Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Reducing Melt Surface Turbulence by Employing Surge and Filter in a Conventional Non-Pressurizing Gating System: Simulation and Experiment

Baghani Amir, Kheirabi Ali, Bahmani Ahmad, Khalilpour Hamid

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 2

397--405

EN

Tensile strength of aluminum castings has been improved by employing surge and filter in a conventional non-pressurizing gating system. For this purpose, three non-pressurizing bottom-gating systems were designed where the first design was a simple design with no filter and no surge, in the second design filter and in the third one surge was added to the end of runner. Tensile strength, Weibull module, scanning electron microscopy, chemical analysis, and melt pattern during the mold filling were thoroughly analyzed to compare these three designs. it was observed that employing filter and surge in the gating system reduces flow kinetic energy and consequently avoid surface turbulence and air entrainment, which leads to castings with fewer defects and higher reliabilities. Finally, it found that appropriate use of surge in the running system can be as effective as employing a filter in reducing melt front velocity.

2

Investigation of Particle Filtration in Aluminium Alloy

Baumann Benedict, Keßler A., Hoppach E., Wolf G., Szucki M., Hilger O.

Archives of Foundry Engineering

|

2021

|

Vol. 21, iss. 3

70--80

EN

The objective of this work is to gain a deeper understanding of the separation effects and particle movement during filtration of non-metallic inclusions in aluminum casting on a macroscopic level. To understand particle movement, complex simulations are performed using Flow 3D. One focus is the influence of the filter position in the casting system with regard to filtration efficiency. For this purpose, a real filter geometry is scanned with computed tomography (CT) and integrated into the simulation as an STL file. This allows the filtration processes of particles to be represented as realistically as possible. The models provide a look inside the casting system and the flow conditions before, in, and after the filter, which cannot be mapped in real casting tests. In the second part of this work, the casting models used in the simulation are replicated and cast in real casting trials. In order to gain further knowledge about filtration and particle movement, non-metallic particles are added to the melt and then separated by a filter. These particles are then detected in the filter by metallographic analysis. The numerical simulations of particle movement in an aluminum melt during filtration, give predictions in reasonable agreement with experimental measurements.

3

Novel Method of Thermal Conductivity Measurement Using Stefan-Boltzmann Law

Leśniewski W., Czekaj E., Wieliczko P., Wawrylak M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

311--315

EN

The article presents a novel method that allows measurement of thermal conductivity that is based on Stefan-Boltzmann law. The developed method can be used to determine thermal conductivity of ceramic investment casting molds. The methodology for conducting thermal conductivity tests of ceramic material samples is presented. Knowledge of the value of thermal capacity and thermal conductivity as a function of temperature enables computer simulations of the process of cooling and solidification of liquid metal in a mold.

4

Influence of Taguchi-Grey Relational Analysis of Gating System Design on Mechanical Properties of Casting

Ingle P. D., Narkhede B. E.

Archives of Foundry Engineering

|

2019

|

iss. 3

72--77

EN

Throughout the casting process, mold filling plays a very significant role in the casting quality control. It is important to study the effect of gating system design on ingate velocity of the metal which affects the mechanical properties of casting. The effect of varying the design of four gating system elements namely pouring cup, sprue height, runner and ingate design on the multiple responses like tensile strength and percentage elongation is studied using a Taguchi’s L9 OA. The Taguchi technique was coupled with a Grey Relational Analysis (GRA) to obtain a Grey Relational Grade (GRG) for evaluating multiple responses. ANOVA has been applied to identify the significance of different parameters and it was found that the pouring cup design and the runner cross-section along its length collectively contributed above 76% of the total GRG value. Finally, the confirmation tests were performed to validate the predicted optimized results and it established an improvement of 9.90% from the initial design.

5

Development and manufacturing of casting technology for crawler vehicle suspension used in wetlands

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

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

351--356

EN

The modern designing techniques and development procedures requires the use of advanced integrated methods. That kind of approach requires the involvement of series of steps which leads to the logical work stream known as Integrated Computational Material Engineering. The steps involve the design and evaluation process in the virtual environment of CAD/CAE and simulation software. The use of simulation software allows for online optimization of the shape and properties of designed part. The publication presents a design and manufacturing process of a component of the larger assembly of the chassis of heavy-duty machine. Established methodology includes the analysis of the initial geometry of the part of the heavy vehicle used in difficult wetland environmental conditions.

