Numerical simulation of the pressure filling of an angle plate cavity

• Autorzy: Sowa, L. , Bokota, A.

Warianty tytułu

PL

Symulacja numeryczna wypełniania ciśnieniowego wnęki formy 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 [...] 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. The problem has been solved by the finite element method.

PL

W pracy przedstawiono trójwymiarowy model matematyczny i numeryczny narastania fazy stałej w odlewach cienkościennych z uwzględnieniem procesu wypełniania ciśnieniowego ciekłym metalem wnęki formy odlewniczej. Zadanie potraktowano kompleksowo. Pola prędkości otrzymano z rozwiązania równań pędu i równania ciągłości przepływu, natomiast pola temperatury z rozwiązania równania energii. W równaniach tych występuje dynamiczna lepkość turbulentna, którą wyznaczano z dodatkowych równań modelu [...], tzn. równania kinetycznej energii turbulencji i równania szybkości dyssypacji. Uwzględniono zmianę parametrów termofizycznych od temperatury i od udziału fazy stałej w dwufazowej strefie przejściowej. Analizowano wpływ prędkości wtryskiwanego metalu do formy ciśnieniowej na kinetykę narastania fazy stałej odlewu ciśnieniowego. Wskazano na istotną rolę pola temperatury na jakość odlewu ciśnieniowego, bez wad odlewniczych. Problem rozwiązano metodą elementów skończonych.

Słowa kluczowe

PL

proces krzepnięcia; odlewanie ciśnieniowe; symulacja numeryczna

EN

solidification process; pressure die casting; numerical simulation

• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, iss. 2
• Strony: 139-142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Sowa, L.

autor

Bokota, A.

• Institute of Mechanics and Machine Design, Częstochowa University of Technology, 73 Dąbrowskiego str. 42-200 Częstochowa, Poland,

Bibliografia

• [1] S. Changyu, W. Lixia, L. Qian, Numerical simulation of compressible flow with phase change of filling stage in injection moulding, Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 26, No. 4 (2007) 353-372.
• [2] Z. Konopka, A. Zyska, M. Łągiewka, A. Bielecka, S. Nocuń, The 'full sleeve' application in the horizontal cold-chamber machine for pressure die casting of aluminium alloys, Archives of Foundry Engineering, vol. 8, No. 1 (2008) 65-70.
• [3] B. Li, W. Zhou, Numerical simulation of filling process in die casting, Materials Technology, vol.18, No.1 (2003) 36-41.
• [4] S. Sulaiman, A. M. S. Hamouda, D. T. Gethin, Experimental investigation for metal-filling system of pressure die casting process on a cold chamber machine, Journal of Materials Processing Technology, vol. 119, No. 1-3 (2001) 268-272.
• [5] L. Sowa, A. Bokota, Numerical modelling of thermal and fluid flow phenomena in the mould channel, Archives of Foundry Engineering, vol. 7, No. 4 (2007) 165-168.
• [6] L. Sowa, N. Sczygiol, Computer simulation of the filling and solidification of a gravity die casting, Solidification of Metals and Alloys, vol. 2, No. 44 (2000) 329-334.
• [7] L. Sowa, Numerical analysis of the thermal and fluid flow phenomena of the fluidity test, Archives of Foundry Engineering, vol. 10, No.1 (2010) 157-160.
• [8] B. Mochnacki, J. S. Suchy, Numerical methods in computations of foundry processes, Polish Foundrymen's Technical Association, Krakow 1995.
• [9] B. Zhao, B. G. Thomas, S. P. Vanka, R. J. Omalley, Transient fluid flow and superheat transport in continuous casting of steel slabs, Metallurgical and Materials Transactions B, vol. 36, (2005) 801-823.
• [10] P. K. Seo,, K. J. Park, C. G. Kang, Semi-solid die casting process with three steps die system, Journal of Materials Processing Technology, vol. 153-154, (2004) 442-449.
• [11] A. Bokota, L. Sowa, Numerical simulation of the vertical fluidity test, Archives of Foundry, vol. 2, No. 4 (2002) 68-73.
• [12] R. Y. Chang, W. H. Yang, Numerical simulation of mold filling in injection molding using a three-dimensional finite volume approach, Int. J. Numer. Meth. Fluids, vol. 37, (2001) 125-148.
• [13] B. Zhao, S. P. Vanka, B. G. Thomas, Numerical study of flow and heat transfer in a molten flux layer, International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 26, (2005) 105-118.