DETERMINATION OF THE DOSE OF MECHANICAL ENERGY REQUIRED FOR MILLING ALUMINUM ALLOY CHIPS IN A PLANETARY MILL

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents the results of modeling the motion of milling bodies in the working chamber of a planetary mill at different processing speeds. Quantitative estimates of the effect of processing speed on the kinematic characteristics of the motion of milling bodies, the number of collisions, the total energy loss during collisions and the average specific loss of collision energy are obtained. Changes in these parameters for «body-body» and «body-camera» collisions have been studied. Experimental studies have been conducted to study the effect of speed, machining time in a planetary mill and the ratio of chip mass to the mass of milling bodies on the transformation process of chip material. By comparing the calculated and experimental data, the minimum dose of mechanical energy was determined, which ensures the formation of flake-like particles and powder from the chip material.

About the authors

A. V Aborkin

Vladimir State University named after A.G. and N.G. Stoletov

Email: aborkin@vlsu.ru
Vladimir

A. I Elkin

Vladimir State University named after A.G. and N.G. Stoletov

Vladimir

V. V Ryabkova

Vladimir State University named after A.G. and N.G. Stoletov

Vladimir

D. V Bokaryov

Vladimir State University named after A.G. and N.G. Stoletov

Vladimir

M. I Alymov

A.G. Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Problems of Materials Science of the Russian Academy of Sciences (ISMAN)

Chernogolovka, Moscow Region

References

  1. Deng, L. Environmental-techno-economic analysis of decarbonization strategies for the Indian aluminum industry / L. Deng, S. Johnson, E. Gencer // Energy Conversion and Management. 2022. V.274. Art.116455.
  2. Reck, B.K. Challenges in metal recycling / B.K. Reck, T.E. Graedel // Science. 2012. V.337(6095). P.690–695.
  3. Gaustad, G. Improving aluminum recycling: A survey of sorting and impurity removal technologies / G. Gaustad, E. Olivetti, R. Kirchain // Resources, Conservation and Recycling. 2012. V.58. P.79–87.
  4. Padamata, S.K. A review of secondary aluminum production and its byproducts // JOM. 2021. V.73(9). P.2603–2614.
  5. Hao, H. Impact of recycling on energy consumption and greenhouse gas emissions from electric vehicle production : the China 2025 case / Hao H., Qiao Q.Y., Liu Z.W., Zhao F.Q. // Resources, Conservation and Recycling. 2017. V.122. P.114–125.
  6. Razi, K.M.H.A. Resourceful recycling process of waste desktop computers: a review study / K.M.H.A. Razi // Resources, Conservation and Recycling. 2016. V.110. P.30–47.
  7. Wei, L.K. Producing metal powder from machining chips using ball milling process : A review / Wei L.K., Abd Rahim S.Z., Al Bakri Abdullah M.M., Yin, A.T.M., Ghazali M.F., Omar M.F., Neme O., Sandu A.V., Vizureanu P., Abdellah A.E.-H. // Materials. 2023. V.16. Art.4635.
  8. Wan, B. Review of solid state recycling of aluminum chips / Wan B., Chen W., Lu T., Liu F., Jiang Z., Mao M. // Resources, Conservation and Recycling. 2017. V.125. P.37–47.
  9. Rojas-Díaz, L.M. Production and characterization of aluminum powder derived from mechanical saw chips and its processing through powder metallurgy / Rojas-Díaz L.M., Verano-Jiménez L.E., Muñoz-García E., Esguerra-Arce J., Esguerra-Arce A. // Powder Techn. 2020. V.360. P.301–311.
  10. Canakci, A. A novel method for the production of metal powders without conventional atomization process / Canakci A., Varol T. // J. Cleaner Production. 2015. V.99. P.312–319.
  11. Çuvalcı, O. Effect of ball mill time and wet pre-milling on the fabrication of Ti powders by recycling Ti machining chips by planetary milling / O. Çuvalcı, T. Varol, S.B. Akçay, O. Güler, A. Çanakçı // Powder Techn. 2023. V. 426. Art.118637.
  12. Batista, C.D. From machining chips to raw material for powder metallurgy : A review / C.D. Batista, A.A.M. Fernandes, M.T.F. Vieira, O. Emadinia // Materials. 2021. V.14. Art.5432.
  13. Aborkin, A. Structure and mechanical properties of consolidated billets from recycled chip wastes of cast metal matrix composites of the Al-Si-SiC system / A. Aborkin, E. Prusov, V. Deev, D. Babin, D. Bokaryov, V. Ryabkova // J. Alloys Comp. 2025. V.1010. Art.177059.
  14. Aborkin, A.V. The influence of mechanical processing of chip waste from cast Al-Si-B4C composites on the structure and properties of consolidated billets / A.V. Aborkin, E.S. Prusov, V.B. Deev, D.V. Bokaryov // Non-ferrous Metals. 2023. №2. P.41–46.
  15. Gusev, V.G. Simulation of the energy–force parameters of planetary ball mill processing and estimation of their influence on the particle size in an AMg2 alloy / graphite composite powder / V.G. Gusev, A.V. Sobol’kov, A.V. Aborkin, M.I. Alymov // Russian Metallurgy. 2019. P.24–30.
  16. Kozawa, T. Effect of ball collision direction on a wet mechanochemical reaction / T. Kozawa, K. Fukuyama, K. Kushimoto, S. Ishihara, J. Kano, A. Kondo, M. Naito // Sci. Reports. 2021. V.11. P.210.
  17. Hirosawa, F. Dependence of the dissipated energy of particles on the sizes and numbers of particles and balls in a planetary ball mill / F. Hirosawa, T. Iwasaki // Chem. Eng. Res. Design. 2021. V.167. P.84–95.
  18. Burmeister, C. Dry grinding in planetary ball mills: Evaluation of a stressing model / C. Burmeister, L. Titscher, S. Breitung-Faes, A. Kwade // Adv. Powder Techn. 2018. V.29. P.191–201.
  19. Mindlin, R.D. Elastic spheres in contact under varying oblique forces / R.D. Mindlin, H. Deresiewicz // J. Appl. Mech. Trans. ASME. 1953. V.20. №3. P.327–344.
  20. Aborkin, A.V. Influence of glar ratio on the energy-force conditions of grinding body collisions in a planetary mill / A.V. Aborkin, A.I. Elkin, V.V. Ryabkova, A.P. Bugayov, A.R. Bobozhanov, M.I. Alymov // Powder Metallurgy and Functional Coatings. 2025. V.19(1). P.5–14.
  21. Aborkin, A.V. Influence of mechanical activation mode on morphology and phase composition of Al-2Mg-nC nanostructured composite material / A.V. Aborkin, I.A. Evdokimov, V.E. Vaganov, M.I. Alymov, D.V. Abramov, K.S. Khor’kov // Nanotechn. Russia. 2016. V.11. №5–6. P.297–304.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».