6

Multi Response Optimization of the Functional Properties of Rubber Seed – Shear Butter Based Core Oil Using D-Optimal Mixture Design

Onyekwere O. S., Odiakaose C., Uyanga K. A.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 4

207--223

EN

In this study, rubber seed/shea butter oil was used to formulate core oil. The formulated core oil was characterised. D-optimal mixture design was used for multi response optimisation of the functional properties of rubber seed-shea butter coil oil. Desirable values for some responses might be obtained from a factor combination while for others responses not so desirable values. Through multiple response optimisations, a factor setting that gives the desirable values for all responses was obtained. The selected optimum mixture setting for the formulated core oil is 65.937% Rubber seed and 34.063% Shea butter oil at desirability of 0.924. Under the optimum condition the functional properties of the core oil was found to be 39.57KN/M2, 626.85KN/M2, 36.63KN/M2, 593.906KN/M2, 412.605 and 167.309s for Green Compressive Strength, Dry Compressive Strength, Green Tensile Strength, Dry Tensile Strength, Permeability and Collapsibility respectively. The optimum conditions were validated with less than 0.2% error. The functional properties of the formulated core oil was compared to the functional properties of linseed core oil. It was found that rubber seed-shea butter core oil can be used for producing cores suitable for Aluminium casting.

7

Development of Flux Structure for Processing of Aluminium Casting Production Wastes

Turakhodjaev N. D., Tursunov T. K., Yakubov L. E., Abdurakhmanov K. Z., Turakhodjaeva S. N.

Archives of Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 15, iss. 3 spec.

91--94

EN

The objective of research is to define aluminium and its production wastes melting modes in electric unit while applying protective fluxes layer. This article cites the results of researches on development of flux structure for melting of aluminium production wastes. Melting unit diagram and results of research defining aluminium production wastes melting temperature regime are exemplified. Modes of metal charging, heating-up and melting of aluminium and its production wastes are exemplified for the electric unit with movable upper and immovable lower electrodes. The article describes the results of researches and recommendations that smelting chamber temperature to be maintained in the range of 1000-1100 °С, with melting zone temperature at 1400-1500 °С. It is recommended that charging of production wastes slag was carried after flux melt and reached 700-750 °С. Tables cite fluxes compositions that allow conducting aluminium melting process in various units. In the conclusion it is stated that application of a corresponding design of melting unit in aggregate with graphite electrodes and protective fluxes provides: - reduction of irretrievable metal burn-off losses; - savings on energy expenditures; - quality upgrade of liquid smelt due to decrease of oxide inclusions and occluded gas concentration.

8

Zastosowanie techniki wizyjnej w automatyzacji pomiarów geometrii i podnoszeniu jakości wyrobów wytwarzanych w przemyśle motoryzacyjnym

