Czy wiesz...

Testowanie Przemysłowego Systemu Sterowania Elektrowni

Jak testować przemysłowe systemy sterowania w oparciu o symulacje SiL i HiL?

Jak przygotować model do druku 3D

Jak przygotować model do wydruku 3D?

Wizualizacja wyników OpenFOAM

Jaką cenę należy zapłacić za korzystanie z bezpłatnych pakietów do symulacji inżynierskich?

Pękanie Elementów Form Wtryskowych

Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

Czytaj także:

Połączenie Skurczowe
Technologie

Niedoceniane połączenie skurczowe

­ Jerzy Mydlarz
szkielet nadwozia samochodu
Projektowanie

O projektowaniu aut od kuchni: Projekt samonośnego nadwozia samochodowego

­ Piotr Bednarski
gięcie blachy
Projektowanie

Blaszane origami. Metodyka projektowania konstrukcji blachowych

­ Paweł Bancarzewski
Kształtowanie Połączeń Klejonych
Technologie

Kształtowanie połączeń klejonych

­ [Marek Bernaciak]
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Sposób na redukcję porowatości w wielkoformatowym druku 3D

    Sposób na redukcję porowatości w wielkoformatowym druku 3D

    Wytwarzanie przyrostowe form do produkcji struktur kompozytowych dla motoryzacji

    Wytwarzanie przyrostowe form do produkcji struktur kompozytowych dla motoryzacji

    Przyrostowy stop Al-Fe-Mn-Ti

    Przyrostowy stop Al-Fe-Mn-Ti

    Optyka mikroskopowa z drukarki 3D

    Optyka mikroskopowa z drukarki 3D

    Neutronografia w badaniu złączy spawanych kadłubów okrętów podwodnych

    Neutronografia w badaniu złączy spawanych kadłubów okrętów podwodnych

    Widlasta ósemka z Chin GWM V8

    Widlasta ósemka z Chin

    Argon zamiast azotu w mieszance paliwowo-powietrznej

    Argon zamiast azotu w mieszance paliwowo-powietrznej

    Mezoporowata przezroczysta izolacja termiczna

    Mezoporowata, przezroczysta izolacja termiczna

    Polimer przewodzący alternatywą dla platyny

    Polimer przewodzący alternatywą dla platyny

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    geometria kanałów chłodzących

    Wkładki konformalne – redukcja deformacji, dzięki symulacji procesu wydruku w Simcenter 3D

    Technologia ShAPE (shear assisted processing and extrusion)

    Recykling aluminium i potencjał tarciowego uplastyczniania materiału

    Linia odlewania ciśnieniowego obudów silników elektrycznych BMW

    Odlewanie ciśnieniowe

    samochód wojskowy Volkswagen typ 82 Kübelwagen

    Historia pewnego mechanizmu

    Lekkie Struktury Kompozytowe W Budowie Samochodów Klejenie Kadłuba

    Lekkie struktury kompozytowe w budowie samochodów; cz. 2

    Podciśnieniowe uchwyty mocujące

    Podciśnieniowe uchwyty mocujące

    ORGANIZACJA PRODUKCJI

    Organizacja produkcji; cz. 1

    Pękanie Elementów Form Wtryskowych

    Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

    Robot Pick&place

    Roboty pick&place z systemem bin picking

    sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Nowa sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Linia Montażu Elektrycznego

    Linia montażu elektrycznego w fabryce samochodów

    Uniwersalne Uchwyty Szczękowe Do Obrabiarek

    Uniwersalne uchwyty szczękowe do obrabiarek

    Kanistry Synroc przed i po izostatycznym wysokociśnieniowym prasowaniu na gorąco HIP

    Materiały ceramiczne w energetyce jądrowej; cz. 2

    Volkswagen Typ 181

    Historia pewnego uchwytu

    zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem materiału zgrzeiny FSW

    Rozwój technologii zgrzewania tarciowego z przemieszaniem materiału zgrzeiny

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Sposób na redukcję porowatości w wielkoformatowym druku 3D

