Casting of Titanium Alloys in Centrifugal Induction Furnaces

• Autorzy: Karwiński A. , Leśniewski W. , Wieliczko P. , Małysza M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0068

Warianty tytułu

PL

Proces odlewania stopów tytanu w indukcyjnych piecach odśrodkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper discusses technical problems related with casting of titanium alloys in centrifugal vacuum furnaces. The potentials of an analysis of the centrifugal casting process carried out in the Flow3D software CFD (Computational Fluid Dynamics) were presented. Simulations were carried out on a model set, which enables casting of two connecting rods for an I.C. engine. Changes in the mould filling process were examined for the three selected spinning velocities of the casting arm. The ranges of the metal flow velocity in mould were calculated as well as metal pressure in mould after reaching a predetermined spinning velocity. The results and the adopted mould geometry enabled determination of the magnitude of stress occurring in mould at the time of filling it with liquid titanium alloy. The paper presents a methodology for testing of the ceramic material strength using a four-point loading arrangement. The strength of the ceramic material was determined on samples heated at different temperatures. The obtained results enabled a thesis to be formulated that for pouring of moulds in a centrifugal vacuum furnace, the layered foundry ceramic moulds can be safely used, and the use of moulds that will provide the directional solidification of metal should be possible as well.

PL

W artykule przedstawiono problemy techniczne związane z odlewaniem stopów tytanu w próżniowych piecach odśrodkowych. Zaprezentowano możliwości analizy procesu zalewania wirującej formy przeprowadzonej w programie Flow 3D CFD (Computational Fluid Dynamics). Obliczenia symulacyjne prowadzono dla zestawu modelowego umożliwiającego odlanie dwóch korbowodów silnika spalinowego. Analizowano zmiany sposobu wypełniania formy dla trzech wybranych prędkości wirowania ramienia odlewniczego. Obliczono zakresy prędkości przepływu metalu w formie oraz ciśnienia metalu występującego w formie po osiągnięciu założonej prędkości obrotowej. Uzyskane wyniki oraz przyjęta geometria formy pozwoliły na wyznaczenie wielkości naprężeń występujących w formie w momencie wypełnienia jej ciekłym stopem tytanu. Przedstawiono metodykę badania wytrzymałości materiału ceramicznego wykorzystującego czteropunktowy układ obciążający. Wyznaczono wytrzymałość materiału ceramicznego dla próbek wygizewanych w różnych temperaturach. Otrzymane wyniki pozwalają na przedstawienie tezy, że w podczas zalewania form w próżniowym piecu odśrodkowym będzie można bezpiecznie wykorzystywać warstwowe ceramiczne formy odlewnicze, oraz będzie możliwe zastosowanie form zapewniających założone kierunkowe krzepnięcie metalu.

Słowa kluczowe

EN

centrifugal casting; innovative casting materials; titanium alloys; liquid ceramic slurries; ceramic mould

PL

odlewanie odśrodkowe; innowacyjne materiały odlewnicze; stopy tytanu; formy odlewnicze ceramiczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 1
• Strony: 403--406
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Karwiński A.

• Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Str., 30-418 Krakow, Poland

autor

Leśniewski W.

• Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Str., 30-418 Krakow, Poland

autor

Wieliczko P.

• Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Str., 30-418 Krakow, Poland

autor

Małysza M.

• Foundry Research Institute, 73 Zakopianska Str., 30-418 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Flow3D: User manual 10, 2011.
• [2] Flow Science, Inc.: Multi-Block Gridding Technique for FLOW-3D, (2004).
• [3] L. Sowa, A. Bokota, Numerical modelling of thermal and fluid flow phenomena in the mould channel Archives Of Foundry Engineering 7, 4, 165-168 (2007) ISSN (1897-3310).
• [4] R. Kosma, Podstawy Mechaniki Płynów, Radom (2002) ISBN 83-88001-59-0.
• [5] A. Karwiński, P. Wieliczko, W. Leśniewski, Application of Centrifugal Casting in the Manufacture of Thin-Walled Investment Castings, Archives of Foundry Engineering 6, 18 (2/2), (2006).
• [6] M. F. Ashby, D. R. H. Jones, Engineering Materials 2, An Introduction to Microstructures, Processing and Design, First edition, book 2, ISBN 83-204-1936-0, (1986).
• [7] D. Myszka, A. Karwiński, W. Leśniewski, P. Wieliczko, Influence of the type of ceramic moulding materials on the top layer of titanium precision castings. Archives of Foundry Engineering 07, 1, January - March (2007).