Numerical modeling the pressure die casting process of an angle plate

• Autorzy: Sowa L.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne procesu ciśnieniowego odlewania kątownika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, a three-dimensional mathematical and numerical model of the growth of the solid metal phase within a thin-walled casting, which take into account the pressure filling process of the mould cavity with molten metal, have been proposed. In the mathematical model, velocity and pressure fields were obtained by solving the momentum equations and the continuity equation, while the thermal fields were obtained by solving the energy equation. These equations contain the turbulent viscosity which is found from k-ε model parameters by solving two additional transport equations for the turbulent kinetic energy and its rate of dissipation. In the numerical model, coupling of the thermal and fluid flow phenomena by changes in the thermophysical parameters of alloy with respect to temperature has been taken into consideration. The influence of the pressure and the temperature of metal injecting on the solid phase growth kinetics of the pressure casting were estimated. The temperature and pressure are important to the finished product quality and may be used to optimize the die casting process.

PL

W artykule przedstawiono modele: matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej w odlewach cienkościennych z uwzględnieniem procesu ciśnieniowego wypełniania ciekłym metalem wnęki formy odlewniczej. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań pędu i równania ciągłości przepływu, a pola temperatury z rozwiązania równania energii. Występującą w równaniach pędu dynamiczną lepkość turbulentną wyznaczano z dodatkowych równań modelu k-ε, tzn. z równania kinetycznej energii turbulencji i równania szybkości dyssypacji energii. Uwzględniono zmianę parametrów termo fizycznych w zależności od temperatury i od udziału fazy stałej w strefie dwufazowej. Jest to element sprzężenia zjawisk cieplnych i przepływowych. Analizowano wpływ prędkości metalu wtryskiwanego do formy ciśnieniowej na kinetykę narastania fazy stałej odlewu w kształcie kątownika.

Słowa kluczowe

EN

pressure die casting; numerical simulation; solidification

PL

odlewnie ciśnieniowe; krzepnięcie; symulacja numeryczna

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archives of Mechanical Technology and Automation
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 32, no. 1
• Strony: 55--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Sowa L.

• Institute of Mechanics and Machine Design, Czestochowa University of Technology

Bibliografia

• [1] Białobrzeski A., Reducing the chemical heterogeneity in Al-Si alloys subjected to thixoform-ing process, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2002, vol. 22, nr 1, p. 23^ł5.
• [2] Bokota A., Sowa L., Numerical simulation of the vertical fluidity test, Archives of Foundry, 2002, vol. 2, no. 4, p. 68-73.
• [3] Chang R. Y., Yang W., Numerical simulation of mould filling in injection moulding using a three-dimensional finite volume approach, Int. J. Num. Met. Fluids, 2001, vol. 37, p. 125-148.
• [4] Changyu S., Lixia W., Qian L., Numerical simulation of compressible flow with phase change of filling stage in injection moulding, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2007, vol. 26, no. 4, p. 353-372.
• [5] Dańko J., Dańko R., Górny M., Program LEICA QWin v.2.2 do automatycznej analizy obrazu w zastosowaniu do pomiaru powierzchni zajętej przez ciecz podczas zapełniania formy w modelowym układzie zimnokomorowej maszyny ciśnieniowej, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2008, vol. 28, nr 3, p. 15-24.
• [6] Hajkowski M., Ignaszak Z., Mikołajczak P., Popielarski P., Struktura i właściwości mechaniczne odlewu ze stopu Al-Si określane z wykorzystaniem symulacji krzepnięcia, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2002, vol. 22, nr 1, p. 77-87.
• [7] Konopka Z., Łągiewka M., Zyska A., Impact strength of pressure die cast AK11-SiC composite, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2008, vol. 28, nr 3, p. 67-72.
• [8] Li B., Zhou W., Numerical simulation of filling process in die casting, Materials Technology, 2003, vol. 18, no. 1, p. 36-41.
• [9] Majchrzak E., Mochnacki B., Suchy J. S., Identification of substitute thermal capacity of solidifying alloy, Journal of Theoretical and Applied Mech., 2008, vol. 46, no. 2, p. 257-268.
• [10] Mochnacki B., Suchy J. S., Numerical methods in computations of foundry processes, Cracow, Polish Foundrymen’s Technical Association 1995.
• [11] Seo P. K., Park K. J., Kang C. G., Semi-solid die casting process with three steps die system, Journal of Materials Processing Technology, 2004, vol. 153-154, p. 442^-49.
• [12] Sowa L., Numerical analysis of the thermal and fluid flow phenomena of the fluidity test, Archives of Foundry Engineering, 2010, vol. 10, no. 1, p. 157-160.
• [13] Sowa L., Bokota A., Numerical modelling of thermal and fluid flow phenomena in the mould channel, Archives of Foundry Engineering, 2007, vol. 7, no. 4, p. 165-168.
• [14] Sulaiman S., Hamouda A. M. S., Gethin D. T., Experimental investigation for metal-filling system of pressure die casting process on a cold chamber machine, Journal of Materials Processing Technology, 2001, vol. 119, no. 1-3, p. 268-272.
• [15] Zhao B., Vanka S. P., Thomas B. G., Numerical study of flow and heat transfer in a molten flux layer, International Journal of Heat and Fluid Flow, 2005, vol. 26, p. 105-118.