UMO-2011/03/B/ST8/05869

Projekt badawczy z zakresu badań podstawowych – OPUS (finansowany przez NCN)

Tytuł: „Badania mechanizmu oddziaływania produktów destrukcji termicznej spoiw na warstwę powierzchniową odlewów z żeliwa wysokojakościowego”.

Title: „Testing the mechanism of reaction of products of the thermal destruction of binders on the surface layer of the high quality cast iron”.

Okres realizacji: 7.08.2012 – 6.12.2014

Time of duration: 7.08.2012 – 6.12.2014

Słowa kluczowe: żeliwo sferoidalne, żeliwo wermikularne, wady odlewów, pierwiastki szkodliwe S, O, P, N, regeneracja zużytych mas formierskich, powłoki ochronne, dyfuzja pierwiastków, destrukcja termiczna spoiw.

Key words: ductile iron, vermicular cast iron, thin wall castings, cast defects, harmful elements S,O,N, P, reclamation of used mould sand, protective coating, diffusion of elements, thermal destruction of binders.

Kierownik projektu: prof. dr hab. Mariusz Holtzer

W zakresie poznawczym projektu przeprowadzono badania stanowiące podstawę do optymalizacji rodzaju i składu masy formierskiej w celu maksymalnego ograniczenia negatywnego oddziaływania składników formy na warstwę powierzchniową odlewów żeliwnych, głównie z grafitem kulkowym (SGI) i wermikularnym (CGI) oraz na ogólną jakość odlewu. Przedmiotem badań były odlewy z tych gatunków żeliwa o zróżnicowanej grubości ścianek. Szczególny nacisk został położony na odlewy cienkościenne o grubości ścianek rzędu 3 mm, które są bardzo wrażliwe na szybkość stygnięcia i zachodzące na ich powierzchniach procesy dyfuzyjne.

Pierwiastkami, które mogą powodować niekorzystne zmiany w mikrostrukturze odlewu, a w konsekwencji pogorszenie właściwości użytkowych odlewu takich jak: wytrzymałość, odporność na ścieranie, odporność na korozję są głównie siarka i tlen.

Badano masy z żywicami furanowymi utwardzane kwasami zawierającymi rożne ilości siarki i dla porównania kwasem fosforowym. Stosowano atmosferę we wnęce formy utleniającą i obojętną (He).

Badano również wpływ szybkości stygnięcia odlewu na zmiany w warstwie powierzchniowej odlewu.

Uzyskane wyniki doświadczalne oraz przeprowadzone obliczenia termodynamiczne wykazały, że zmiany mikrostruktury w warstwie powierzchniowej odlewów z SGI i CGI, będące efektem zubożenia tej warstwy w Mg jest w pierwszej kolejności reakcja magnezu z siarką, Natomiast reakcja magnezu z tlenem może odgrywać istotna rolę w przypadku dużych odlewów, wykonywanych w formach z mas o malej przepuszczalności i źle odpowietrzonych

Publikacje będące wynikiem prac zrealizowanych w ramach projektu:

1. R. Dańko, M. Holtzer, M. Górny, S. Żymankowska-Kumon: Effect of reclamation on the skin layer of ductile iron cast in furan molds. Journal of Materials Engineering and Performance ;  2013 vol. 22 iss. 11, s. 3592–3600 (IF = 0.981)

2. M. Holtzer, M. Górny, R. Dańko, S, Żymankowska-Kumon: Impact of the quality of moulding sand with furan resin on the formation of the skin layer of ductile iron castings: EUROMAT 2013 European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes : Sevilla 8–13 September 2013.

3. R. Dańko, M. Holtzer, M. Górny: Evaluation of the impact of quality of regenerated sand of the surface parameters of casting.  Archives of Foundry Engineering 2014 vol. 14 spec. iss. 2, s. 17–22. (9 pkt MNiSW)

4. R. Dańko, M. Górny, M. Holtzer, S. Żymankowska -Kumon: Effect of the quality of furan  moulding sand on the skin layer of ductile iron casting. ISIJ International v. 54, (2014), No 6, 1288-1293. (IF = 1.069).

5. M. Holtzer, R. Dańko, M. Górny: Influence of the furfuryl moulding sand on the flake graphite formation in the surface layer of ductile iron casting. Proc. Mat. 10th International Symposim on the Science and Processing of Cast Iron 10-13 November 2014. Mar del Plata, Argentina, (SPC/10).

6. R. Dańko, M. Górny, M. Holtzer, S. Żymankowska-Kumon: Influence of the furan moulding sand on the ductile iron casting surface quality. 71th World Foundry Congress 19–21 May 2014, Bilbao.

7. M. Górny, R. Dańko, M. Holtzer: The effects of the tempertaure and wall thickness on flake graphite layer in ductile iron. Metallurgija vol. 54, (2015) No 1, 11-14. (IF = 0.755).

8. M. Górny, M. Kawalec: Role of titanium in thin wall vermicular graphite iron casting production. Archives of Foundry Engineering. 2013, vol. 13, iss.2, s. 26-28 (9 pkt  MNiSW).

9. M. Holtzer, M. Górny, R. Dańko: Microstructure and properties of ductile iron and compacted graphite iron castings. The effects of mould sand/metal interface phenomena.  Ed. Springer 2015 (in press).

Udział w konferencjach, na których prezentowano wyniki projektu:

  1. EUROMAT 2013 European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes : Sevilla 8–13 September 2013 (poster).
  2. 71th World Foundry Congress 19–21 May 2014, Bilbao (wygłoszenie referatu).
  3. 10th International Symposim on the Science and Processing of Cast Iron 10-13 November 2014. Mar del Plata, Argentina (wygłoszenie referatu). (M. Górny – członek Komitetu Naukowego).
  4. 11th International Symposium of Croatian Metallurgical Society Materials and Metallurgy, Croatia, Šibenik, July 22nd – 26th 2014 (poster). (M. Holtzer – członek Komitetu Organizacyjnego).
  5. XIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa "Zapewnienie jakości w odlewnictwie 2014" Trzebnica maj 2013. (wygłoszenie referatu) (M. Holtzer - członek Komitetu Naukowego).