    Sposób na redukcję porowatości w wielkoformatowym druku 3D

    Wytwarzanie przyrostowe form do produkcji struktur kompozytowych dla motoryzacji

    Wytwarzanie przyrostowe form do produkcji struktur kompozytowych dla motoryzacji

    Przyrostowy stop Al-Fe-Mn-Ti

    Przyrostowy stop Al-Fe-Mn-Ti

    Optyka mikroskopowa z drukarki 3D

    Optyka mikroskopowa z drukarki 3D

    Neutronografia w badaniu złączy spawanych kadłubów okrętów podwodnych

    Neutronografia w badaniu złączy spawanych kadłubów okrętów podwodnych

    Widlasta ósemka z Chin GWM V8

    Widlasta ósemka z Chin

    Argon zamiast azotu w mieszance paliwowo-powietrznej

    Argon zamiast azotu w mieszance paliwowo-powietrznej

    Mezoporowata przezroczysta izolacja termiczna

    Mezoporowata, przezroczysta izolacja termiczna

    Polimer przewodzący alternatywą dla platyny

    Polimer przewodzący alternatywą dla platyny

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    geometria kanałów chłodzących

    Wkładki konformalne – redukcja deformacji, dzięki symulacji procesu wydruku w Simcenter 3D

    Technologia ShAPE (shear assisted processing and extrusion)

    Recykling aluminium i potencjał tarciowego uplastyczniania materiału

    Linia odlewania ciśnieniowego obudów silników elektrycznych BMW

    Odlewanie ciśnieniowe

    samochód wojskowy Volkswagen typ 82 Kübelwagen

    Historia pewnego mechanizmu

    Lekkie Struktury Kompozytowe W Budowie Samochodów Klejenie Kadłuba

    Lekkie struktury kompozytowe w budowie samochodów; cz. 2

    Podciśnieniowe uchwyty mocujące

    Podciśnieniowe uchwyty mocujące

    ORGANIZACJA PRODUKCJI

    Organizacja produkcji; cz. 1

    Pękanie Elementów Form Wtryskowych

    Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

    Robot Pick&place

    Roboty pick&place z systemem bin picking

    sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Nowa sprężyna naciskowa Smalley Nestawave

    Linia Montażu Elektrycznego

    Linia montażu elektrycznego w fabryce samochodów

    Uniwersalne Uchwyty Szczękowe Do Obrabiarek

    Uniwersalne uchwyty szczękowe do obrabiarek

    Kanistry Synroc przed i po izostatycznym wysokociśnieniowym prasowaniu na gorąco HIP

    Materiały ceramiczne w energetyce jądrowej; cz. 2

    Volkswagen Typ 181

    Historia pewnego uchwytu

    zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem materiału zgrzeiny FSW

    Rozwój technologii zgrzewania tarciowego z przemieszaniem materiału zgrzeiny

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
DMG Open House

Recykling aluminium i potencjał tarciowego uplastyczniania materiału

­ Jacek Zbierski
20.12.2025
A A
Technologia ShAPE (shear assisted processing and extrusion)
Technologia ShAPE (shear assisted processing and extrusion) jest rozwinięciem metody FSE, opracowanym przez badaczy z Pacific Northwest National Laboratory pod kątem aplikacji przemysłowych (fot. Andrea Starr| PNNL)

Aluminium cenione jest ze względu na względnie dużą wytrzymałość przy niskiej masie, a także ze względu na plastyczność, łatwość obróbki i odporność korozyjną. Jako podstawowy metaliczny surowiec produkcyjny ustępuje jedynie stali.

Aluminium stanowi trzeci najpowszechniej występujący w skorupie ziemskiej pierwiastek. Naturalnie nie występuje jednak w czystej postaci, lecz jako rudy, z których najważniejsze są boksyty. Z czterech ton boksytu, w ramach procesu Bayera pozyskuje się dwie tony tlenku glinu Al2O3, z których w procesie elektrolizy prądem o bardzo wysokim natężeniu metodą Halla-Héroulta otrzymuje się jedną tonę metalicznego aluminium. Całość procesu jest energochłonna i zużywa 24 kWh na kilogram metalu, w związku z czym 30% ceny aluminium stanowią koszty energii elektrycznej. Szacuje się, że produkcja aluminium pochłania 2% globalnej produkcji energii elektrycznej. W 2024 roku na całym świecie wyprodukowano 73 miliony ton aluminium.

