Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Design of a Cast Suspension Element, Determined by the Pressure Wave

Żuczek R., Maj M., Piekło J., Pysz S.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 3

59--64

EN

Based on the example of the development process of the cast suspension of a special-purpose vehicle the application of the integrated engineering design methodology (ICME – Integrated Computational Materials Engineering) and the development of construction has been presented. Identification of the operating and critical loads, which are guidelines for carrying out the structure strength shaping process, material and technological conversion, are due to the needs and requirements of the suspension system and the purpose and objectives of the special mobile platform. The developed cast suspension element construction includes the use of high-strength AlZnMgCu aluminum alloy. The properties of the used alloy and designed shape allows for the transfer of assumed operating loads in normal exploitation conditions and in the dynamic, critical loads to the susceptibility to damage in the assumed casting areas. For the proposed design, conducted numerical analyzes includes the impact of the shock wave pulse on the occurrence of the destructive stress fields. Based on their distribution, the areas of possible decomposition of the structure of the design element were estimated. The results allowed to devise an element with predicted destructions that allow to absorb a significant part of the impact energy of the shock wave front, which is also the buffer zone for the propagation of destruction for the critical kinematic nodes of the system.

2

The evaluation of microporosity and mechanical properties in high strength aluminum alloys with the use of numerical analysis and computed tomography

Pysz S., Żuczek R., Małysza M., Czekaj E., Tchórz A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

297--302

EN

One of the aspects of sustainable development is the reduction of the concentration of CO2 in the atmosphere. This could be achieved for example by the reduction of fuel consumption. That is why the research for the new construction and material solutions regarding the reduction of the weight of vehicles is so important. Alongside weight reduction of different kinds of vehicles, there is also the possibility of the application of alternative propulsion systems. The lower total vehicle weight allows to extend the lifetime of the batteries with the reduction of recharge cycles. The use of the aluminum base AlZnMgCu as cast alloy which is known as 7xxx series plastic forming alloy, allows to significantly reduce the weight of the components manufactured as cast structures, ensuring high strength properties. The wide range of the solidification temperature, which is more than 150°C, characterizes this alloy with a high tendency to create micro and macro porosity. The study presents the relationship between the cooling rate and the area of occurrence and percentage of microporosity. Obtained results were linked to the local tensile strength predicted in the simulation analysis. The evaluation of the microporosity was performed on the basis of the CT (computed tomography) and the analysis of the alloy microstructure. The microstructure analysis was carried out on a test specimen obtained from the varying wall thickness of the experimental casting. The evaluation of the mechanical properties was conducted on the basis of the static tensile test.

3

The Influence of the Microporosity on the Mechanical Properties of the AlZnMgCu Alloy, Based on the Numerical Analysis and Laboratory Trials

Pysz S., Żuczek R., Piekło J., Maj M.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

137--142

EN

The ecological meanings clearly indicates the need of reducing of the concentration of the CO2 in the atmosphere, which can be accomplished through the lowering of the fuel consumption. This fact implies the research for the new construction solutions regarding the reduction of the weight of vehicles. The reduced weight of the vehicle is also important in the case of application of the alternative propulsion, to extend the lifetime of the batteries with the reduction of recharge cycles. The use of cast alloy AlZnMgCu compliant of plastic forming class 7xxx alloy, are intended to significantly reduce the weight of the structures, while ensuring high strength properties. The wide range of the solidification temperature, which is more than 150°C, characterizes this alloy with a high tendency to create the micro and macro porosity. The study presents the relationship between the cooling rate and the area of occurrence and percentage of microporosity. Then the results were linked to the local tensile strength predicted in the simulation analysis. The evaluation of the microporosity was performed on the basis of the CT (computed tomography) and the analysis of the alloy microstructure. The microstructure analysis was carried out on test specimen obtained from the varying wall thickness of the experimental casting. The evaluation of the mechanical properties was prepared on the basis of the static tensile test and the modified low cycle fatigue test (MLCF).

