Чисельне дослідження аналізу тріщин нерухомої матриці зі сталі H13 і структурний аналіз рухомої матриці з двох різних матеріалів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244876Ключові слова:
лиття під тиском, алюміній, магній, аналіз тріщин, розподіл температури, температурний градієнтАнотація
Лиття під тиском – це нагнітання розплавленого металу в форму під високим тиском. Для лиття під тиском використовуються дві матриці, а саме рухома і нерухома матриці, при цьому рухома матриця переміщається по нерухомій матриці. Лиття під тиском в основному використовується у великосерійному виробництві. У даній роботі основна увага приділяється фізичному явищу лиття під тиском для двох матриць (рухомої і нерухомої) з використанням двох різних сплавів з різним хімічним складом.
Проведений чисельний аналіз процесу лиття під тиском для визначення області тріщиноутворення за розподілом температури та структурний аналіз за залежністю напруги від деформації. Чисельний аналіз виконано для обох матриць. Проведений аналіз нерухомої матриці з інструментальної сталі H13 і рухомої матриці з двох матеріалів – алюмінієвого сплаву (A356) і магнієвого сплаву (AZ91D). Обидві матриці (нерухома і рухома) були спроектовані з використанням програмного забезпечення для проектування. Виконано створення сітки з подальшим аналізом з використанням програмного забезпечення для аналізу. Застосовано фізичний параметр для матриць, а саме розподіл температури здійснюється шляхом прикладання температури 850 °C і 650 °C до нерухомої матриці для алюмінієвого і магнієвого сплаву відповідно. Проведено структурний аналіз рухомої матриці з навантаженням 1000 Н як для алюмінієвого, так і для магнієвого сплаву з числом ітерацій 1000. Результати чисельного аналізу отримані і проаналізовані як для розподілу температури, так і для структурного аналізу. Область тріщиноутворення визначена за допомогою температурного градієнта, залежність напруги від деформації – за допомогою структурного аналізу. З результатів був зроблений висновок, що область тріщини виходить при 1,22 E-10 °C/мм і 6,856 E-14 °C/мм температурного градієнта і структурного аналізу з точки зору максимальної напруги 446,94 МПа і 448,52 МПа для алюмінієвого і магнієвого сплаву відповідно.
Спонсор дослідження
- The author introduces his thanks to Middle Technical University Baghdad\Iraq to support this research article.
Посилання
- Klobčar, D., Tušek, J., Taljat, B. (2008). Thermal fatigue of materials for die-casting tooling. Materials Science and Engineering: A, 472 (1-2), 198–207. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.03.025
- Weiler, J. P. (2019). A review of magnesium die-castings for closure applications. Journal of Magnesium and Alloys, 7 (2), 297–304. doi: https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.02.005
- Markežič, R., Naglič, I., Mole, N., Šturm, R. (2019). Experimental and numerical analysis of failures on a die insert for high pressure die casting. Engineering Failure Analysis, 95, 171–180. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2018.09.010
- Shahane, S., Aluru, N., Ferreira, P., Kapoor, S. G., Vanka, S. P. (2020). Optimization of solidification in die casting using numerical simulations and machine learning. Journal of Manufacturing Processes, 51, 130–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.01.016
- Yazman, Ş., Köklü, U., Urtekin, L., Morkavuk, S., Gemi, L. (2020). Experimental study on the effects of cold chamber die casting parameters on high-speed drilling machinability of casted AZ91 alloy. Journal of Manufacturing Processes, 57, 136–152. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.05.050
- Greß, T., Mittler, T., Chen, H., Stahl, J., Schmid, S., Ben Khalifa, N., Volk, W. (2020). Production of aluminum AA7075/6060 compounds by die casting and hot extrusion. Journal of Materials Processing Technology, 280, 116594. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116594
- Aravind, S., Ragupathi, P., Vignesh, G. (2021). Numerical and experimental approach to eliminate defects in al alloy pump- crank case processed through gravity die casting route. Materials Today: Proceedings, 37, 1772–1777. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.365
- Jiao, X., Liu, C., Wang, J., Guo, Z., Wang, J., Wang, Z. et. al. (2020). On the characterization of microstructure and fracture in a high-pressure die-casting Al-10 wt%Si alloy. Progress in Natural Science: Materials International, 30 (2), 221–228. doi: https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2019.04.008
- Hu, C., Zhao, H., Wang, X., Fu, J. (2020). Microstructure and properties of AlSi12Fe alloy high pressure die-castings under different vacuum levels. Vacuum, 180, 109561. doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109561
- Kang, S.-H., Han, J.-J., Hwang, W.-T., Lee, S.-M., Kim, H.-K. (2019). Failure analysis of die casting pins for an aluminum engine block. Engineering Failure Analysis, 104, 690–703. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.06.053
- Liu, W., Peng, T., Tang, R., Umeda, Y., Hu, L. (2020). An Internet of Things-enabled model-based approach to improving the energy efficiency of aluminum die casting processes. Energy, 202, 117716. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117716
- Lordan, E., Lazaro-Nebreda, J., Zhang, Y., Dou, K., Blake, P., Fan, Z. (2020). On the relationship between internal porosity and the tensile ductility of aluminium alloy die-castings. Materials Science and Engineering: A, 778, 139107. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139107
- Xiong, S. M., Lau, F., Lee, W. B., Jia, L. R. (2003). Numerical methods to improve the computational efficiency of thermal analysis for the die casting process. Journal of Materials Processing Technology, 139 (1-3), 457–461. doi: https://doi.org/10.1016/s0924-0136(03)00553-3
- Zhao, H. D., Wang, F., Li, Y. Y., Xia, W. (2009). Experimental and numerical analysis of gas entrapment defects in plate ADC12 die castings. Journal of Materials Processing Technology, 209 (9), 4537–4542. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.10.028
- Srivastava, A., Joshi, V., Shivpuri, R. (2004). Computer modeling and prediction of thermal fatigue cracking in die-casting tooling. