Вплив процесу переробки відходів латуні на механічні властивості при литті по витоплюваних моделях для виготовлення матеріалів зубчастих коліс

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.299764

Ключові слова:

екологічний, виготовлення зубчастих коліс, лиття по виплавлюваних моделях, механічні властивості, переробка латуні

Анотація

Дана робота являє собою експериментальне дослідження з аналізу характеристик і механічних властивостей процесу лиття сплаву з переробленої латуні, який буде використовуватися в якості матеріалу для зубчастих коліс. В даний час обсяг залишків виробництва та відходів латунних сплавів продовжує збільшуватися. Також зростає потреба в латунних зубчастих колесах, тому для забезпечення хорошої якості та ефективного використання енергії, особливо в процесі лиття, необхідні технології виробництва екологічно чистих матеріалів. У процесі лиття використовується електрична піч, у якій відбувається плавлення латунних сплавів за температури від 526 до 900 °C протягом 1 години та формування для виготовлення випробувальних зразків. Результати мікроструктурних випробувань зернистості сплавів з переробленої латуні варіюються від 74,63 мкм до 84,57 мкм. Максимальна одержана межа міцності при розтягуванні становить до 225,2 МПа, максимальна межа плинності – до 179,8 МПа, максимальне подовження – до 7,3 %. Шорсткість сплавів з переробленої латуні має максимальне значення Ra (середня шорсткість) до 0,836 мкм. Перевірка результатів проводилася шляхом порівняння механічних властивостей виробів з латуні CAC 302 і результатів дослідження. Дані показують, що значення максимальної межі плинності переробленої латуні становить 179,8 МПа, матеріалу латуні CAC 302 – 175 МПа, але значення межі міцності при розтягуванні переробленої латуні набагато нижче, ніж у виробів з CAC 302. Дані результати можуть бути корисними у промисловості для використання сплавів з переробленої латуні для виготовлення зубчастих коліс, оскільки за межею плинності вони близькі до виробів з латуні CAC 302. В результаті дослідження отримані сплави з переробленої латуні, які є екологічно чистими, ефективними з точки зору енергоспоживання при плавці та мають гарну межу плинності. Результати даного дослідження можуть бути корисні при виробництві деталей зубчастих коліс з латунних сплавів.

Біографії авторів

Erwin Erwin, University of Darma Persada

Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Didik Sugiyanto, University of Darma Persada

Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Danny Faturahman, University of Darma Persada

Associate Professor

Department of Marine Engineering

Yefri Chan, University of Darma Persada

Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Husen Asbanu, University of Darma Persada

Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. X. Li, B. Ma, C. Wang, and Y. Chen, “Morphology evolution and agglomeration mechanism of Fe5Si3 precipitated phase after Fe–Si microalloying and its effect on the properties of brasses,” Mater. Charact., vol. 205, no. August, p. 113261, 2023, doi: 10.1016/j.matchar.2023.113261.
  2. W. Liu et al., “Corrosion behavior of silica-alumina refractories for scrap brass smelter linings,” J. Clean. Prod., vol. 370, no. August, p. 133600, 2022, doi: 10.1016/j.jclepro.2022.133600.
  3. X. Li, B. Ma, C. Wang, W. Liu, B. Zhang, and Y. Chen, “Action and segregation mechanism of Fe-rich phase in as-cast brass with different Fe contents,” J. Mol. Liq., vol. 371, p. 121161, 2023, doi: 10.1016/j.molliq.2022.121161.
  4. P. Asadi, M. Akbari, A. Armani, M. R. M. Aliha, M. Peyghami, and T. Sadowski, “Recycling of brass chips by sustainable friction stir extrusion,” J. Clean. Prod., vol. 418, no. June, p. 138132, 2023, doi: 10.1016/j.jclepro.2023.138132.
  5. Z. Xia, X. Zhang, X. Huang, S. Yang, Y. Chen, and L. Ye, “Hydrometallurgical stepwise recovery of copper and zinc from smelting slag of waste brass in ammonium chloride solution,” Hydrometallurgy, vol. 197, no. August, p. 105475, 2020, doi: 10.1016/j.hydromet.2020.105475.
  6. P. Stavroulakis, A. I. Toulfatzis, G. A. Pantazopoulos, and A. S. Paipetis, “Machinable Leaded and Eco-Friendly Brass Alloys for High Performance Manufacturing Processes: A Critical Review,” Metals (Basel)., vol. 12, no. 2, pp. 1–31, 2022, doi: 10.3390/met12020246.
  7. A. Rohrmoser and M. Merklein, “Influence of Metal Flank Hardness of Machined and Cold Forged Gears on Wear within a Metal-Polyamide Gear Pair and Targeted Process Adaptation,” J. Mater. Eng. Perform., vol. 32, no. 4, pp. 1984–2006, 2023, doi: 10.1007/s11665-022-07251-z.
  8. K. D. Mohapatra, M. P. Satpathy, and S. K. Sahoo, “Comparison of optimization techniques for MRR and surface roughness in wire EDM process for gear cutting,” Int. J. Ind. Eng. Comput., vol. 8, no. 2, pp. 251–262, 2016, doi: 10.5267/j.ijiec.2016.9.002.
  9. A. Rohrmoser and M. Merklein, “Influence of Metal Flank Hardness of Machined and Cold Forged Gears on Wear within a Metal-Polyamide Gear Pair and Targeted Process Adaptation,” J. Mater. Eng. Perform., vol. 32, no. 4, pp. 1984–2006, 2023, doi: 10.1007/s11665-022-07251-z.
  10. Y. F. Du, B. Han, and H. Li, “Experimental and Numberical Simulation of Sma-Friction Damper Based on Gear Mechanism,” Gongcheng Lixue/Engineering Mech., vol. 39, no. 12, pp. 190–201, 2022, doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2021.07.0564.
  11. S. K. Chaubey, N. K. Jain, and K. Gupta, “A comprehensive investigation on development of lightweight aluminium miniature gears by thermoelectric erosion machining process,” Micromachines, vol. 12, no. 10, 2021, doi: 10.3390/mi12101230.
  12. R. Nur, M. Muas, Apollo, and S. Risal, “Effect of Current and Wire Speed on Surface Roughness in the manufacturing of Straight Gear using Wire-cut EDM Process,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 619, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1757-899X/619/1/012002.
  13. S. Memar, M. Azadi, and H. abdoos, “An evaluation on microstructure, wear, and compression behavior of Al2O3 /brass matrix nanocomposites fabricated by stir casting method,” Mater. Today Commun., vol. 34, no. December 2022, p. 105130, 2023, doi: 10.1016/j.mtcomm.2022.105130.
  14. C. Li, T. Zhang, Y. Liu, and J. Liu, “Effect of process parameters on surface quality and bonding quality of brass cladding copper stranded wire prepared by continuous pouring process for clad,” J. Mater. Res. Technol., vol. 26, pp. 8025–8035, 2023, doi: 10.1016/j.jmrt.2023.09.140.
  15. L. [Amaral 2018] Amaral, R. Quinta, T. E. Silva, R. M. B. Soares, S. D. Castellanos, and A. M. P. de Jesus, “Effect of lead on the machinability of brass alloys using polycrystalline diamond cutting tools,” J. Strain Anal. Eng. Des., vol. 53, no. 8, pp. 602–615, 2018, doi: 10.1177/0309324718796384.
  16. A. Vazdirvanidis, A. Rikos, A. I. Toulfatzis, and G. A. Pantazopoulos, “Electron Backscatter Diffraction (EBSD) Analysis of Machinable Lead-Free Brass Alloys: Connecting Texture with Fracture,” Metals (Basel)., vol. 12, no. 4, 2022, doi: 10.3390/met12040569.
  17. C. Yang et al., “High-strength and free-cutting silicon brasses designed via the zinc equivalent rule,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 723, no. December 2017, pp. 296–305, 2018, doi: 10.1016/j.msea.2018.03.055.
  18. R. Li, Z. Xiao, Z. Li, X. Meng, and X. Wang, “Work Hardening Behavior and Microstructure Evolution of a Cu-Ti-Cr-Mg Alloy during Room Temperature and Cryogenic Rolling,” Materials (Basel)., vol. 16, no. 1, 2023, doi: 10.3390/ma16010424.
  19. Ö. [Semih 2023] Semih and A. Recep, “Investigation of microstructure, machinability, and mechanical properties of new-generation hybrid lead-free brass alloys,” High Temp. Mater. Process., vol. 42, no. 1, 2023, doi: 10.1515/htmp-2022-0263.
  20. M. E. Moussa, M. Amin, and K. M. Ibrahim, “Effect of Ultrasonic Vibration Treatment on Microstructure, Tensile Properties, Hardness and Wear Behaviour of Brass Alloy,” International Journal of Metalcasting, vol. 17, no. 1. pp. 305–313, 2023. doi: 10.1007/s40962-021-00748-8.
  21. J. Choucri et al., “Corrosion behavior and susceptibility to stress corrosion cracking of leaded and lead-free brasses in simulated drinking water,” Materials (Basel)., vol. 15, no. 1, 2022, doi: 10.3390/ma15010144.
  22. C. Li, T. Zhang, Y. Liu, and J. Liu, “Effect of process parameters on surface quality and bonding quality of brass cladding copper stranded wire prepared by continuous pouring process for clad,” J. Mater. Res. Technol., vol. 26, pp. 8025–8035, 2023, doi: 10.1016/j.jmrt.2023.09.140.
  23. TAE SUNG Industrial, “High Strength Brass Casting - Tae-Sung-Specification.pdf.pdf.” p. 1, 2024.
Вплив процесу переробки відходів латуні на механічні властивості при литті по виплавлюваних моделях для виготовлення матеріалів зубчастих коліс

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-30

Як цитувати

Erwin, E., Sugiyanto, D., Faturahman, D., Chan, Y., & Asbanu, H. (2024). Вплив процесу переробки відходів латуні на механічні властивості при литті по витоплюваних моделях для виготовлення матеріалів зубчастих коліс. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (130), 34–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.299764

Номер

Том 4 № 12 (130) (2024): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Erwin Erwin, Didik Sugiyanto, Danny Faturahman, Yefri Chan, Husen Asbanu

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.