4

Zastosowanie nowoczesnej metodyki badań w procesie optymalizacji konstrukcji wielkogabarytowych odlewów

Turzyński J., Pytel A., Pysz S., Żuczek R.

Przegląd Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 66, nr 1-2

10--14

PL

Przedstawiono metodykę oraz narzędzia wspomagające proces badania i projektowania ciężkich gabarytowych odlewów, na przykładzie odlewanej metalurgicznej kadzi rozlewniczej o masie Q=18t. Zastosowanie kamery termowizyjnej pozwoliło precyzyjnie określić dynamiczną mapę rozkładu temperatury całego cyklu technologicznego pracy kadzi rozlewniczej. W celu określenia wad wewnętrznych oraz geometrii odlewu kadzi zastosowano nieniszczące metody badania. Na podstawie wyników badań właściwości mechanicznych i fizycznych, zakresu temperatury pracy kadzi odlewniczej oraz innych realnych parametrów opracowano przestrzenny model, który poddano komputerowej symulacji zjawisk zachodzących podczas pracy kadzi. Otrzymane wyniki zostaną wykorzystane do projektowania optymalnej konstrukcji kadzi.

EN

The methods and tools aiding the process of designing and testing of the heavy castings of large overall dimensions, basing on the example of a cast metallurgical ladle of the total weight Q=18t, were described. The use of thermovision camera enabled making a very exact map of the dynamic temperature distribution during the entire ladle operating cycle. To determine the presence of internal defects and the cast ladle geometry, a non-destructive testing technique was applied. The results of the mechanical tests and examinations of the physical properties, along with determination of the ladle operating temperature range and of other operating parameters were used to design a 3D model, which next served in computer simulation of the phenomena taking place during the ladle operation. The obtained results helped in preparing an optimum design of the ladle

5

Development and optimization of casting technology on part of the suspension of a heavy vehicle used in difficult environmental wetland conditions

Małysza M., Żuczek R., Pysz S., Gil A., Wieliczko P., Kowalski P., Wańczyk K.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2016

|

Vol. 56, no. 4

363--368

EN

The development of a new element is a very complex procedure requiring a combination of many factors related to the design and manufacture phases. The most efficient way is to use computer simulation which allows for verification of the whole design and production process. Over the years, the development of computer technologies has allowed for the development of an Integrated Computational Material Engineering (ICME). This method in logical sequence makes it possible to integrate the project activities, to develop new manufacturing methods, to select suitable materials and to verify the final process. Such multi-threaded operations significantly shorten the time required for the production of the prototype which speeds up the implementation of the planned production of the designed casting. The additional advantage of such work is the possibility of ongoing monitoring of the changes and their impact on the final product.

PL

Opracowanie nowej konstrukcji jest bardzo skomplikowaną procedurą wymagającą połączenia wielu zazębiających się kroków projektowych połączonych z przesłankami technologicznymi wybranej metody wytwarzania. Obowiązujące trendy projektowania uwzględniają wykorzystanie symulacji komputerowej, która znajduje zastosowanie w ocenie założeń konstrukcyjnych oraz analizę numeryczną zjawisk występujących w trakcie wytwarzania. Wieloletni rozwój takiego podejścia pozwolił na stworzenie zintegrowanego systemu projektowania z ang. Integrated Computational Material Engineering (ICME). Ogólna charakterystyka metody polega na utworzeniu logicznego ciągu przyczynowo-skutkowego projektowania, doboru materiału i weryfikacji procesu wykonywania oraz eksploatacji. Takie wielowątkowe podejście pozwala na znaczące skrócenie czasu wymaganego do przygotowania produkcji funkcjonalnego prototypu, a następnie wprowadzenie go do testów przemysłowych. Niewątpliwą zaletą jest możliwość ciągłego monitorowania zmian konstrukcyjnych i technologicznych oraz ich wpływ na efekt końcowy produktu.

