybkie nagrzewania i chłodzenie (do 1000°C/min) oraz krótki czas spiekania, zabezpieczają ziarna proszku przed nadmiernym rozrostem, dzięki czemu zachowana zostaje struktura materiału wyjściowego, co ma szczególne znaczenie w przypadku spiekania proszków o nanometrycznej lub ultradrobnej wielkości ziaren.

Realizowana praca i otrzymane wyniki powstały dzięki finansowaniu ze środków siódmego programu ramowego Unii Europejskiej FP7/2007-2013 na podstawie umowy w sprawie

przyznania grantu nr Projekt nr 604344 (7 Program Ramowy UE: NMP3-SE-2013-604344) Pilotażowa linia produkcyjna do wytwarzania wysoce innowacyjnych materiałów.

Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2014–2017 przyznanych

na realizację współfinansowanego projektu międzynarodowego.

Abstract

Aim of PilotManu project is to develop a new plant for high-energy ball milling of powders, which allow to scale up the current production facility by 10 times up to 100 tons/year per plant. This installation will be used for the production of powder materials for different applications. A new



61

concept of production, which may provide tools with unique properties is the process of spark plasma sintering (SPS). The main difference respect the other sintering method, for which the heating of the powder is performed using alternating current, is the use of periodically repeated current pulses for a period from few to hundred milliseconds, with low voltage but high intensity, to heat the powder to be consolidated. The process of SPS has an high coefficient of performance, because of the direct power supply to the sintered powder, without loss of heating in the environment. The energy used in the SPS process is much greater than in other methods of sintering, thus the main advantages of the use of pulse current is the short duration of the process (few instead of dozen minutes) and the lower temperatures (even below 30% compared to conventional sintering). Fast heating and cooling (1000°C/min) result in a short sintering time: it prevents the particle grain growth retaining the structure of the starting material, that is particularly important in the case of nano- and micro-powders sintering.

The research leading to these results has received funding from the European Union’s Seventh

Framework Programme managed by REA-Research Executive Agency (FP7/2007-2013) under grant agreement no 604344 (7th Framework Programme: PILOT MANUFACTURING

LINE FOR PRODUCTION OF HIGHLY INNOVATIVE MATERIALS).

Research work financed from public funds for science in period 2014–2017, granted for realization of international co-financed project.



62

Wojciech Głuchowski, Zbigniew Rdzawski, Justyna Domagała-Dubiel Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice (Institute of Non-Ferrous Metals, Gliwice, Poland)

Stopy CuTi o wysokich własnościach wytrzymałościowych

CuTi alloys of high mechanical properties

Streszczenie

W kraju i na świecie prowadzone są badania w celu znalezieniu nietoksycznych i tańszych zamienników stopów Cu-Be. Najlepszymi zamiennikami brązów berylowych wydają się być stopy Cu-Ti. W pracy przedstawiono wyniki badań nad wytworzeniem półwyrobów w postaci prętów ze stopów Cu-4%Ti oraz Cu-5%Ti. Proces wytwarzania obejmował przygotowanie wsadu, topienie odlewanie, wyciskanie ma gorąco, przesycanie, ciągnienie i starzenie. W drugim wariancie przetwarzania zastosowano topienie, odlewanie, homogenizację, przesycanie, walcowanie, ciągnienie i starzenie. W obydwu wariantach wytworzono pręty o średnicy 12 mm. W wyniku zastosowania odpowiedniej przeróbki plastycznej oraz obróbki cieplnej otrzymano pręty ze stopu CuTi cechujące się korzystnym zespołem własnościach użytkowych. Wykonano badania własności mechanicznych i elektrycznych, a także badania mikrostruktury w oparciu o mikroskopię świetlną i elektronową. W badanych prętach obserwowano skutki procesu wydzielania zarówno o charakterze ciągłym, jak i nieciągłym. W wyniku przemiany nieciągłej wydzielała się faza Cu3Ti w postaci płytek ułożonych przemiennie z płytkami roztworu stałego. Operację przesycania prowadzono w temperaturze 900°C z wytrzymaniem przez 30–60 minut i gwałtownym chłodzeniem w wodzie. Starzenie w temperaturze 550°C przez 30 minut przesyconych i odkształconych plastycznie na zimno prętów CuTi4 oraz CuTi5 powodowało wzrost ich twardości do odpowiednio, 290HV i 315 HV, przy konduktywności elektrycznej na poziomie 6 MS/m.

