INSTYTUT ODLEWNICTWAPRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

Tom LI Numer 3

SPIS TREŚCI

1. PIOTRDRZYMAŁA,PIOTRDŁUGOSZ,PAWEŁDARŁAK:Popioły lotne jakozbrojeniekompozytówmetalowychnaosnowiestopówmetalilekkich.Część1.Gospodarkaodpadamienergetycznymi................................................................

2. DARIUSZRUDNIK,NATALIASOBCZAK,ANDRZEJGAZDA,MARTAHOMA, ALEKSANDRA SIEWIOREK, KRYSTYNA PIETRZAK, KATARZYNAMAKOWSKA:Właściwości termofizyczneżeliwaprzeznaczonegodoprodukcjitarczhamulcowych................................................................................................

3. FRANCISZEK PEZARSKI, IRENA IZDEBSKA SZANDA, ELŻBIETASMOLUCHOWSKA,ROMANŚWIDER,ANDRZEJPYSZ:BadaniamodeloweprocesuregeneracjipiaskówzezużytychmasformierskichznowymspoiwemnieorganicznymprzeznaczonychdowytwarzaniaodlewówzestopówAl...........

4. MAŁGORZATAWARMUZEK,ŁUKASZBOROŃ,ADAMTCHÓRZ:Aparaturoweimetodologiczneaspektyilościowejanalizymikrostrukturyżeliwa.......................

5

23

37

59

Wydawca:

INSTYTUT ODLEWNICTWA

KOLEGIUM REDAKCYJNE:

Jerzy Józef SOBCZAK (Redaktor Naczelny), Andrzej BALIŃSKI (Z-ca Redaktora Naczelnego), Andrzej BIAŁOBRZESKI, Zbigniew GÓRNY, Stanisława KLUSKA-NAWARECKA, Natalia SOBCZAK, Józef Szczepan SUCHY, Joanna MADEJ (Sekretarz Redakcji)

KOMITET NAUKOWY:

Rajiv ASTHANA (USA), Józef DAŃKO, Ludmil DRENCHEV (Bułgaria), Natalya FROUMIN (Izrael), Edward GUZIK, Marek HETMAŃCZYK, Mariusz HOLTZER,

Werner HUFENBACH (Niemcy), Jolanta JANCZAK-RUSCH (Szwajcaria), Olga LOGINOVA (Ukraina), Enrique LOUIS (Hiszpania), Luis Filipe MALHEIROS (Portugalia),

Tadeusz MIKULCZYŃSKI, Sergei MILEIKO (Rosja), Kiyoshi NOGI (Japonia), Władysław ORŁOWICZ, Alberto PASSERONE (Włochy), Stanisław PIETROWSKI,

Wojciech PRZETAKIEWICZ, Pradeep Kumar ROHATGI (USA), Sudipta SEAL (USA), Jan SZAJNAR, Michał SZWEYCER, Roman WRONA, Paweł ZIĘBA

Publikowaneartykułybyłyrecenzowane

Projekt okładki: ENTER GRAF, Kraków

Skład komputerowy: Patrycja Rumińska

Korekta wydawnicza: Marta Konieczna, Anna Samek-Bugno

ADRES REDAKCJI:

„Prace Instytutu Odlewnictwa” 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73

tel. (12) 261-83-81, fax (12) 266-08-70 http://www.iod.krakow.pl

e-mail: jmadej@iod.krakow.pl

© Copyright by Instytut Odlewnictwa

Żadna część czasopisma nie może być powielana czy rozpowszechniana bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich

PrintedinPoland

ISSN 1899-2439

FOUNDRY RESEARCH INSTITUTETRANSACTIONS OF FOUNDRY

RESEARCH INSTITUTE

Volume LI Number 3

CONTENTS

5

23

37

1. PIOTRDRZYMAŁA,PIOTRDŁUGOSZ,PAWEŁDARŁAK:Flyashasacom-ponentofthereinforcementoflightalloymetalmatrixcomposites.Part1.Coalcombustionby-productsmanagement.................................................................