6

An introduction to the problem of the conversion of structural components, including components manufactured by casting techniques

Czekaj E., Pysz S., Garbacz-Klempka A., Żuczek R.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 1

21--39

EN

Modern development of technology features not only dynamic changes aimed at improving the performance characteristics of structural components through the optimum selection of materials, adjustments in design, or upgrade of manufacturing processes, but also the increase of the economic impact resulting from these changes. All of these processes occur under one common name of conversion and have a simple or – more often complex character (due to the vast scope of changes introduced). This article examines some basic definitions related to the concept of conversion and its association with innovative and intelligent solutions currently applied in materials engineering. Due to a variety of problems, attention was focused on the core notions related to conversion. Basing on our own experience (i.e., on the experience of the Foundry Research Institute and AGH University of Science and Technology in Krakow) and also on foreign achievements in this particular field of knowledge (mainly coming from the US), the most interesting examples of the conversion of materials and design (in the authors’ opinion) were discussed with reference to the methods of manufacture and possible interactions.

PL

Współczesny rozwój techniczny charakteryzuje się nie tylko dynamicznymi zmianami, mającymi na celu polepszenie właściwości eksploatacyjnych elementów konstrukcyjnych – poprzez optymalny dobór materiału, korektę konstrukcji czy doskonalenie procesu wytwórczego, ale także wzrostem efektów ekonomicznych, wynikających z dokonywanych zmian. Procesy te noszą nazwę konwersji i mają prosty lub – częściej – złożony (z uwagi na zakres dokonywanych zmian) charakter. W artykule rozpatrzono podstawowe definicje związane z pojęciem konwersja oraz jego skojarzenia z innowacyjnymi i inteligentnymi rozwiązaniami – aktualnie stosowanymi w inżynierii materiałowej. Ze względu na szeroki zakres zagadnienia, uwagę skoncentrowano na podstawowych pojęciach związanych z konwersacją. Opierając się na doświadczeniach jednostek badawczych polskich (Instytutu Odlewnictwa i Akademii Górniczo-Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie) i zagranicznych (głównie amerykańskich) zaprezentowano ciekawsze – zdaniem autorów – przykłady konwersji materiałowych, konstrukcyjnych oraz tych związanych ze sposobami wytwarzania – w ich wzajemnej interakcji.

7

Low Cycle Mechanical and Fatigue Properties of AlZnMgCu Alloy

Pysz S., Czekaj E., Żuczek R., Maj M., Piekło J.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 1

55--60

EN

The article presents the analysis of properties of the high-strength AlZnMgCu (abbr AlZn) aluminium alloy and estimates possibilities of its application for responsible structures with reduced weight as an alternative to iron alloy castings. The aim of the conducted studies was to develop and select the best heat treatment regime for a 7xx casting alloy based on high-strength materials for plastic working from the 7xxx series. For analysis, wrought AlZnMgCu alloy (7075) was selected. Its potential of the estimated as-cast mechanical properties indicates a broad spectrum of possible applications for automotive parts and in the armaments industry. The resulting tensile and fatigue properties support the thesis adopted, while the design works further confirm these assumptions.

8

Assessment of Durability of the Toothed Segment Based on FEM Analysis and Low Fatigue Cycle Test

Piekło J., Maj M., Żuczek R., Pysz S.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 4

113--118

EN

The development of a novel design for the toothed segment of drive transmission in longwall shearer is expected to significantly reduce the cost of individual components of the feed system and the related work of repair and renovations, increasing at the same time the safety of mine repair teams. The conducted experimental and numerical analysis of the state of stress and strain in the innovative design of the toothed segment has enabled estimating the maximum effort of the developed structure. Based on the results of fundamental mechanical studies of the cast L20HGSNM steel and fatigue tests combined with the numerical stress/strain analysis, the fatigue life curve was plotted for the examined casting of the rack.