Świłło S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 257

3--128

PL

Głównym celem opracowania jest prezentacja nowych rozwiązań usprawniania procesów produkcji dla przemysłu motoryzacyjnego przy wykorzystywaniu aplikacji opartych na systemach wizyjnych. W rezultacie zrealizowanych przez autora prac badawczych w tym zakresie zaprojektowano i zbudowano wizyjne systemy pomiarowe oraz przedstawiono nowe bardziej doskonałe rozwiązania w pomiarach dokładności oraz analizie jakości wytwarzanych wyrobów metalowych. Zaproponowane w monografii rozwiązania miały duży udział w procesie określania potencjalnych możliwości dla nowo powstałych systemów wizyjnych dedykowanych do eksploracji wybranych technik wytwarzania elementów motoryzacyjnych. Podniesienie bowiem jakości w procesie kontroli techniki wytwarzania prowadzi do lepszego rozumienia strategii doboru właściwych rozwiązań. W szczególności, przedstawione rozwiązania miały duży udział w procesie uzyskiwania wysokiej dokładności w analizie danych pomiarowych. Proces ten dokonywany był poprzez wykorzystanie zaawansowanych technik numerycznej obróbki obrazu dla wzorów powierzchniowych, jak również dla obiektów trójwymiarowych. Dzięki wdrażaniu metod doświadczalnych i teoretycznych oraz tworzeniu na tej bazie nowych propozycji, autor przedstawił wszechstronne podejście do zagadnień automatyzacji pomiarów oraz podnoszenia jakości w obszarze kształtowania blach, procesu zawijania, kontroli wymiarowej otworów po obróbce maszynowej oraz inspekcji powierzchniowej odlewów aluminiowych. W pierwszej części monografii przedstawiono analizę procesu kształtowania blach z uwzględnieniem pomiaru jej geometrii i kinematyki procesu. Aktualnie dostępne rozwiązania w tym zakresie, to między innymi: stanowiska badawcze do wyznaczania krzywych odkształceń granicznych, systemy wizyjne do pomiarów odkształceń czy układy optyczne do zadań rekonstrukcji obiektów trójwymiarowych. Przedstawione przez autora rozwiązanie dotyczy w pełni automatycznego stanowiska laboratoryjnego do realizacji i analizy prób wybrzuszania hydraulicznego blach. Do prób kształtowania plastycznego zastosowano metodę wybrzuszania krążków blachy (utwierdzonej na brzegach) ciśnieniem cieczy. W tej operacji występuje dwuosiowe, równomierne rozciąganie, czego efektem jest formowanie wytłoczki o kształcie czaszy kulistej. Zastosowany przykład procesu tłoczenia blach pozwala na uzyskanie wielu rozwiązań, tak w zakresie opisu kinematyki, jak i badania warunków utraty stateczności dzięki braku występowania tarcia na powierzchni kontaktu narzędzia z materiałem. Stanowisko to pozwala na prowadzenie dwóch typów pomiarów. Do pierwszej grupy zaliczyć można rejestrację przebiegu procesu kształtowania plastycznego w postaci ciśnienia i przemieszczenia, a do drugiej pomiar kinematyki i kształtu próbek wybrzuszanych. Ta pełna charakterystyka procesu wybrzuszania pozwala na prowadzenie pomiarów własności plastycznych oraz na opracowanie mechanizmów kontroli przebiegu procesu kształtowania. Do takich elementów kontroli zaliczyć można miedzy innymi możliwości automatycznego sterowania przebiegiem procesu z możliwością jego przerwania w ściśle określonej fazie deformacji. W uzupełnieniu do zaproponowanych rozwiązań automatyzacji pomiarów odkształceń przedstawione zostały wyniki prac w zakresie przewidywania momentu pękania. Od wielu lat stosowana przez rożnych autorów metoda analizy siatek regularnych i stochastycznych w połączeniu z procesem obróbki obrazu doczekała się licznych rozwiązań. Nie dają one jednak wciąż odpowiedzi na podstawowe pytanie odnośnie sposobu unikania lub eliminowania niebezpieczeństw związanych z przekroczeniem granicznych wartości odkształceń dla procesów realizowanych w warunkach przemysłowych. W kolejnej części dotyczącej problematyki tłoczenia blach, autor przedstawia kompleksową informację na temat metod projektowania narzędzi do tłoczenia części nadwozia. W ramach tych informacji przedstawiona jest aktualna strategia prac projektowych z wyróżnieniem czynników