Praca została wykonana w ramach pracy statutowej Instytutu Metali Nieżelaznych: „Wytwarzanie półwyrobów ze stopu CuTi o wysokich własnościach wytrzymałościowych”.

Abstract

The research to find non-toxic and less expensive substitutes for Cu-Be alloys are currently carried out on a domestic and a global scale. Cu-Ti alloys seem to be the best substitutes for beryllium bronzes. The paper presents results of studies into production of semi-finished products in a form of rods from Cu-4%Ti and Cu-5%Ti alloys. The production covered following processes: charge preparing, melting, casting, hot extrusion, solution heat treatment, drawing and ageing. In the second option of processing the following operations have been applied: melting, casting, homogenizing treatment, solution heat treatment, rolling, drawing and ageing. In case of these two options the rods of diameter of 12 mm have been produced. As a result of application of adequate plastic working and heat treatment the rods from CuTi alloy characterized by favourable functional properties have been obtained. Examinations of mechanical and electric properties, as well as microstructure by light and electron microscopy have been performed. The effects of precipitation, which occurred continuously as well as discontinuously, have been observed in the tested rods. As



63

a result of discontinuous modification the Cu3Ti phase was precipitated in a form of plates arranged alternately with the plates of solid solution. The solution heat treatment was carried out in temperature of 900°C through 30–60 minutes, and then rapid cooling in water was conducted. The ageing process of the CuTi4 and CuTi5 rods, after heat treatment and cold rolling, which was performed in temperature of 550°C through 30 minutes led to increase of hardness values respectively to 290HV and 315 HV at electrical conductivity of 6 MS/m.

The study was conducted within the scope of Statute work of Institute of Non-Ferrous Metals:

“Production of semi-finished products of CuTi alloys of high mechanical properties”.



64

Joanna Kulasa, Witold Malec, Barbara Juszczyk, Łukasz J. Wierzbicki, Beata Cwolek Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice (Institute of Non-Ferrous Metals, Gliwice, Poland)

Stopy o drobnoziarnistej strukturze otrzymywane metodą KOBO

Alloys of fine-grained structure obtained by the KOBO extrusion method

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wytwarzania drutów z różnych gatunków spoiw twardych na bazie srebra i miedzi oraz podstawowe charakterystyki prasówki wyciskanej metodą KOBO (właściwości mechaniczne, mikrostruktura) oraz porównano je z wynikami otrzymanymi dla drutów wytwarzanych tradycyjną technologią (prasówka wyciskana na gorąco). Badania przeprowadzono przy użyciu eksperymentalnej prasy hydraulicznej poziomej pracującej w systemie KOBO (maks. obciążenie 2,5 MN) zainstalowanej w IMN w Gliwicach. Metoda KOBO polega na wprowadzaniu dodatkowego odkształcenia w strefie plastycznego płynięcia materiału poprzez zastosowanie rewersyjnego ruchu obrotowego matrycy. Pozwala to zredukować pracę odkształcenia, jak również ze względu na wysoki stopień odkształcenia, daje możliwość wytwarzania półproduktów o kształcie i wymiarach bliskich końcowego wyrobu w jednej operacji, bez konieczności przeprowadzania międzyoperacyjnego wyżarzania. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że metoda KOBO może być z powodzeniem wykorzystywana do produkcji drutów ze spoiw twardych. Prasówka wyciskana metodą KOBO jest jednorodna i charakteryzuje się drobnoziarnistą strukturą (bardziej drobnoziarnistą niż w przypadku tradycyjnego wyciskania). Ponadto wyciśnięty drut nadaje się do dalszego przerobu bez dodatkowej obróbki cieplnej. Technologia wyciskania KOBO może być stosowana do produkcji na małą skalę oraz do wytwarzania kosztownych produktów, gdzie wyższe koszty produkcyjne mogą być akceptowalne. Otrzymane wyniki prób wskazują, że stosowanie metody KOBO może być cenną alternatywą dla tradycyjnych metod, zwłaszcza do produkcji materiałów trudnoprzerabialnych.