9

Symulacja ilości i rozmieszczenia powietrza zamkniętego wewnątrz ciekłego metalu w testowej formie ciśnieniowej

Małysza M., Pysz S., Fajkiel A., Dudek P., Saja K., Woś M.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2015

|

T. 55, nr 4

21--31

PL

Programy komputerowe są aktualnie powszechnym narzędziem wykorzystywanym podczas inżynierskich prac konstruktorskich i projektowych. Projektowanie form ciśnieniowych w oparciu o założenia konstrukcyjne detalu, dzięki możliwości tworzenia brył przestrzennych, umożliwia szybkie przygotowanie dokumentacji technologicznej. Konstruktor ciśnieniowych form odlewniczych, kierując się przesłankami technologicznymi, musi stworzyć odpowiednie warunki dla przepływającego ciekłego metalu, a z drugiej strony – zapewnić odpowiednie odpowietrzenie i chłodzenie formy ciśnieniowej. Możliwość wcześniejszej weryfikacji założeń konstrukcji wnęki formy ciśnieniowej oraz wizualizacja procesu jej wypełniania pozwala na skrócenie czasu, ograniczenie kosztów przygotowania i wdrożenia odlewu do produkcji. Na rynku światowym istnieje wiele programów pozwalających na prowadzenie analizy symulacyjnej procesu odlewania, krzepnięcia oraz innych zjawisk towarzyszących procesom kształtowania odlewu. W artykule przedstawiona została analiza zachowania się powietrza atmosferycznego w warunkach procesu odlewania pod wysokim ciśnieniem. Symulacje komputerowe przeprowadzono w programie Flow-3D, wykorzystując uproszczoną geometrię testową odlewu. Wyniki w postaci wizualizacji zostały przedstawione dla formy ciśnieniowej z oraz bez odpowietrzającej, inżektorowej wkładki „schodkowej”.

EN

Computer programs are now a common tool aiding the engineer’s work on structure design. The design of foundry moulds used in the pressure die casting process, based on the casting design and effectively utilising the ability to create 3D images of solid bodies, allows for quick preparation of technological documentation. The designer of foundry moulds, guided by technological premises, has to create the right conditions for the liquid metal flow and ensure proper die venting and cooling mould pressure. The possibility of early verification of the die cavity design with visualization of how it will be filled with molten metal reduces both time and cost of the casting preparation and implementation into production. There are many programs on the world market that perform simulation and analysis of pouring, solidification, and other phenomena and operations accompanying the casting shaping process. This article presents an analysis of ambient air behaviour under conditions of high pressure die casting. Computer simulations were performed using Flow-3D software on a test casting of simplified geometry. The results were displayed in a visual form for the die with and without the “stepped” venting injector insert.

10

Making Artificial Heart Components – Selected Aspects Of Casting Technology

Sobczak J., Karwiński A., Leśniewski W., Wieliczko P., Gil A., Pysz S., Kowalski P., Sobczak N.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2191--2208

EN

This study shown possibilities of Rapid Prototyping techniques (RP) and metal casting simulation software (MCSS), including non inertial reference systems. RP and MCSS have been used in order to design and produce essential elements for artificial heart. Additionally it has been shown possibilities of Fused Deposition Modeling (FDM) technique and DodJet technology using prototyped elements of rotodynamic pump. MAGMASOFT® software allowed to verify the cast kit heart valves model. Optical scanner Atos III enabled size verification of experimental elements supplied by rapid prototyping together with metal casting elements. Due to the selection of ceramic materials and assessment of molten metal – ceramic reactivity at high temperatures together with pattern materials selection model it was possible to design, manufacture a ceramic mould for titanium based alloys. The casting structure modification has been carried out by means of high isostatic pressure technique (HIP). The quality assessment of the casting materials has been performed using X-ray fluorescence (XRF), ARL 4460 Optical Emission Spectrometer, metallographic techniques and X-ray computed tomography.