technologicznych. Przedstawiono technikę komputerowego wspomagania projektowania i kontrolowania jakości wyrobów. Zaproponowana zaawansowana technika wizyjna jest współczesnym narzędziem przemysłowym, które znajduje zastosowanie również w przemyśle samochodowym umożliwiając dokonanie pomiaru geometrii szybko i dokładnie. Przedstawione rozwiązanie dotyczy stanowiska mobilnego do zastosowania w warunkach przemysłowych w analizie kształtu i pomiarze odkształceń z wykorzystaniem obróbki obrazu. Proces obróbki obrazu i jego analizy, w celu rekonstrukcji badanych obiektów (blach) został zaprezentowany na przykładzie aplikacji przemysłowej. Kolejnym zagadnieniem niniejszej monografii jest propozycja nowej metody pomiaru odkształceń w procesie trzystopniowego zawijania. Proces zawijania stosowany jest dla potrzeb zwiększenia wydajności i jakości części konstrukcyjnych karoserii samochodów. Konieczność monitorowania parametrów tego procesu wynika z faktu, że rzutuje on na końcową jakość wyrobu. Dlatego też, w celu zminimalizowania błędów powstałych na etapie projektowania procesu zawijania koniecznym było kompleksowe poznanie tego procesu do czego dotychczas nie przykładano tak dużej uwagi. Osiągnięto to poprzez opracowanie nowej metody opisu kinematyki procesu zawijania, geometrii i jakość kształtowanej powierzchni. Dzięki tym pracom możliwe jest szybkie i dokładne zanalizowanie procesu zawijania dla dowolnych wielkości geometrycznych i materiałowych występujących w wybranych obszarach karoserii samochodowej. W przeciwieństwie do czasochłonnych i mało precyzyjnych metod oceny bazującej na analizie wzrokowej proponowana metoda z wykorzystaniem systemu wizyjnego pozwala na natychmiastową i ilościową analizę gotowego wyrobu. Kontrola wymiarowa przy zastosowaniu inspekcji wizyjnej to coraz częściej wykorzystywana technika pomiarowa pozwalająca na szybkie i dokładne odwzorowanie badanego wyrobu w celu jego modyfikacji, powtórnego odwzorowania lub inspekcji geometrycznej. Spośród licznej grupy urządzeń pomiarowych wyróżnić można urządzenia do pomiarów dyskretnych i optyczne urządzenia do skanowania. Przewagą stosowania rozwiązań optycznych jest szybkość przy konkurencyjnej dokładności pomiarów. Stąd, zaproponowanie przez autora techniki wizyjnej do rekonstrukcji obiektów (wyrobów), w celu dokonania weryfikacji geometrii powstałej po obróbce maszynowej. Określenie położenia otworów, linii brzegowych wyrobu we współrzędnych lokalnych i globalnych to podstawowe cele tych operacji kontroli. Zaproponowane przez autora rozwiązania w tym zakresie polegają na zastosowaniu połączonego systemu układu wizyjnego i napędowego. Ten złożony system pomiarowy umożliwia realizację połączonych zadań pomiarowo-decyzyjnych. Dziki zastosowaniu układu wizyjnego możliwe jest dokonanie szybkiej i precyzyjnej kontroli wymiarowej badanego wyrobu. Proponowane rozwiązania w tym zakresie dotyczą głownie rozpoznawania krawędzi otworów z dokładnością podpikselową. Na zakończenie opracowania przedstawiona została nowa propozycja wizyjna automatyzacji procesu inspekcji defektów powierzchniowych w odlewach aluminiowych. Problem występowania defektów powierzchniowych jest istotnym ograniczeniem dla wyrobów w przemyśle odlewniczym z uwagi na konieczność osiągnięcia wysokiej jakości końcowej wyrobu. W zależności od przebiegu procesu technologicznego procesowi odlewania może towarzyszyć tworzenie się pęknięć czy porów. Nieciągłości te w sposób istotny mogą ograniczać późniejszą funkcjonalność wyrobów lub zdolność do przenoszenia znacznych sił. Zaproponowane rozwiązanie dotyczy komputerowej inspekcji z wykorzystaniem systemu wizyjnego, inspekcji będącej alternatywą dla powszechnie stosowanych metod kontroli wzrokowej. Opracowany przez autora system wizyjny pracujący w trybie online wykorzystuje zaawansowane techniki obróbki umożliwiające wykrywanie i identyfikowanie rożnych typów defektów powierzchniowych. System ten został pomyślnie przetestowanym dla grupy trzech typów defektów powierzchniowych występujących w odlewach aluminiowych.