Abstract

The paper presents results of examinations related to production of a wire from different grades of silver-based and copper-based brazing alloys and basic characteristics of the extruded material (KOBO method), including mechanical properties, microstructure, as well as their comparison with the results obtained for the wires produced by traditional technology (hot extrusion). The investigations were conducted using experimental hydraulic horizontal press (max. load 2.5 MN), which is operating under the KOBO system at the IMN in Gliwice. The KOBO method is based on the introduction of an additional strain into a metal flow zone by the application of reverse rotations of a die. It allows to reduce a deformation work, and due to high degree of deformation it gives the possibility to manufacture semi-products of a shape and dimensions close to final products within a single operation, without intermediate annealing. On the basis of the obtained results it can be found that the KOBO method can be successfully used for production of the wires from brazing alloys. The wire extruded by the KOBO method is homogeneous and it is characterized by fine-grained structure (finer than that obtained by the traditional extrusion). In addition, the extruded wire is suitable



65

for further processing without an additional heat treatment. The KOBO extrusion technology can be used for the small-scale production and for the manufacture of expensive products, where higher processing costs can be acceptable. The results of tests clearly indicate that application of the KOBO method can be a valuable alternative for the traditional methods, especially in the production of the hardly-workable materials.



66

Maciej Rozmysłowicz, Tomasz Gądek Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Walcarka laboratoryjna zmodernizowana w ramach projektu „Opracowanie i wdrożenie technologii recyklingu

poprodukcyjnych odpadów taśmy stalowej”

Laboratory rolling mill modernized within the project “Elaboration and implementation of the technology of recycling steel strip wastes”

Streszczenie

Maszyna WD-2 jest zmodernizowaną, na potrzeby badawcze w ramach projektu pt.: „Opracowanie i wdrożenie technologii recyklingu poprodukcyjnych odpadów taśmy stalowej”, walcarką typu duo. Celem projektu było opracowanie innowacyjnej technologii recyklingu poprodukcyjnych odpadów taśmy stalowej na potrzeby wytwarzania profili i kształtowników zimnogiętych w skali przemysłowej. Dzięki zastosowaniu precyzyjnego układu nastawczo-pomiarowego dla szczeliny walcowniczej oraz układu realizującego pomiar sił walcowania, maszyna WD-2 doskonale nadaje się do rozwiązywania stawianych problemów badawczych. Umożliwia m.in. przeprowadzanie badań wspomagających dla przemysłu walcowania taśm metalowych na zimno, które są wykorzystywane np. do produkcji piorunochronów, czy krat pomostowych.

Abstract

The machine, WD-2 is a two-high mill modernized for investigation needs within the project, “Elaboration and implementation of the technology of recycling steel strip wastes”. The purpose of the project was to elaborate an innovative technology of recycling the wastes of steel strip for manufacturing cold bent profiles and sections in the industrial scale. Due to the application of precision adjustment and measurement system for the rolling gap and a system measuring the rolling forces, the WD-2 machine is perfectly suitable for solving the investigation problem imposed, among others, for performing auxiliary tests for the industry of cold rolling metal strips used, for example, in production of lightning rods or platform grids.



67

Filip Heyduk Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Właściwości połączeń spawanych profili ze stopów aluminium serii 5XXX i 6063 wykonanych metodą TIG

Properties of welded profiles of aluminium alloys series 5XXX and 6063 made by the TIG method

Streszczenie

Instytut Obróbki Plastycznej jako jeden z partnerów projektu ,,Opracowanie innowacyjnej technologii wyciskania kształtowników z trudnoodkształcalnych stopów aluminium serii 5xxx” dotyczącego opracowania innowacyjnej technologii wyciskania trudnoodkształcalnych stopów AlMg o wysokich zawartościach Mg (od 3–5% i wyżej), umożliwiającej wytwarzanie kształtowników o dobrej wytrzymałości mechanicznej oraz bardzo dobrej odporności na korozję, ma za zadanie określić podatność do obróbki mechanicznej jak i łączenia w procesach spawania. Stopy AlMg (5xxx) o wysokiej zawartości Mg wykazują co najmniej taką samą wytrzymałość mechaniczną oraz wyższe własności antykorozyjne i spawalnicze od powszechnie stosowanych stopów AlMgSi (6xxx), dlatego mogą być w stosunku do nich konkurencyjne. W ramach jednego z zadań projektu powstało w Instytucie Obróbki Plastycznej zrobotyzowane stanowisko do spawania metodą TIG. Metoda TIG umożliwia uzyskanie spoiny niezwykle czystej i wysokiej jakości. Celem badań realizowanych w ramach tego zadania jest określenie wpływu zawartości Mg i innych pierwiastków na trwałość, jakość i wytrzymałość połączenia spawanego kształtowników. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości złączy spawanych profili płaskich ze stopów serii 5xxx i 6063 wykonanych zrobotyzowaną metodą TIG, przy różnych parametrach prądowych spawania. Zbadano również wpływ częstotliwości prądu spawania na wytrzymałość Rm złączy spawanych. Opracowane parametry prądowe spawania automatycznego TIG zapewniają uzyskanie złączy doczołowych profili płaskich o bardzo dobrej jakości. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości magnezu w stopie prąd spawania maleje, natomiast najwyższą wytrzymałość na rozciąganie złączy spawanych Rm(w) dla wszystkich badanych stopów uzyskano dla częstotliwości prądu spawania 3 Hz.