PL

W artykule przedstawiono wykorzystanie technik szybkiego prototypowania oraz programów do symulacji przepływów stopów odlewniczych, w tym w nieinercyjnych układach odniesienia, do projektowania, a następnie wykonania elementów sztucznego serca. Zaprezentowano kolejno technikę Fused Deposition Modeling (FDM) oraz technologię DodJet na przykładzie wykonania prototypowych elementów pomp wirowych. Program MAGMASOFT® pozwolił zweryfikować projekt zestawu odlewniczego zastawki serca. Zastosowanie skanera optycznego Atos III umożliwiło weryfikację wymiarów doświadczalnych elementów otrzymanych przy wykorzystaniu technik RP oraz elementów odlewanych. Dzięki doborowi materiałów ceramicznych pod kątem oceny ich reakcji z ciekłym metalem oraz doborowi mas modelowych możliwe było opracowanie doświadczalnych form ceramicznych przeznaczonych do odlewania stopów tytanu. Modyfikację struktury odlewów wykonano przy zastosowaniu obróbką techniką HIP. Ocenę jakości wykonanych odlewów przeprowadzono kolejno metodą mikrofluorescencji rentgenowskiej, emisyjnym spektrometrem optycznym, technikami metalograficznymi oraz rentgenowską tomografią komputerową.

11

Shaping the Strength of Cast Rocker Arm for Special Purpose Vehicle

Żuczek R., Pysz S., Maj M., Piekło J.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 3

95--98

EN

The article discusses the weldment to casting conversion process of rocker arm designed for operation in a special purpose vehicle to obtain a consistency of objective functions, which assume the reduced weight of component, the reduced maximum effort of material under the impact of service loads achieved through topology modification for optimum strength distribution in the sensitive areas, and the development of rocker arm manufacturing technology. As a result of conducted studies, the unit weight of the item was reduced by 25%, and the stress limit values were reduced to a level guaranteeing safe application.

12

Zastosowanie optymalizacji topologicznej w kształtowaniu odlewanych konstrukcji szkieletowych

Piekło J., Pysz S., Małysza M.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 4

77--87

PL

Konstrukcje szkieletowe są ważnym elementem stosowanym jako absorbery energii w przemyśle zbrojeniowym, lotniczym i samochodowym. Jednoczesne zastosowanie algorytmów optymalizacji topologicznej do kształtowania wytrzymałościowego, programów symulacji krzepnięcia, metod wytwarzania przyrostowego (AM – ang. additive manufacturing) oraz technologii sterujących procesami krzepnięcia, może mieć znaczący wpływ na otrzymanie konstrukcji lekkiej i wytrzymałej. Kształt takiej konstrukcji w sposób optymalny dopasowany jest do przenoszenia obciążeń przy określonym działaniu sił zewnętrznych i sposobach podparcia. Celem niniejszej pracy było przedstawienie możliwości, jakie dają wspólne zastosowanie metod optymalizacji topologicznej oraz metod przyrostowych wykonania oprzyrządowania odlewniczego do wykonania odlewów szkieletowych, odpornych na działanie sił ściskających.

EN

Cellular structures are critical components which perform as energy absorbers in the defense, aerospace and automotive industries. Simultaneous application of topological optimisation algorithms for strength forming, solidification simulation software, additive manufacturing (AM) methods and solidification process control technologies may have a significant impact on building lightweight and strong structures. The shape of such structures is optimally adapted for transmission of loads with certain action of external forces and bearing methods. The purpose of this paper is to present the potential released by joint application of topological optimisation methods and AM methods in building of casting equipment for production of cellular castings which can resist compressive forces.

