Modelling of thixocasting processes of magnesium alloys

• Autorzy: Sołek K. , Białobrzeski A.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie tiksotropowego procesu odlewania stopów magnezu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this work is to demonstrate numeric model of magnesium alloy forming on the basis of pressure die casting technology. First section of the work discusses thixotropic casting process characteristics, process technological grounds and methods applied to obtain globular structure in magnesium alloys. Second section of the work constitutes a description of thixotropic casting process numeric model. Demonstrated method includes modelling of a whole range of phenomena, which take place during the casting process. Particular attention is focused on the construction of rheological model for material in solid-liquid state. A power-law model dependent on temperature, which describes material shear-thinning phenomenon, has been applied in order to do that. The applied model takes into account an internal variable, which describes phase proportion in the material being formed. During thixotropic forming the material goes through the phase change, progress of which strongly depends on temperature. In connection with this, the modelling of phase change thermal effect phenomenon has been introduced in the applied method. Computer program FORGE3Ž, in which both mechanical problem and thermal problem have been solved using finite element method, has been used for computing. Asa result of performed analysis, three-dimensional simulations of die casting process have been obtained. They constitute a source of information on casting process parameters, including also that on material flow during mould filling.

PL

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie numerycznego modelu kształtowania stopów magnezu w oparciu o technologie odlewania ciśnieniowego. W pierwszej cześci pracy została opisana charakterystyka procesu odlewania tisotropowego, podstawy technologiczne procesu oraz metody uzyskiwania struktury globularnej w stopach magnezu. Druga część pracy jest opisem modelu numerycznego procesu odlewania tisotropowego. prezentowana metoda obejmuje modelowanie szerego zjawisk jakie mają miejsce w trakcie procesu odlewania. Szczególna uwaga została zwrócona na budowę modelu reologicznego materiału w stanie stało-ciekłym. Wykorzystano w tym celu model potęgowy, zależny od temperatury, który opisuje zjawisko rozrzedzania ścinaniem materiału. Zastosowany model uwzględnia zmienna wewnetrzna, która opisuje propozycję faz w formowanym materiale. materiał podczas formowania tisotropowego znajduje się w trakcie przemiany fazowej, której postęp bardzo mocno zależy od temperatury. W związku z tym w zastosowanej metodzie wprowadzono modelowanie zjawiska efektu cieplnego przemiany fazowej. Do obliczeń wykorzystano komputerowy program FORGE3, w którym zarówno problem mechaniczny, jak również termiczny został rozwiązany przy pomocy metody elementów skończonych. W wyniku przeprowadzonej analizy otrzymano trójwymiarowe symulacje procesu odlewania ciśnieniowego. Są one źródłem informacji o parametrach procesu odlewania, w tym również o przepływie materiału podczas wypełniania formy.

Słowa kluczowe

EN

metals and alloys; phase change; thixocasting; rheology; computer simulation

PL

metale i stopy; przemiana fazowa; tiksotropia; reologia; symulacja komputerowa

• 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: 2004
• Tom: Vol. 49, iss. 3
• Strony: 681--698
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Sołek K.

• Fac. of Metall. and Mat. Science, AGH Univ. of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Białobrzeski A.

• Research Institute of Foundry, 30-418 Kraków, ul. Zakopiańska 73, Poland

Bibliografia

• [1] M. Garat, L. Maenner, Hommes et Fonderie 288, 37-49 (1998).
• [2] M. Garat, S. Blais, L. Maenner, G. Laslaz, Hommes et Fonderie 298, 37-49 (1999).
• [3] J. Collot, Hommes et Fonderie 290, 12-30 (1999).
• [4] ASM Handbook: Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials 02. The Materials Information Society (1991).
• [5] R. H. Wagoner, J. L. Chenot, Fundamentals of Metal Forming. John Wiley & Sons, Inc. (1997).
• [6] R. H. Wagoner, J. L. Chenot, Metal Forming Analysis. Cambridge University Press (2001).
• [7] J. L. Chenot, M. Bellet, Numerical Modelling of Material Deformation Processes. Springer-Verlag. 179-224 (1992).
• [8] L. Orgeas, J.-P. Gabathuler, Th. Imwinkelned, Ch. Paradies, M. Rippaz, Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 11. 553-574 (2003).
• [9] C. L. Martin, P. Kumar, S. Brown, Acta Metall. Mater. 42. 3603-3614 (1994).
• [10] M. Modigell, J. Koke, J. Petera, Proc. 5th Int. Conf. On SS Processing of Alloys and Composites. 317-326 (1998).
• [11] J. N. Reddy, D. K. Gartling, The Finite Element Method in Heat Transfer and Fluid Dynamics. CRC Press (2001).
• [12] R.W. Lewis, K. Ravindran, Int. J. Numer. Meth. Engng. 47. 29-59 (2000).
• [13] Y. Chino, M. Kobata, H. Iwasaki, M. Mabuchi, Acta Materialia 51, 3309-3318 (2003).
• [14] P. J. Uggowitzer, A. Wahlen, Proc. 6th Int. Conf. On SS Processing of Alloys and Composites. 429-435 (2000).
• [15] C. G. Kang, Y. J. Chung, Proc. NUMIFORM 2001. A. A. Balkema Publishers. 1079-1085 (2001).
• [16] M. Kiuchi, J. Yanagimoto, H. Yokobayashi, Cirp. Annals-Manufacturing Technology 50/1, 157-160 (2001).