Badania prowadzone w ramach projektu nr UOS-DEM-1-335/001 pt. „Opracowanie innowacyjnej technologii wyciskania kształtowników z trudnoodkształcalnych stopów

aluminium serii 5xxx” finansowanego w ramach przedsięwzięcia DEMONSTRATOR + „Wsparcie badań naukowych i prac rozwojowych w skali demonstracyjnej”

przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Abstract

Metal Forming Institute as one of the partners of the project “Development of innovative technology of extrusion profiles from hard deformable aluminum alloys of 5xxx series” concerning the development of innovative extrusion technology of hard deformable Al-Mg alloys of high Mg



68

content (between 3-5% and more). This technique shall make it possible to produce sections of good mechanical endurance and very good resistance to corrosion, susceptibility for mechanical processing and connection during welding processes. AlMg (5xxx) alloys with high Mg content reveal at least identical mechanical endurance and higher anti-corrosive and welding properties than commonly utilized AlMgSi (6xxx) alloys, which means that they can be truly competitive when compared with the latter ones. Within the scope of one task of the project, Metal Forming Institute has created a robotic station for welding with the TIG method. The TIG method enables obtaining a weld of extremely pure and high quality. The aim of the research conducted in the framework of this task is to determine the influence of Mg content and other elements for durability, quality and strength of the weld joint profiles. For the welding station of profiles shall be proposed welding parameters for new Al-Mg alloys containing high amounts of Mg. The paper present the results of investigation of the properties of welded joints 5019, 5754 and 6063 alloys made by the robotized TIG method with various welding current parameters. The influence of the welding current frequency on the Rm strength of the welded joints has also been investigated. The elaborated current parameters of automatic TIG welding ensure obtaining very good quality but welds of flat profiles. It has been found that the welding current decreases with the growth of magnesium content in the alloy; the highest tensile strength, Rm(w), in all the alloys under investigation, has been obtained with the welding current frequency of 3 Hz.

The research was conducted as a task of project no. UOS-DEM-1-335/001 „Development of innovative technology for extrusion of sections from hard-deformable 5xxx series aluminum alloys” financed as part of DEMONSTRATOR+ „Support for research

and development activities in a demonstrative scale” by the National Centre for Research and Development.



69

Tomasz Tański Politechnika Śląska, Gliwice (Silesian University of Technology, Gliwice, Poland)

Wpływ obróbki cieplnej połączonej z intensywnym odkształceniem plastycznym na strukturę i własności mechaniczne stopu Al-Mg

The effect of heat treatment combined with SPD processing on the structure and mechanical properties of Al-Mg alloy

Streszczenie

Ciągle rosnące wymagania stawiane nowoopracowanym materiałom, wymuszają na producentach doskonalenie procesów ich wytwarzania tak by uzyskać możliwie najkorzystniejszą kombinację własności mechanicznych – wysoką wytrzymałość oraz plastyczność. Szczególnie interesujące, ze względu na unikalne własności wytrzymałościowe stały się w ostatnich latach materiały o strukturze silnie rozdrobnionej. Wymierne korzyści będące konsekwencją rozdrobnienia struktury stały się powodem, dla którego opracowuje się nowe metody wytwarzania materiałów o strukturze ultradrobnoziarnistej. Jednakże, wzrost wytrzymałości spowodowany zwiększeniem udziału ilościowego granic ziarn skutkuje jednocześnie obniżeniem własności plastycznych. Z tej przyczyny istotnemu ograniczeniu ulega obszar zastosowań tych materiałów. Dlatego istotne jest opracowanie technologii obróbki tak, by zwiększając własności mechaniczne, plastyczność nie uległa znacznemu pogorszeniu. Stopy aluminium serii 5xxx umacniane poprzez odkształcenie plastyczne charakteryzują się wysoką wytrzymałością oraz bardzo dobrą odpornością korozyjną. Jednakże, dodatek magnezu zwiększający własności mechaniczne powoduje zmniejszenie podatności na obróbkę plastyczną. Toteż, najkorzystniejszą metodą kształtowania struktury ultradrobnoziarnistej wydaje się połączenie silnego odkształcenia plastycznego z obróbką cieplną. W prezentowanych badaniach określono wpływ kombinacji dwóch procesów – obróbki cieplnej oraz plastycznej z wykorzystaniem metody przeciskania przez kanał kątowy (ECAP) na mikrostrukturę oraz własności mechaniczne stopu Al-Mg. Badania mikrostrukturalne wykonano na mikroskopie świetlnym oraz z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej. Własności mechaniczne badanych materiałów określono na podstawie statycznej próbie rozciągania oraz w pomiarach twardości. Dowiedziono, że w wyniku kombinacji procesu obróbki cieplnej z intensywnym odkształceniem plastycznym możliwe jest wytworzenie materiału o strukturze, w której średnia wielkości ziarna jest poniżej 1 µm oraz podwyższonej plastyczności w porównaniu do materiału niepoddanemu obróbce cieplnej po odkształceniu.