13

Ekologiczna i materiałooszczędna technologia wytwarzania wstawek hamulcowych o stabilnych parametrach jakościowych. Cz. 1. Modernizacja technologii z zastosowaniem symulacji komputerowej

Madej W., Pysz S., Izdebska-Szanda I., Miklaszewski J., Zdończyk T.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2014

|

T. 54, nr 2

3--22

PL

Prezentowany artykuł jest pierwszym z cyklu omawiającym prace badawcze związane z udoskonaleniem technologii produkcji wstawek hamulcowych dla kolejnictwa w odlewni Spomel w Lęborku. Współpraca z Instytutem rozpoczęła się od realizacji projektu modernizacji procesu wytwarzania odlewów nowej generacji nieiskrzących wstawek hamulcowych dla potrzeb kolejnictwa w latach 2000−2001. W ramach tego projektu opracowana została ekologiczna i materiałooszczędna technologia wytwarzania nieiskrzących wstawek hamulcowych o wysokich parametrach jakościowych. Wyniki badań nad opracowaniem tej technologii przedstawiono w niniejszym artykule. Badania te obejmowały między innymi opracowanie metod zasilania odlewu, dobór składu mas formierskich i rdzeniowych zapewniających uzyskanie poprawy dokładności wymiarowej oraz jakości powierzchni odlewów, stabilizację parametrów technologicznych wykonywania form odlewniczych, badania struktury, właściwości mechanicznych i ścieralności tworzywa odlewów testowych, a także określenie parametrów technologicznych procesu odlewniczego.

EN

The presented article is the first in the series, which presents research related to the improvement of technology for producing brake blocks for the railway industry in the Spomel foundry in Lębork. The cooperation with the Foundry Research Institute started with the implementation of a project which modernised the process for producing casts of a new generation of non-sparking brake blocks for the needs of the railway industry in the years 2000−2001. Within the framework of this project an ecological and material-saving technology was developed for producing non-sparking brake blocks with high quality parameters. The research results obtained from the development of the technology are presented in the present article. The research included, among other things, the development of a method for feeding the cast, the selection of moulding and core sands which ensure improved dimensional accuracy and quality of surfaces of casts, stabilisation of technological parameters of produced casting moulds, the research of the structure, mechanical properties and abrasion of examined cast material, as well as determination of technological parameters for the casting process.

14

The application of a computer technique to assess the impact of chemical composition on dispersed shrinkage microporosity of hypoeutectic cast silumins

Czekaj E., Pysz S.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 40, no. 3

125--140

EN

This article presents the possibility of decreasing dispersed shrinkage microporosity in castings of hypoeutectic alloying silumins, as a result of narrowing - within the standards or industrial specifications - the content of particular elements of the chemical composition: alloying additions and/or impurities. This relatively-simple and, at the same time, inexpensive method can often lead to a quick solution of this type of defects in castings and the improvement of their tightness. In order to orientate the chemical composition towards an optimal content, computer-aided statistical processing was conducted (using Statistica Ver. 9 software) with the application of figures directly related to shrinkage microporosity as well as indirectly related to the temperaturę range of crystallisation (ΔT= Tlik= Tsol).This data came from literature and MAGMASoft software for simulations of pouring and solidification processes in castings.The achieved results were verified under industrial conditions.

PL

W artykule zaprezentowano możliwości zmniejszenia rozproszonej mikroporowatości skurczowej w odlewach z podeutektycznych siluminów stopowych, w wyniku zawężenia - w granicach normy lub specyfikacji przemysłowej - zawartości w nich poszczególnych elementów składu chemicznego: dodatków stopowych i/lub zanieczyszczeń. Ten stosunkowo prosty, a zarazem tani sposób w wielu przypadkach prowadzi do szybkiego zlikwidowania wad w odlewach oraz poprawy ich szczelności. W celu ustalenia optymalnych zawartości składu chemicznego przeprowadzano komputerową obróbkę statystyczną (za pomocą programu Statistica Ver. 9) danych liczbowych dotyczących bezpośrednio mikroporowatości skurczowej, jak i - pośrednio - temperaturowego zakresu krystalizacji ( ΔT= Tlik= Tsol|). Dane te pochodziły z materiałów źródłowych oraz programu MAGMASoft do symulacji procesów zalewania i krzepnięcia odlewów. Uzyskane rezultaty poddane zostały weryfikacji w warunkach przemysłowych.

