Examining and Modelling the Influence of Thermo-Physical Properties of Liquid Metal and Sand Mould on Solidification Time of Pure Al Castings

• Autorzy: Krajewski P. K. , Magda K. , Stojecki P.

Warianty tytułu

PL

Badania i modelowanie wpływu właściwości termofizycznych ciekłego metalu i formy na czas krzepnięcia odlewu Al

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents analysis of influence of different variable parameters on time of solidification calculated from analytical solution of the heat exchange in casting-mould system. The analysed variable parameters were: melt overheating, initial mould temperature and ambient temperature; thermo-physical properties of casting (heat of crystallization, specific heat of liquid metal, mass density, temperature of crystallization) as well as thermo-physical properties of the mould material (thermal conductivity, mass density and heat capacity). During the validation experiments the time of solidification of pure Al (99.95%) plate cast into sand mould was measured. Basing on these measurements it was stated that the analytical formulas allow performing the mentioned analysis with enough accuracy. It was also found that complex variability of the molding sand thermal conductivity, especially during the water vaporization, requires analogous analysis by numerical calculations. This allows taking into account corresponding functional dependencies of the variable process parameters. This paper prepared in frame of M.Sc. P.K. Krajewski's PhD work is connected with scientific activity of the "Koło Naukowe Zgarek".

PL

Praca dotyczy analizy wpływu właściwości termofizycznych układu odlew – forma odlewnicza, na przykładzie odlewu płyty z czystego Al (99.95%), odlanego do formy piaskowej. Na podstawie pomiarów czasów krzepnięcia ustalono, iż analityczne zależności z wystarczającą dokładnością umożliwiają przeprowadzenie oceny wpływu zmiennych parametrów procesu (temperatura przegrzania metalu, początkowa temperatura formy, temperatura otoczenia), zmiennych właściwości termofizycznych metalu (ciepło krystalizacji, ciepło właściwe w stanie ciekłym, gęstość masy odlewu, temperatura krystalizacji) oraz zmiennych właściwości termofizycznych formy odlewniczej (gęstość masy, ciepło właściwe i przewodnictwo cieplne) na zmianę czasu krzepnięcia wytypowanego odlewu. Stwierdzono również, iż skomplikowany charakter zmienności współczynnika przewodzenia ciepła masy formierskiej, szczególnie w okresie odparowywania wody, wymaga przeprowadzenia analogicznych analiz za pomocą obliczeń numerycznych, umożliwiających wprowadzenie odpowiednich funkcyjnych zależności ww. zmiennych parametrów procesu. Praca została wykonana w Katedrze Inżynierii Procesów Odlewniczych w ramach pracy doktorskiej mgra inż. Pawła Krajewskiego, doktoranta Wydziału Odlewnictwa, realizującego pracę doktorską obejmującą badania właściwości termofizycznych materiałów stosowanych w odlewnictwie przy współudziale studentów z Koła Naukowego Zgarek, realizujących projekty naukowe pod opieką mgra inż. Pawła Krajewskiego.

Słowa kluczowe

EN

casting mould system; thermophysical properties; thermal conductivity; casting method

PL

układ odlew-forma; właściwości termofizyczne; przewodność cieplna; metoda odlewnicza

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, iss. 3 spec.
• Strony: 89--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krajewski P. K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, 23 Reymonta Street, 30-059 Krakow, Poland

autor

Magda K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, 23 Reymonta Street, 30-059 Krakow, Poland

autor

Stojecki P.

• AGH University of Science and Technology. Faculty of Foundry Engineering, 23 Reymonta Street, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1]. A.I. Vejnik, Theory and calculations of solidification of castings in ceramic mould, Maszgiz, Moscow 1954 (in Russian).
• [2]. Krajewski W.K. and Suchy J.S., Determining Thermal Properties of Insulating Sleeves. Materials Science Forum 649 (2008) pp. 487-491.
• [3]. P.K. Krajewski, G. Piwowarski, J.S. Suchy, Formulating the boundary conditions for numerical model of heat transfer in a system heat source – heat sink. Thermal conductivity of the system, Proceedings (Abstracts Book) of Workshop "90 Years of Educating Foundry Engineers by the AGH University of Science and Technology in Krakow", AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Krakow, Dec. 2012.
• [4]. Paweł K. Krajewski, Grzegorz Piwowarski and Witold K. Krajewski, Determining Temperature Dependencies of Sand Mould Thermal Properties, Proceedings of 6th International Conference on SOLIDIFICATION AND GRAVITY (SG'13), p. 95, University of Miskolc - Hungarian Academy of Sciences, 2 – 5 Sept. 2013, Miskolc-Lillafüred, Hungary.
• [5]. Paweł K. Krajewski, Grzegorz Piwowarski, Józef S. Suchy, Witold K. Krajewski, Thermo-physical properties vs. temperature of selected foundry sands, 71ST WORLD FOUNDRY CONGRESS, Bilbao, 19th -21st May 2014 (submitted to the Congress).