2. DARIUSZRUDNIK,NATALIASOBCZAK,ANDRZEJGAZDA,MARTAHOMA, ALEKSANDRA SIEWIOREK, KRYSTYNA PIETRZAK, KATARZYNAMAKOWSKA:Thermophysicalpropertiesofcastironusedinthemanufactureofbrakediscs............................................................................................................

3. FRANCISZEK PEZARSKI, IRENA IZDEBSKA SZANDA, ELŻBIETA SMOLUCHOWSKA,ROMANŚWIDER,ANDRZEJPYSZ:Modelstudiesofsandreclamationfromthewastemouldingmixtureswithnewinorganicbinderusedforcastingofaluminiumalloys..................................................................................

4. MAŁGORZATAWARMUZEK, ŁUKASZ BOROŃ,ADAM TCHÓRZ:Quantitati-ve analysis of cast ironmicrostructure in terms of the apparatus andmetho- dology................................................................................................................... 59

Editor:

FOUNDRY RESEARCH INSTITUTE

EDITORIAL BOARD:

Jerzy Józef SOBCZAK (Editor-in-Chief), Andrzej BALIŃSKI (Assistant Editor), Andrzej BIAŁOBRZESKI, Zbigniew GÓRNY, Stanisława KLUSKA-NAWARECKA,

Natalia SOBCZAK, Józef Szczepan SUCHY, Joanna MADEJ (Secretary)

SCIENTIFIC COMMITTEE:

Rajiv ASTHANA (USA), Józef DAŃKO, Ludmil DRENCHEV (Bulgaria), Natalya FROUMIN (Israel), Edward GUZIK, Marek HETMAŃCZYK, Mariusz HOLTZER,

Werner HUFENBACH (Germany), Jolanta JANCZAK-RUSCH (Switzerland), Olga LOGINOVA (Ukraine), Enrique LOUIS (Spain), Luis Filipe MALHEIROS (Portugal),

Tadeusz MIKULCZYŃSKI, Sergei MILEIKO (Russia), Kiyoshi NOGI (Japan), Władysław ORŁOWICZ, Alberto PASSERONE (Italy), Stanisław PIETROWSKI,

Wojciech PRZETAKIEWICZ, Pradeep Kumar ROHATGI (USA), Sudipta SEAL (USA), Jan SZAJNAR, Michał SZWEYCER, Roman WRONA, Paweł ZIĘBA

Thearticlespublishedhereinhavebeenreviewed

Graphic Design: ENTER GRAF, Kraków

Computer Typesetting: Patrycja Rumińska

Proofreading: Marta Konieczna, Anna Samek-Bugno

EDITORIAL OFFICE:

”Transactions of Foundry Research Institute” 30-418 Cracow, 73 Zakopianska Street

tel. +48 (12) 261-83-81, fax +48 (12) 266-08-70 http://www.iod.krakow.pl

e-mail: jmadej@iod.krakow.pl

© Copyright by Instytut Odlewnictwa

Nopartofthispublicationmaybereproducedordistributedwithoutthewrittenpermission ofthecopyrightholder

PrintedinPoland

ISSN 1899-2439

5

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWATom LI Rok 2011 Zeszyt 3

Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Piotr Drzymała, Piotr Długosz, Paweł Darłak

POPIOŁY LOTNE JAKO ZBROJENIE KOMPOZYTÓW METALOWYCH NA OSNOWIE STOPÓW METALI LEKKICH. CZĘŚĆ 1. GOSPODARKA

ODPADAMI ENERGETYCZNYMI

Streszczenie

W pierwszej części publikowanego cyklu zaprezentowano strukturę światowego rynku energetycz-nego, z uwzględnieniem podstawowych technologii produkcji ciepła i energii elektrycznej w konwen-cjonalnych procesach spalania węgla. Zwrócono uwagę na problemy związane z powstawaniem i gromadzeniem odpadów. Nakreślono perspektywy gospodarczego wykorzystania popiołów lotnych w odlewnictwie metalowych materiałów kompozytowych.