15

High-Strength Aluminium Alloys and Their Use in Foundry Industry of Nickel Superalloys

Pysz S., Maj M., Czekaj E.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 3

71--76

EN

Of great importance in the selection of materials for cast strctures is keeping a proper balance between the mechanical and plastic properties, while preserving the relevant casting properties. This study has been devoted to an analysis of the choice and application of highstrength aluminium-based alloys maintaining sufficient level of casting properties. The high level of tensile strength (Rm > 500 MPa) matched with satisfactory elongation (A > 3%) is important because materials of this type are used for cast parts operating in the aerospace, automotive, and military industries. These beneficial relationships between the high tensile strength and toughness are relatively easy to obtain in the Al-Zn-Mg-Cu alloys subjected to plastic forming and proper heat treatment. In gravity cast products, on the other hand, whether poured into sand moulds or metal moulds (dies), obtaining this favourable combination of properties poses a number of research problems (mostly resulting from the alloy chemical composition) as well as technical and technological difficulties.

16

Zastosowanie Zintegrowanego Systemu Modelowania Materiałów i Procesów Inżynierskich (ICME) w odlewnictwie

Pysz S., Piekło J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2013

|

T. 53, z. 4

57--70

PL

W artykule przedstawiono najnowocześniejsze tendencje w zakresie wykorzystania symulacji komputerowej w procesie opracowywania nowych rozwiązań, w tym również rozwiązań w branży odlewniczej. Opisano działanie Zintegrowanego Systemu Modelowania Materiałów i Procesów Inżynierskich (ang. Integrated Computational Materials Engineering – ICME) zaakceptowanego w roli wiodącego narzędzia w opracowywaniu nowych materiałów, konstrukcji oraz technologii w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, okrętowym, energetyce w USA oraz w Unii Europejskiej. Prześledzono funkcjonowanie zintegrowanego systemu w procesie opracowywania konstrukcji odlewanej przez modelowanie stanów naprężeń podczas pracy odlewu, modelowanie właściwości stopu oraz samej technologii. Przedstawiono zagrożenia i korzyści ze stosowania systemu.

EN

This article presents the latest tendencies within the scope of the application of computer simulation in the process of developing new solutions, including solutions in foundry practice. The functioning of Integrated Computational Materials Engineering is described, which is regarded as a leading tool for developing new materials, constructions and technologies in aerospace, automotive and maritime industries in the USA and the European Union. The functioning of ICME was studied in the process of developing a cast construction by modelling stresses of the cast at work, modelling alloy properties and the technology itself. Threats and benefits resulting from the application of ICME are also presented.

17

Prognozowanie wybranych właściwości cienkościennych odlewów czasz z żeliwa sferoidalnego na drodze badań symulacyjnych

Kuder M., Pysz S.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2013

|

T. 53, z. 3

3--17

PL

Badaniom symulacyjnym poddano cienkościenne odlewy czasz (półkul) o grubości ścianki 4,2 i 10,3 mm z żeliwa sferoidalnego, w zakresie prognozowania skłonności do tworzenia naprężeń wewnętrznych, wad odlewniczych, kształtowania struktury i właściwości wytrzymałościowych stopu w ściankach odlewów. Celem było określenie czy właściwości wykonanych odlewów pozwolą na wykonanie kolejnych operacji produkcyjnych, a szczególnie pokrycie powierzchni warstwą gumy metodą wulkanizacji pod wysokimi naciskami prasy hydraulicznej. Stwierdzono, że przy zastosowaniu opracowanej technologii, zagrożenie pojawieniem się wad w odlewach jest niewielkie, a właściwości wytrzymałościowe są wystarczające dla bezpiecznego przeprowadzenia dalszych operacji produkcyjnych.