Abstract

The increasing demands for newly developed materials forcing the manufacturers to improve the fabrication processes to obtain the best combination of mechanical properties – high strength with good ductility. Particularly interesting, due to their uniqe mechanical properties, have become in recent years the materials with fine grained microstructure. Measurable benefits being a consequence of the structure refinement have become a reason for development of new methods for producing materials with fine grained structure. However, the increase in material properties that is caused



70

by the increase in grain boundary share result in the decrease in ductility. For this reason the field of application of such products decreases. It is essential to develop the processing technology that provides to an increase in the mechanical properties without significant ductility deterioration. The 5xxx series aluminium alloys strengthened by the plastic deformation processes are characterised by high strength and excellent corrosion resistance. However, the addition of magnesium that increases the mechanical properties result in a formability decrease. Thus, the most advantageous method of manufacturing the fine grained microstructure seems to be a combination of severe plastic deformation with heat treatment. In the presented study, the effect of combination of two processes – heat treatment and severe plastic deformation process using the equal channel angular pressing method on the structure and mechanical properties of Al-Mg alloy was investigated. The microstructural analysis was carried out on light microscope and using electron microscopy. Mechanical properties of the investigated material were determined based on static tensile tests and hardness measurements. It was found that through the combination of the heat treatment with SPD process it is possible to obtain material with fine grained structure (with average grain size lower than 1 µm) and increased ductility in comparison to material without subsequent heat treatment.



71

Konrad Laber, Henryk Dyja, Anna Kawałek, Sylwester Sawicki, Marcin Knapiński Politechnika Częstochowska, Częstochowa (Częstochowa University of Technology, Częstochowa, Poland)

Wpływ parametrów oraz schematu odkształcenia na naprężenie uplastyczniające trudno odkształcalnego stopu aluminium 5XXX

Influence of the parameters and strain state on the flow

stress of 5XXX hard-deformed aluminum alloy

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań, których celem było określenie wpływu zastosowanego schematu odkształcenia na poziom i charakter zmian naprężenia uplastyczniającego wybranego stopu aluminium. Badania przeprowadzono, stosując dwa schematy odkształcenia: próbę jednoosiowego ściskania z wykorzystaniem symulatora procesów metalurgicznych GLEEBLE 3800 oraz próbę skręcania przy zastosowaniu plastometru skrętnego STD 812. Przedstawione w pracy badania przeprowadzono dla trudno odkształcalnego stopu aluminium w gatunku 5XXX. Na podstawie otrzymanych wyników określono wpływ między innymi zastosowanego schematu odkształcenia oraz prędkości odkształcenia i temperatury na naprężenie uplastyczniające badanego materiału. Przedstawione w pracy badania stanowiły podstawę wyboru właściwej metodyki wyznaczenia własności reologicznych analizowanego stopu (łącznie z opracowaniem modeli matematycznych) pod kątem zastosowania ich do numerycznego modelowania procesu wyciskania.

Abstract

The paper presents research results, which the aim was to determine the influence of used strain state on the level and changes of the flow stress for the selected aluminum alloy. Research were conducted by using two strain scheme: uniaxial compression test by using GLEEBLE 3800 metallurgical processes simulator and torsion test by using STD 812 torsion plastometer. Presented in the paper research were conducted for the hard-deformed 5XXX aluminum alloy. Based on the obtained results the influence of the strain state, strain rate and temperature on the flow stress of the investigated material was determined, among other things. Presented in the paper research were also the basis for selecting the appropriate methodology to determine the rheological properties of the analyzed alloy (including the development of mathematical models) for their application to the numerical modeling of the extrusion process.