Problematyka recyklingu aluminium

Aluminium łatwo poddaje się recyklingowi bez uszczerbku na jakości. Otrzymanie jednej tony aluminiowego surowca wtórnego wiąże się z oszczędnością nawet 95% energii elektrycznej względem produkcji pierwotnej. Aluminium z recyklingu zaspokaja jedną trzecią światowego zapotrzebowania na ten metal. Według International Aluminium Institute, od momentu rozpoczęcia przemysłowej produkcji aluminium na podstawie patentu Bayera w 1888 roku, do dnia dzisiejszego wyprodukowano ponad 1,6 mld ton aluminium, z czego 1,2 mld ton wciąż pozostaje w użyciu. Co ciekawe, 70% tej produkcji przypada już na XXI wiek. Na podstawie tych statystyk nie ulega więc wątpliwości rosnące znaczenie aluminium i wielki potencjał, tkwiący w jego recyklingu.

W konwencjonalnym recyklingu aluminium i jego stopów możemy wyróżnić dwie podstawowe kategorie pozyskiwanych materiałów, a więc odpady procesowe i konsumenckie. Skład chemiczny surowca do recyklingu ma duże znaczenie dla potencjalnego zastosowania surowca wtórnego. Generalnie przy odlewaniu surowców wtórnych mamy do czynienia z większą tolerancją na ich kompozycję, niż w przypadku obróbki plastycznej. Jest to związane między innymi z wpływem zanieczyszczeń w postaci żelaza i krzemu na ciągliwość aluminium.

Problematyka recyklingu odpadów procesowych, takich jak skrawki powstałe przy wytłaczaniu blach czy wióry powstałe podczas obróbki skrawaniem, jest w dużej mierze związana z ich wysokim stosunkiem powierzchni do objętości. Przekłada się to na trudności w odpowiednio gęstym upakowaniu wiórów oraz na istotny udział warstwy tlenków w składzie surowca i dalsze jego intensywne utlenianie podczas ogrzewania przy przetapianiu, prowadzące do dużych strat materiałowych, sięgających 50%. Zaletą tej grupy odpadów jest to, że wióry i skrawki pochodzące z jednego źródła są identyczne i nie wymagają dodatkowego sortowania.

Z kolei w przypadku odpadów konsumenckich mamy do czynienia z dużą różnorodnością materiałów, wymagających sortowania i selekcji, a także, ze względu na dużą ilość zanieczyszczeń i domieszek innych substancji – dodatkowych procesów separacyjnych i oczyszczających. W związku z tym przyjmuje się, że recykling tego typu odpadów zasadniczo zużywa więcej energii i pod kątem kalkulacji ekonomicznej ustępuje recyklingowi odpadów procesowych. Tym niemniej największy wydatek energetyczny jest niezmiennie związany z przetapianiem surowca wtórnego.

Alternatywa w postaci recyklingu bezpośredniego

W obliczu rosnących cen energii elektrycznej coraz więcej uwagi poświęca się alternatywnemu podejściu do recyklingu aluminium i jego stopów, które opiera się na ich dobrej plastyczności. Przerób odpadów aluminiowych metodami obróbki plastycznej, bez potrzeby topienia materiału, określany jest mianem recyklingu bezpośredniego lub recyklingu w stanie stałym (SSR – solid state recycling). Umożliwia on uzyskanie surowca wtórnego o jakości dorównującej materiałowi pierwotnemu lub w pewnych przypadkach nawet go przewyższającej, przy nawet pięciokrotnej redukcji kosztów w stosunku do konwencjonalnych metod recyklingu.

patent treating aluminum scrap
Wyciskanie uplastycznionego w wyniku ruchu obrotowego i siły nacisku materiału według patentu Sterna z 1942 roku (patent US2391752A)

Pierwsze świadectwa zainteresowania recyklingiem bezpośrednim sięgają lat czterdziestych ubiegłego wieku. W 1942 roku Max Stern opatentował teoretyczną metodę obróbki plastycznej skrawków z aluminium lub jego stopów, w ramach której uplastyczniony w wyniku ruchu obrotowego i siły nacisku materiał miał być wyciskany przez otwór w matrycy – w postaci rur, profili lub drutu.