Słowa kluczowe: energetyka, węgiel, popiół lotny, gospodarka odpadami, badania wysokotempera-turowe, kompozyty ALFA

Abstract

The first part of the publication presents the structure of global power industry market. Fundamental technologies of heat and electricity production in conventional coal combustion processes are consi-dered, with special emphasis on waste manufacturing and storage. The article discusses prospects for possible utilization of fly ash in synthesis of metal matrix composites.

Key words: power industry, coal, fly ash, waste economy, high temperature investigations, ALFA composites

FLY ASH AS A COMPONENT OF THE REINFORCEMENT OF LIGHT ALLOY METAL MATRIX COMPOSITES. PART 1. COAL COMBUSTION

BY-PRODUCTS MANAGEMENT

23

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWATom LI Rok 2011 Zeszyt 3

1Instytut Transportu Samochodowego, Centrum Badań Materiałowych i Mechatroniki, ul. Jagiellońska 80, 03-301 Warszawa

2Instytut Odlewnictwa, Centrum Badań Wysokotemperaturowych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Dariusz Rudnik1, Natalia Sobczak2, Andrzej Gazda2, Marta Homa2, Aleksandra Siewiorek2, Krystyna Pietrzak1, Katarzyna Makowska1

WŁAŚCIWOŚCI TERMOFIZYCZNE ŻELIWA PRZEZNACZONEGO DO PRODUKCJI TARCZ HAMULCOWYCH

THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF CAST IRON USED IN THE MANUFACTURE OF BRAKE DISCS

Streszczenie

Praca przedstawia wyniki szczegółowych badań podstawowych właściwości termofizycznych tarcz hamulcowych wykonanych z żeliwa szarego. Próbki żeliwa badano przed i po procesie eksploatacji w układzie hamulcowym. Zmierzono współczynniki przewodnictwa temperaturowego w funkcji temperatury za pomocą jednego z najnowocześniejszych zestawów aparaturowych LFA 427 (Laser Flash Apparatus) firmy Netzsch. Wykorzystując różnicową kalorymetrię skaningową DSC i technikę dylatometryczną wyznaczono ciepło właściwe cp(T) i gęstość d(T), co pozwoliło na obliczenie współczynników przewodzenia ciepła λ(T) za pomocą oprogramowania Netzsch LFA Analysis. Badania właściwości termofizycznych pozwoliły na identyfikację przemian fazowych zachodzących w stanie stałym (przemiana eutektoidalna) i ciekłym (topnienie żeliwa, obecność eutektyki fosforowej). Porównanie właściwości termofizycznych dwóch próbek żeliwa oznaczonych ST i NT pozwoliło na stwierdzenie nieznacznego obniżenia parametrów termofizycznych stopu ST, wynikającego z procesu eksploatacji.

Słowa kluczowe: przewodnictwo temperaturowe, przewodnictwo cieplne, ciepło właściwe, różnicowa kalorymetria skaningowa DSC, metoda laserowa LFA, żeliwo szare

Abstract

This paper presents the results of measurements of thermophysical properties of automotive brake discs made from gray cast iron. The samples were tested before and after operation in the braking system. Thermal conductivity as a function of temperature was measured using one of the most advanced sets of apparatus LFA 427 (Laser Flash Apparatus) produced by Netzsch. Applying differential scanning calorimetry DSC and dilatometric technique the specific heat cp(T) and density d(T) were determined and used for the calculation of coefficients of thermal conductivity λ(T) using Netzsch LFA Analysis software. Investigations of thermophysical property allowed the identification of phase transformations occurring in solid state (eutectoidal reaction) and liquid (melting, the formation of phosphorus eutectic). Comparison of thermophysical properties for the two cast iron alloys (ST and NT) allowed to declare a slight reduction in thermophysical properties of ST, resulting from the exploitation process.

