Különböző öntészeti technológiák szimulációja

Átírás

1 Különböző öntészeti technológiák szimulációja Doktoranduszok Fóruma Készítette: Budavári Imre, I. éves doktorandusz hallgató Konzulensek: Dr. Dúl Jenő, Dr. Molnár Dániel

2 Predoktoranduszi időszak 2012 Március - Augusztus Gravitációs öntéssel előállított öntvények technológiájának vizsgálata és fejlesztése a formatöltés, dermedés és lehűlés folyamatainak szimulációs vizsgálatával. (Kapcsolódás tanszéki kutatómunkához) 1. Acélöntvény tömörre táplálásának megvalósítása, gyártástechnológiájának kidolgozása szimuláció alkalmazásával 2. Sárgaréz kokilla öntvény (csaptelep) gyártástechnológiájának fejlesztése számítógépes szimulációval

3 Alkalmazott programok

4 Áramlási sebesség Hőmérséklet Szívódás Műszaki rajz 3D CAD Technológia Anyagok Kiinduló feltételek Perem feltételek Szimulációs vizsgálatok folyamata Háló generálás Formatöltés/dermedés Kiértékelés Előkészítés Számítás Kiértékelés

5 Acélöntvény tömörre táplálásának megvalósítása, gyártástechnológiájának kidolgozása szimuláció alkalmazásával

6 Vizsgált öntvény 3D

7 Üzemi technológia alapján történő méretezés Formaszekrény mérete (mm) 900*700*450/600 Tápfej (mm) (1), (2) tápfej: Ø mm magas, 3 o -os oldalferdeség, felső félgömb Ø108, alsó félgömb Ø130 (3) nyitott tápfej 100*100*300 3 o -os oldalferdeség Mag Hűtővas Ø mm hosszú 2db Ø60 30 mm vastag

8 Kiindulási-és peremfeltételek Anyagtípusok ötvözet alacsony ötvözöttségű acél forma anyaga bentonitos homokkeverék mag kromit homok hűtővas lemezgrafitos öntöttvas Kiindulási és peremfeltételek Öntési hőmérséklet ( C) 1640 Forma hőmérséklete ( C) 40 Hűtővas hőmérséklete ( C) 40 Mag hőmérséklete ( C) 40 Metallosztatikus nyomómagasság (mm) 80 Formatöltés sebessége (kg/s) 93

9 Formatöltés szimulációja

10 Dermedés szimulációja

11 Szívódás vizsgálata, 3D

12 Szívódás vizsgálata, metszet

13 Technológiai módosítások A_öntvény (alap technológia): elszórt szívódások és porozitások B_ öntvény: (1) zárt tápfej és (3) nyitott tápfej méretének változtatása, új nyitott tápfej (4) elhelyezése, további külső és belső hűtővasak alkalmazása C_öntvény: (3) nyitott tápfej méretének növelése és új (5) zárt tápfej alkalmazása

14 A _öntvény B _öntvény C _öntvény

15 Szívódások 3D A_öntvény B_öntvény C_öntvény

16 Szívódás vizsgálata összehasonlítás metszetben FA E D C B B C FED A D C EFB

17 Kiértékelés - A_öntvény: - Szétszórt porozitás - A hengeres öntvényrészre helyezett nyitott tápfejből a szívódás belelóg az öntvénybe - B_öntvény: Technológiai módosítások - Táplálás fejlesztése, irányított dermedés eszközeivel - Hengeres rész szívódása - Kis falvastagságú részekben porozitás - C_öntvény: - Kitáplálás megvalósítás - Kritikus öntvényrészek tömörre táplálása

18 Sárgaréz kokilla öntvény gyártástechnológiájának fejlesztése

19 Vizsgált geometria zuhanyváltó

20 Gyártástechnológia

21 Hibajelenségek Porozitás a töretfelület Gázlunker

22 Kísérleti mátrix Formatöltési variációk: Billentéssel / Módosított / Billentés nélkül Beömlő-rendszer variációk: frontálisan / középről öntve Mag anyagának módosítása: homok / bronz mag (T 1, T 2 ) Kokilla hűtésének vizsgálata

23 Projekt Variáció Megjegyzés A Frontálisan öntött Formatöltés nélkül B Billentés próba Nem kiértékelhető C Középről öntve beömlő km. min. D Kartus oldali mag anyagának módosítása Bronz mag 240 C E Kartus oldali mag hőmérséklet módosítása Bronz mag 350 C F Régi típusú formatöltés X Öntés kokilla hűtéssel Levegő, 25 C Y Módosított billentve öntési variáció Nem folyt ki

24 Kiindulási és peremfeltételek Öntött ötvözet Cu60/Zn40 Öntési hőmérséklet Forma anyaga Forma hőmérséklete Mag anyaga Mag hőmérséklete Formában lévő közeg Közeg hőmérséklete 988 C bronz 225 C HOT-BOX 26 C Levegő 220 C

25 Középről öntés formatöltésének vizsgálata

26 Középről öntés dermedésének vizsgálata

27 Formatöltés és dermedés során kialakuló hibák Hiányos térkitöltés Levegőbezáródás

28 Szívódási üregek

29 Kokilla hűtés (levegő 25 C, sl)

30 Dermedés folyamata

31 Szívódások elhelyezkedésének vizsgálata

32 Eredmények A szimuláció igazolja, hogy a tényleges kialakuló belső mikrolunkerek százalékos aránya a szimuláció eredményei alapján eszközölt geometriai módosítások hatására csökkent. A felületek gyorsabb hűlése miatt a belső szívódás nem befolyásolja az áteresztést. Eredmények validálása Üzemi kísérletek: 7 hónap Szimuláció: 2 hónap

33 Előadás, publikáció Előadás: OMBKE XIX. Tudományos Szakmai Nap, 2012 Publikáció: Anyagmérnöki Tudományok, 38. kötet. Diplomamunka eredményeinek publikálása: Bányászati és Kohászati Lapok, 2012/3. szám

34 Elméleti öntészet MSc tananyag fejlesztése

35 A tanulmány/kutató munka a TÁMOP-4.2.2/B-10/ jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Köszönöm a figyelmet!