72

Marcin Lijewski, Volf Leshchynsky Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Wprowadzanie cząstek smarów stałych na powierzchnie współpracujących tribologicznie części pracujących w podwyższonych temperaturach

HIGRAPH

Introducing particles of solid lubricant onto surface of friction parts engineered for high temperature applications HIGRAPH

Streszczenie

Monitorowanie i kontrola współpracujących układów tribologicznych są przeprowadzane w drodze doboru materiałów konstrukcyjnych, obróbki powierzchniowej i składu smaru. Często następuje szybki niszczenia substancji smarującej pod wpływem zwiększonej temperatury panujące w strefie kontaktu pary trącej. Charakter tribologiczny oleju nie zawsze pozwala na wykorzystanie go w wysokich temperaturach. W większości przypadków, odpowiednie materiały i powłok odporne na ścieranie (w tym także materiały ceramiczne do pracy w wysokiej temperaturze) wykorzystywane w nowoczesnym przemyśle, osiągnęły maksimum stosowania, ponieważ nie pozwalają na połączenie odporności na ścieranie w podwyższonej temperaturze o niskim współczynnikiem tarcia w przypadku wysokich temperatur. W przypadku wysokich temperatur tradycyjne środki smarujące tracą swoje właściwości. Istotnym elementem jest opracowanie nowych rozwiązań znajdujących praktyczne zastosowanie w przemyśle. Potrzeba ulepszenia technologii smarowania jest bardzo ważna z punktu widzenia rozwoju gospodarki i przemysłu. Aktualnie kluczowym elementem jest analiza problemów tribologicznych związanych z tarciem suchym oraz smarowaniem granicznym w wysokich temperaturach. Proponowane rozwiązanie w ramach projektu HIGRAPH to impregnacja cząstkami smarów stałych. Wydłużenie czasu użytkowania układów tribologicznych uzyskana została przez zastosowanie wysokotemperaturowych smarów stałych – HTSL (m. in. MoS2, WS2, h-BN, BaF2, CaF2, WSe2). Cząstki smarów stałych w wyniku procesu impregnacji zostają uwięzione w porowatej strukturze materiału (rezerwuarach). W wyniku procesów tribologicznych i wzrostu temperatury, następuje powolne uwalnianie struktur HTSL do strefy trącej układów tribologicznych i tym samym następuje zjawisko tarcia z udziałem cząstek smarów stałych. W rezultacie następuje zmniejszenie siły tarcia i ograniczenie zużycia współpracujących elementów. Wyniki projektu pozwoliły zmniejszyć wartość współczynnika tarcia i ograniczyć zużycie części pracujących w wysokich temperaturach. Właściwości mechaniczne są typowe dla części wykonanych metoda metalurgii proszków oraz wytworzonych warstw wierzchnich (powłok). Dzięki takiemu rozwiązaniu szacuje się że czas użytkowania elementów ciernych wykonanych technologia opracowaną w projekcie wydłuży się 2–3-krotnie.

Realizowana praca i otrzymane wyniki powstały dzięki finansowaniu ze środków siódmego programu ramowego Unii Europejskiej FP7/2007-2013 na podstawie umowy w sprawie

przyznania grantu nr 606009.



73

Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2014–2015 przyznanych na realizację współfinansowanego projektu międzynarodowego.

Abstract

Monitoring and control of sliding and wear processes are being carried out by the way of the selection of structural materials, surface treatment and composition of the lubricant. Often the result of the rapid destruction of the lubricant is increased temperature prevailing at the interface. However an oil lubricant nature does not always allow its use at high temperatures. In the most of cases, the relevant materials and abrasion resistant coatings (including high-temperature ceramic materials) for use in modern industry has reached its limit of application, since they do not allow the combination of wear resistance at elevated temperature with a low coefficient of friction. In the case of high temperatures, traditional lubricating agents lose their properties. Elaborating new solutions that can find practical implementation in the industry becomes a crucial element. The need to improve lubricating technology is extremely important as far as the development of economy and manufacturing is concerned. Currently, the analysis of tribological issues related with dry friction and marginal lubrication in high temperatures is a fundamental matter. The solution proposed within the scope of the HIGRAPH project covers impregnation with particles of solid lubricants. Prolonged time of utilizing tribological systems shall be obtained by using high temperature solid lubricants – HTSL (MoS2, WS2, h-BN, BaF2, CaF2, WSe2). As a result of impregnating particles of solid lubricants, these particles shall be embedded into porous material structure (reservoirs). Friction processes and high temperature, followed by the release of HTSL structures into the friction zone of tribologic systems lead to friction phenomenon with participation of particles of solid lubricants. This results in decreased friction force and limited wear of counterparts. The results of the project help to reduce the coefficient of friction and to reduce wear of the parts operating at high temperatures. The mechanical properties are typical of the components made by powder metallurgy. With this solution, it is estimated that the lifetime of the friction elements made technology developed in the project will increase by 2-3 times.