Key words: thermal diffusivity, thermal conductivity, specific heat, DSC, Laser Flash Method, gray cast iron

37

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWATom LI Rok 2011 Zeszyt 3

1Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków 2Innowacja Sp. z o.o., ul. Jana Szyprowskiego 1, 39-460 Nowa Dęba

Franciszek Pezarski1, Irena Izdebska-Szanda1, Elżbieta Smoluchowska1, Roman Świder2, Andrzej Pysz2

BADANIA MODELOWE PROCESU REGENERACJI PIASKÓW ZE ZUŻYTYCH MAS FORMIERSKICH Z NOWYM SPOIWEM

NIEORGANICZNYM PRZEZNACZONYCH DO WYTWARZANIA ODLEWÓW ZE STOPÓW Al

MODEL STUDIES OF SAND RECLAMATION FROM THE WASTE MOULDING MIXTURES WITH NEW INORGANIC BINDER USED FOR

CASTING OF ALUMINIUM ALLOYS

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań modelowych procesu regeneracji piasku ze zużytej masy formiersko-rdzeniowej, ze spoiwem nieorganicznym geopolimerowym, pochodzącej z prób wytwa-rzania doświadczalnych odlewów ze stopów Al. Przeprowadzono ocenę jakościową uzyskanych próbek piasku zregenerowanego i odpadów poregeneracyjnych oraz omówiono możliwość ponow-nego zastosowania regeneratu w miejsce świeżego piasku do wykonywania mas formierskich i rdze-niowych w produkcji odlewów Al. Przedstawiono wytyczne procesu regeneracji zużytych piasków z odwałowych mas formiersko-rdzeniowych z produkcji odlewów ze stopów Al w małej odlewni.

Słowa kluczowe: masa formierska, spoiwo nieorganiczne geopolimerowe, regeneracja zużytej masy formierskiej, stopy aluminium

Abstract

The article presents the results of model tests and studies of the sand reclamation from waste moulding and core mixtures with an inorganic geopolymer binder, used in the trial production of pilot castings from aluminium alloys. Qualitative assessment of the obtained samples of the sand reclaim and of the post-reclamation waste was done, and possibilities of the reuse of the reclaim to replace fresh sand in the manufacture of moulding and core mixtures for aluminium castings were discussed. Guidelines were developed for the sand reclamation process from the waste moulding and core mixtures used in the production of aluminium alloy castings by small foundries.

Key words: moulding sand, inorganic geopolymer binder, reclamation of waste moulding sand mixture, aluminium alloys

59

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWATom LI Rok 2011 Zeszyt 3

Instytut Odlewnictwa, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Małgorzata Warmuzek, Łukasz Boroń, Adam Tchórz

APARATUROWE I METODOLOGICZNE ASPEKTY ILOŚCIOWEJ ANALIZY MIKROSTRUKTURY ŻELIWA

QUANTITATIVE ANALYSIS OF CAST IRON MICROSTRUCTURE IN TERMS OF THE APPARATUS AND METHODOLOGY

Streszczenie

W pracy porównano wyniki zastosowania różnych systemów obrazowania mikrostruktury (mikro-skop świetlny oraz tomograf rentgenowski) oraz różnych systemów analizy obrazu do pomiaru wybranych parametrów stereologicznych i geometrycznych dla dwóch modeli morfologicznych, występujących w stopach odlewniczych, na przykładzie żeliwa z grafitem sferoidalnym i krętkowym. Wykazano statystycznie istotne różnice pomiędzy uzyskanymi wynikami pomiarów, spowodowane przede wszystkim jakością obrazu poddanego analizie oraz lokalnymi cechami geometrycznymi analizowanych obiektów. Porównano wyniki klasyfikacji wydzieleń grafitu według klas wielkości przyjętych w obowiązującej normie PN-EN ISO 945-1, przeprowadzonej na podstawie różnych pro-cedur obrazowania.

Słowa kluczowe: mikrostruktura, analiza obrazu, grafit, żeliwo, parametry stereologiczne, klasyfika-cja grafitu

Abstract

In this work the results of the application of different imaging techniques and image analysis systems for measurements of chosen either stereological parameters or geometrical features for some of morphology models occurring in the cast alloys, especially taking into account cast iron with either spheroidal or vermicular graphite have been compared and interpreted. The statistical important difference of the obtained results have been stated and recognized as caused first of all by quality of analyzed images and local geometry features of the analyzed objects. The results of the graphite particles classification according to the size class in the actual standard PN-EN ISO 945-1, using different imaging and analysis procedures.

Key words: microstructure, image analysis, graphite, cast iron, stereological parameters, graphite classification