Podejmowane w późniejszym okresie próby opracowania efektywnych metod recyklingu bezpośredniego nie przyniosły zadowalających rezultatów. W przypadku surowca w postaci wiórów i skrawków, w procesie wyciskania na gorąco nie uzyskuje się wymaganego przerobu, a materiał ulega postępującemu utlenianiu. Proponowane są różne metody, oparte na różnych mechanizmach intensywnych odkształceń plastycznych (SPD – severe plastic deformation), takie jak przeciskanie przez kanał kątowy (ECAP – equal channel angular pressing), które zapewniają osiągnięcie dobrych parametrów metalurgicznych, lecz nie zawsze osiągają wydajność potrzebną w zastosowaniach przemysłowych.

Obiecujące wyniki otrzymywane są metodami, wykorzystującymi mechanizm powstawania odkształceń plastycznych pod wpływem tarcia. Pierwotna koncepcja Sterna została zrealizowana w bardziej praktycznej postaci w 1991 roku, kiedy to zespół inżynierów TWI, pracujący nad metodą zgrzewania tarciowego z przemieszaniem materiału zgrzeiny (FSW – friction stir welding), opatentował proces wyciskania tarciowego z przemieszaniem (FSE – friction stir extrusion) – nota bene patent wygasł już w 2002 roku.

Tarciowe uplastycznianie materiału

W typowym układzie podstawowymi elementami w ramach FSE są stacjonarna komora robocza i obrotowe narzędzie, skonstruowane na podobnej zasadzie co trzpienie do FSW, z tą różnicą, że ich środkiem przebiega kanał ekstruzyjny, którym uplastyczniony materiał wyciskany jest na zewnątrz. Stąd też element ten nazywany bywa w literaturze przedmiotu matrycą. W miarę jak narzędzie obraca się i zagłębia się w komorze, surowiec do recyklingu ulega przemieszaniu. Z czasem oddziaływanie między trzpieniem narzędzia a przerabianym materiałem pogłębia się, co pociąga za sobą wzrost ciśnienia i temperatury, a w konsekwencji – uplastycznienie materiału, który wtłoczony zostaje do kanału ekstruzyjnego – matrycy.

cały artykuł jest dostępny w wydaniu płatnym 11/12 (218/219) listopad/grudzień 2025

JAK ZAKUPIĆ?
  • Share on Facebook
  • Share on Twitter
  • Share on LinkedIn
  • Share on WhatsApp
  • Share on Email
Tagi: aluminiumobróbka plastycznarecykling

Powiązane artykuły

Selektywne wzmocnienia w druku 3D z surowców wtórnych
Aktualności

Selektywne wzmocnienia w druku 3D z surowców wtórnych

Prototyp urządzenia do kształtowania profili cienkościennych z podgrzewaniem laserowym
Maszyny i urządzenia

Prototyp urządzenia do kształtowania profili cienkościennych z podgrzewaniem laserowym

Nowa Technika łączenia Aluminium I Stali
Aktualności

Nowa technika łączenia aluminium i stali

Model zaprojektowanego tłocznika
Projektowanie

Rekonstrukcja modelu CAD na podstawie skanu 3D wraz z projektem tłocznika

Klejenie struktur lotniczych
Badania, analizy

Analiza wpływu metody przygotowania powierzchni kompozytów i aluminium na wytrzymałość połączeń klejonych

nagniatanie powierzchni
Technologie

Obróbka wyrobów o złożonych kształtach; cz. 2

ceramika techniczna
albeco sit precyzja w przeniesieniu napędu

Tematyka:

aluminium automatyzacja budowa maszyn CAD ceramika techniczna CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo maszyny rolnicze mechanizm MES montaż motocykle motoryzacja obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem polskie projekty pomiary programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy recykling robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad zgrzewanie łożyska
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
MetalTop
DMG Open House
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O nas
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • Strona główna
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
  • Jak zakupić
  • O nas
  • Kontakt

© ITER 2007-2025

email_icon

Nie przegap nowych wydań!

Zapisz się, aby na bieżąco otrzymywać linki do kolejnych, darmowych wydań Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich

Wpisz adres email

Dziękuję, nie pokazuj więcej