The research leading to these results has received funding from the European Union’s Seventh Framework Programme managed by REA-Research Executive Agency (FP7/2007-2013) under

grant agreement no. 606009.

Research work financed from public funds for science in period 2014-2015, granted for realization of international co-financed project.



74

Jacek Borowski, Daniel Andrzejewski Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Wytrzymałość zmęczeniowa wyciskanych profili stopów serii 5xxx

Fatigue strength of extruded aluminum profiles of the 5xxx series

Streszczenie

Stopy aluminium serii 5xxx zawierające jako główny składnik stopowy Mg charakteryzują się dobrą odpornością na korozję, więc mogą być stosowane w mniej sprzyjającym środowisku niż stopy serii 6xxx. W pracy przedstawiono wyniki badań wytrzymałościowych i zmęczeniowych profili wyciskanych ze stopów 5754, 5083 oraz 5019 o zawartości magnezu mieszczącej się pomiędzy 3 a 6%. Profile spawano metodą TIG za pomocą stanowiska zrobotyzowanego wyposażonego między innymi w: robot spawalniczy firmy Panasonic (o maksymalnym zasięgu 1400 mm, z powtarzalnością ruchu ±0,08 mm) oraz źródło spawania TIG 300 A. Zastosowano drut spawalniczy LNT AlMg 4,5MnZr o średnicy 2,4 mm. Przeprowadzone badania wizualne potwierdziły dobrą jakość spoiny. Badania wytrzymałości na rozciąganie przeprowadzone wg normy PN-ES ISO 4136 złączy doczołowych, wykazały ze wszystkie złącza spawane spełniają kryterium minimalnej wytrzymałości wg norm PN-EN ISO 15614-2 oraz PN-EN ISO 10042. Badane próbki zrywały się w materiale podstawowym, co w przypadku złączy ze stopów aluminium świadczy o braku niezgodności w spoinie i strefie wpływu ciepła. Badania wykazały niewielkie obniżenie wytrzymałości na rozciąganie spawanych profili ze stopów AlMg. Zrealizowano przyspieszone badania zmęczeniowe metodą Locati dla badanych stopów, dzięki czemu porównano wytrzymałość zmęczeniową dla materiałów litych oraz profili spawanych. Badania zmęczeniowe wykazały bardzo dobrą odporność zmęczeniową spawanych stopów – uzyskiwały ten sam poziom naprężenia przy zbliżonej liczbie cykli.

Abstract

5xxx series aluminum alloys with Mg as main alloying element are characterized by good corrosion resistant so they can be applied in less favorable environment than alloys of 6xxx series. In this work, strength and fatigue tests results of extruded profiles, made of 5754, 5083 and 5019 alloys with magnesium content comprised between 3 and 6%. Profiles welded by TIG using the position of a robotic equipped with inter alia: welding robot Panasonic (with a maximum range 1400 mm, with repeatability of movement ±0,08 mm) and welding source TIG 300 A. Used welding wire LNT AlMg 4,5MnZr with a diameter of 2.4 mm. Carried out visual research confirmed the good quality of the weld. Tensile strength test of welded butt joints, carried out according to PN-EN ISO 4136, show that all of the welded joints meet minimum strength criterium according to PN-EN ISO 15614-2 and PN-EN ISO 10042. Specimens fractured in base material, which in the case of aluminium alloys indicates that there are no faults in the weld and in the heat affected zone. Examinations revealed slight decrease of tensile strength of AlMg alloys welded profiles. Accelerated fatigue tests by Locati method have been performed for examined alloys, so fatigue strength of initial materials without welded joints and welded profiles have been compared. Fatigue tests revealed very good fatigue strength of welded alloys – the same level have been reached.