EN

The main focus of the present work is on the demonstration of new methods for the manufacturing process improvement specifically through the application of machine vision inspection in automotive technologies. In particular, the results of the undertaken research include optical systems development and engineering product improvement by searching for new, more accurate methods for measuring and analyzing surface quality, dimensional control and process performance analysis. The proposed solutions have contributed to the understanding on how new imaging systems have a large potential in exploring manufacturing technologies and provide an entirely new perspective on process control that leads to the new thinking in the process control strategy. In particular, the author proposed a new understanding on how to achieve a high-level of process performance analysis by using advanced digital imaging techniques for two- and three-dimensional object location, recognition, and inspection as well as surface detective metrology. By searching and using advanced solutions in mathematics and physics, the author provides comprehensive information and incremental knowledge about the manufacturing process improvement with application of both theoretical and experimental methods in the field of sheet metal forming and hemming, dimension control after machining and surface defect inspection for aluminum casting. As for the first task, the geometry and kinematics of product behavior after sheet metal forming have been investigated. Currently, we can find, among others, methods that serve the determination of forming limit curves, which, combined with calculations of the deformation occurring in the examined products, provide comprehensive information about the state of the material. The developed solution by author comprises a fully automatic test stand for the hydro-bulging process. In this operation, a biaxial uniform stretching occurs, producing objects in the form of a spherical cap. The use of the stand allows running two types of the measurements. The first group of measurements allows recording the run of the plastic forming process in terms of pressure and displacement, while second group includes measurements of the process kinematics and of the shape of the bulged samples based on the both: regular and stochastic grids. Full description of the bulging process should enable further materials research and development of process control mechanisms. The elements of such control can include, among others, an option for automatic monitoring of the process run and the possibility of its interruption at a strictly determined stage of deformation. As complementary to the created solutions of automated strain measurement, studies are carried out to predict the crack initiation, since the problem of accurate method for quality inspection for the sheet metal in production environmental is still present. In the next section, the authors provide comprehensive information on methods used in design of tools for the die forming of car body parts. As part of the information, current strategy adopted in design work has been presented, with emphasis put on the technological factors. The proposed advanced vision-based technology is a modern tool for the industrial uses, applicable especially in the automotive sector as a means to provide quick and accurate measurement of product geometry and quality. The described solution of stereovision refers to a mobile stand operating under industrial conditions to enable shape and deformation analysis through image processing. The image acquisition process and digital analysis of the images have been presented to recognize and analyze the objects taken from camera. In the vision control process, the author proposed a new method for the strain measurement in a three-stage hemming process. Hemming is performed to increase the productivity and quality of car body structural parts. The expectation to monitor the parameters of this process results from the fact that they affect the final product quality. Therefore, to reduce to minimum errors occurring at the stage of the hemming process design, a comprehensive understanding of the process, which so far has not been given enough attention, was necessary. This was done by developing an entirely new method, allowing the strain characteristics and crack propagation to be determined in the plastic forming process. The ultimate goal was to determine experimentally the limit parameters of the process, the kinematics, and the geometry and surface quality achievable during hemming. This stage involves the determination of the location of defects, analysis of deformation and measurement of critical dimensions. These characteristics of the inspected parts, which the vision inspection system will examine, are very important and essential for a fully successful implementation of the vision system. The vision inspection system proposed by the author responds to the demand of users for systems that are easier in operation, cost less and are more flexible. These improvements make the vision inspection system more accessible to all manufacturers. The dimensional control using visual inspection is increasingly being used as a measurement technique that allows quick and accurate representation of product tested for its modification, re-mapping or geometric inspection. Currently, two methods of measurement, namely by vision and by contact, are commonly used to implement this type of measurement tasks, allowing quick and precise mapping of the examined surface. The advantage of vision solution is the speed of measurements combined with competitive accuracy. Hence comes the idea to propose a non-contact technique for the reconstruction of two-dimensional objects. Determining the shapes of holes and their locations in local and global coordinates are basic objectives of these control operations. The solutions proposed by the author in this area rely on the use of a complex system, including a vision system, and a drive system. This complex measurement system enables execution of the combined tasks of measurement and decision making. Owing to the application of a vision system it is possible to make rapid and accurate reconstruction of the measured element. The solutions proposed in this area concern the edge detection of objects with a sub-pixel accuracy. Finally, a new camera-based machine vision system for the automatic inspection of surface defects in aluminum die casting was developed and presented by the author. The problem of surface defects in aluminum die casting is widespread throughout the foundry industry and their detection is of paramount importance in maintaining product quality. Depending on part design and processing techniques, castings may develop surface discontinuities such as cracks or tears and pores that greatly influence the material ability to withstand these loads. The proposed, computer based, visual inspection provides a viable alternative to human inspectors. The, developed by the author, machine vision system uses a fast image processing algorithm to detect defects with different sizes and shapes. The machine vision system has been successfully tested for the different types of defects on the surface of castings.

9

Basic properties of 3D cast skeleton structures

Cholewa M., Szuter T., Dziuba M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2011

|

Vol. 52, nr 2

101-111

EN

Purpose: of this paper is to present recent achievements in field of skeleton structures. The aim of this work is to show results of searching for mechanically and technologically advantageous micro- and macrostructures. Methods of microstructure controlling were described. Most important parameters of the manufacturing process were identified. Design/methodology/approach: The influence of internal topology to stress distribution was described with the use of computer simulations. Simulations of the mold filling processes were also carried out. Real experiments were performed to prove the simulation results. The Qualitative and quantitative metallographic analysis were also carried out. Findings: It was found that the octahedron shape of internal cell causes best stress distribution and that the skeleton castings are a good alternative for cellular materials such as metal foams, lattice structures and sandwich panels. Their structured arranged topology allows precise design of properties. Research limitations/implications: Casting methods used to manufacture materials such as described skeleton castings confirmed their usefulness. Not well known and used yet rheological properties of liquid metals allow obtaining shape complicated structures near to metallic foams but structured arranged. Practical implications: Technological parameters of the skeleton castings manufacturing process were developed. Without use of advanced techniques there is a possibility to manufacture cheap skeleton structures in a typical foundry. With use of advanced technology like 3D printing there are almost unlimited possibilities of the skeleton castings internal topologies. Originality/value: Three dimensional cast skeleton structures with internal topology of octahedron confirmed their usefulness as elements used for energy dissipation. Obtaining the homogenous microstructure in the whole volume of complicated shape castings can be achieved.