18298

۱۸۲۹۸

بررسي اثر تغييرات مدول، زمان بارريزي، نسبت و مكان سيستم راهگاهي بر متغيرهاي ريخته‌گري در قطعه استوانه توخالي چدني با وزن ثابت

كارشناسي ارشد

ريخته گري

۹۳-۹۶

مهرماه ۱۳۹۶

دكتر مهدي ديواندري - دكتر محمدعلي بوترابي

مواد و متالورژي

تنها در شرايط مناسب سيستم راهگاهي پر شدن به ترتيب، آرام و يكنواخت به دست مي‌آيد. تعداد، مكان، سايز و شكل سيستم راهگاهي نرخ پر شدن مذاب در قالب را تعيين مي‌كند. در اين تحقيق با استفاده از نرم‌افزار شبيه‌سازي ProCAST2016، سيستم‌هاي راهگاهي براي قطعات مختلف از نظر نحوه‌ي حركت مذاب درون قالب و انجماد قطعات مورد بررسي قرار گرفته شد. ابتدا اعتبار سنجي سيالاتي مذاب با نتايج به دست آمده از عكس‌برداري راديوگرافي انجام شد. سپس اعتبار سنجي حرارتي و بررسي صحت شرايط مرزي در نظر گرفته ‌شده در شبيه‌سازي‌ها، مورد بررسي قرار گرفت. بررسي تأثير عوامل مؤثر در طراحي (زمان بارريزي، نسبت و مكان سيستم راهگاهي) بر روي قطعات با مدول مختلف انجام شد. سيستم‌هاي راهگاهي مختلف طراحي شده، از نظر نحوه‌ي ورود مذاب به قالب، حركت دروني مذاب، توزيع دمايي قطعه و محل قرارگيري حفرات انقباضي مقايسه شدند. نتايج حاصل از اين تحقيق، نشان‌دهنده‌ي تلاطم بسيار زياد مذاب (سرعت بالاي 2 متر بر ثانيه مذاب) در سيستم‌هاي راهگاهي سرريز است كه براي آلياژهاي حساس به اكسيداسيون مناسب نيست. استفاده از سيستم كف ريزي كه مذاب با سرعتي كمتر از سرعت بحراني 1 متر بر ثانيه وارد قالب شود مناسب است. در سيستم‌هاي كف ريز با دو راهباره مذاب با سرعت بيش از 5/1 متر با ثانيه وارد قالب شد. با چشم پوشي از سرعت بالاي مذاب در راهگاه بارريز و راهبار، با افزايش سطح مقطع (از 9/9 به 53 سانتي‌متر مربع) و تعداد راهباره‌ها (از 2 به 10) و حركت سربالاي مذاب، سرعت ورودي مذاب به قالب از 5/1 متر بر ثانيه به 4/0 متر بر ثانيه رسيد. ضمن اينكه افزايش تعداد راهباره‌ها سبب توزيع حرارتي بهتر در اين طراحي‌ها شد. استفاده از مواد عايق در تغذيه جهت كنترل انجماد قطعات با سيستم راهگاهي كف ريز به صورت مناسب صورت پذيرفت.

1396/10/19

1/9/2018 12:00:00 AM

In the present study, gating systems were investigated for different pieces from the point of view of melt flow into the mold and solidification of pieces, using ProCAST2016. Firstly, fluid validation of melt was carried out using data gained from radiography imaging. Then, thermal validation and investigation of boundry conditions accuracy considered in simulations were examined. Studying of the effective factors in designing (pouring time, gating system ratio and gating system location) on pieces with different modulus were performed. Various gating systems designed were compared with each other from the point of view of the way of melt entrance into the mold, internal movement of the melt, temperature distribution of the piece and location of shrinkage porosities. Consecutive, smooth and uniform pouring can be achieved only in proper conditions of gating system. Number, location, size, and shape of gating system determine the rate of melt pouring into the mold. The results indicated a great melt turbulence of melt in overflow gating systems, which is not suitable for alloys sensitive to oxidation. Using a bottom pour gating system at which the melt entrance velocity into the mold is less than the critical velocity could be proper. To reduce melt velocity, increasing the width of square runner, the melt friction in gate, and the gate cross section, while uphill movement of the melt, can be effective. Also, the gating system should have an appropriate temperature distribution throughout the piece. Ignoring the high velocity of melt in sprue and runner, entrance velocity of melt into the mold gained less than 0.5 m/s, with increasing the cross section and numbers of gates and uphill movement of the melt. Meantime, increasing the gate numbers caused a suitable thermal distribution in designing. Using insulation in feeder can be impressive to control solidification of pieces with bottom pour gating systems.