75

Agnieszka Wielowiejska-Giertuga, Joanna Sulej-Chojnacka, Jacek Borowski Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań (Metal Forming Institute, Poznań, Poland)

Wytworzenie dokumentacji planowo-projektowej technologii wyciskania kształtowników z trudnoodkształcalnych stopów AlMg

Developing the design documentation of technology of extrusion

the profiles made of hard-deformable AlMg alloys

Streszczenie

Celem zadania było zaprojektowanie oraz stworzenie dokumentacji planowo-projektowej dotyczącej zintegrowanej linii technologicznej. Linia produkcyjna została zaplanowana i zaprojektowana tak, aby zmaksymalizować produkcję profili aluminiowych przy zmniejszeniu ilości niezbędnego personelu i zminimalizowaniu ilości odpadów produkcyjnych powstających na każdym etapie. Linia ta została poddana ocenie certyfikacji pod względem oceny maszyn za pomocą specjalistycznych programów do oceny bezpieczeństwa maszyn i urządzeń. Dokumentacja planowo-projektowa zawiera dokumentację technologiczną wszystkich urządzeń i maszyn podstawowych, pomocniczych znajdujących się w strefie: linii do grzania i cięcia prętów aluminiowych wraz z prasą 1800MT i podzespołami, linii do grzania matryc, stołu do wyciskania profili aluminiowych oraz linii z piecem do starzenia profili o wymiarach do 16 m. Przeprowadzono podział linii produkcyjnej na strefy zgodnie z wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa. W każdym z tych obszarów przeprowadzona została analiza ryzyka, która pozwoliła: 1. określić ograniczenia dotyczące urządzeń znajdujących się w danym obszarze, 2. zidentyfikować zagrożenia, 3. oszacować ryzyko. Na podstawie przeprowadzonej oceny ryzyka opracowano wytyczne dotyczące zastosowania ogrodzeń i osłon oraz instrukcji BHP zgodne z Dyrektywą Maszynową 2006/42/WE oraz normami zharmonizowanymi.

Badania prowadzone w ramach projektu nr UOS-DEM-1-335/001 pt. „Opracowanie innowacyjnej technologii wyciskania kształtowników z trudnoodkształcalnych stopów

aluminium serii 5xxx” finansowanego w ramach przedsięwzięcia DEMONSTRATOR + „Wsparcie badań naukowych i prac rozwojowych w skali demonstracyjnej”

przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Abstract

The aim of task was to create and develop the design documentation of integrated technological line. The production line was planned and designed in the way to maximize the production of aluminum profiles along with reduction of necessary personnel and minimization of production wastes, generated in all production stages. The quality assessment of this line was conducted in terms of machines evaluation using specialized software, dedicated to assess the safety of machines and devices. The design documentation contains technological documentation of all devices and



76

machines included in the zone: shearing machine unit to shear hot billets to length with the 1800MT press and its subunits, die heating system, aluminum profiles extrusion table and profile ageing line for profiles up to 16 [m] in furnace. The division of the production line to separate zones was made, according to the safety guidelines. The risk assessment of each zone was conducted, which allowed to: 1. define the limitations of devices placed in each zone, 2. identify the dangers, 3. evaluate the risk. Based on the performed risk assessment, the guidelines regarding the fencings and shields and EHS instructions according to the Machinery Directive 2006/42/EC and unified standards were issued.

The research was conducted as a task of project no. UOS-DEM-1-335/001 „Development

of innovative technology for extrusion of sections from hard-deformable 5xxx series aluminum alloys” financed as part of DEMONSTRATOR+ „Support for research

and development activities in a demonstrative scale” by the National Centre for Research and Development.



77

NOTATKI / NOTES



78

NOTATKI / NOTES



79

NOTATKI / NOTES



80

NOTATKI / NOTES



81

NOTATKI / NOTES



82

NOTATKI / NOTES



83

NOTATKI / NOTES



84

NOTATKI / NOTES



85

NOTATKI / NOTES



86

NOTATKI / NOTES



87

NOTATKI / NOTES



88

WYDAWCA

Instytut Obróbki Plastycznej

ul. Jana Pawła II 14

61-163 Poznań

tel. 61 657 05 55

e-mail: [email protected]

www.inop.poznan.pl

Copyright © 2016 Instytut Obróbki Plastycznej

Wszelkie prawa zastrzeżone

Nakład: 100 egz.

Druk Wieland Drukarnia Cyfrowa

ul. Senatorska 37 60-326 Poznań

tel.: 48 61 867 49 01 e-mail: [email protected]

www.wieland.com.pl

Organizatorkontech.info.pl/wp-content/uploads/2019/06/Materialy-Konfrencyjne... · 15.45–16.00 – Kształtowanie blach ze stopu aluminium 7xxx Deformation of sheet made of 7xxx

Documents