EN

Thin-walled dome casts (hemispheres) with a wall thickness of 4.2 and 10.3 mm made of ductile iron underwent simulation tests within the frame of forecasting the tendency to create residual stresses, casting defects, the shaping of structures and strength properties of alloy in the walls of casts. The aim was to determine whether properties of casts would allow further production procedures and especially coating the surface with rubber by the method of high pressure rubber curing. It was stated that with the use of the developed technology the threat of possible defects in casts is insignificant and strength properties are sufficient to safely conduct further production operations.

18

Symulacja komputerowa technologicznej próby lejności

Pirowski Z., Pysz S.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2013

|

Vol. 58, nr 1

151--156

PL

Opisano właściwości nadstopu niklu typu HAYNES 282 (H282), jego cechy użytkowe i możliwe zastosowania do pracy w wysokiej temperaturze. Stop ten dotąd stosowany jest wyłącznie po przeróbce plastycznej, a elementy wykonywane są przez obróbkę ubytkową. W Instytucie Odlewnictwa w Krakowie prowadzone są próby zastosowania tego stopu jako tworzywa odlewniczego. Podstawową trudnością jest opracowanie poprawnej technologii odlewniczej. Aby można było stosować komputerowe wspomaganie symulacyjne, potrzebna jest znajomość odpowiednich właściwości termofizycznych. Dla stopu H282 brakuje dostępnych danych w zakresie temperatur powyżej 1000oC, a ich bezpośredni pomiar w warunkach krajowych jest niemożliwy. Dlatego technologiczną próbę lejności wykorzystano do pośredniego wyznaczenia koniecznych danych, wykonując tzw. analizę odwrotną. Na tej podstawie opracowano technologię odlewniczą prostych detali i zweryfikowano ją doświadczalnie.

EN

This work presents the properties of nickel based superalloy HAYNES 282 (H282), its commercial properties and applications in high temperature environment. This alloy is usually used after working processing and machining. The Foundry Research Institute performs research work to adapt this alloy for casting. Among many problems associated with this subject, the very important one is to prepare correct casting technology for this alloy. The use of computer simulation requires information on thermophysical data of the alloy. There is lack of some properties data at temperature above 1000oC and there is no possibility to perform such studies in the country. That is the reason to use castability trial in inverse analysis for determining the desired properties. The verification of casting simulation was performed by casting of simple geometry details.

19

Experimental-Numerical Model of the Initiation and Propagation of Cracks in Die Inserts

Piekło J., Maj M., Pysz S.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 1 spec.

107--110

EN

The aim of the research presented in this paper was to develop an experimental - numerical model for predicting the life of die inserts. For this purpose, using FEM, the temperature and stress fields in the insert during stable operating cycle of a die casting machine were determined. The study of WCL steel, of which inserts are made, included fatigue tests and tests from the range of fracture mechanics. From the results obtained, a relationship was derived between the number of the die casting machine operating cycles and the propagation speed of cracks formed on the insert working surface.

20

Proces wykonywania modeli wytapianych - symulacja komputerowa

Małysza M., Stachańczyk J., Pysz S.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2012

|

T. 52, z. 1

27-41

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji komputerowej i wizualizację procesu wykonywania modeli wytapianych. Symulację komputerową przeprowadzono przy zmiennej lepkości masy modelowej i zaprogramowanych parametrach techniczno-technologicznych wykonania modelu - ciśnienie wprowadzenia masy modelowej do matrycy, usytuowanie i wymiary układu zasilającego, geometria przepływu. Przedstawione wyniki to efekt zapoczątkowanych badań symulacyjnych procesu wykonywania modeli.

EN

The results of computer simulation and visualisation of the process of making investment patterns are presented. Computer simulation was carried out on pattern materials of variable viscosity, with preset technical and technological parameters of the pattern-making process, including pressure under which the wax composition was introduced to the die, the configuration and dimensions of the feeding system, and the flow geometry. The results presented here are an outcome of the started simulation programme for the pattern-making process.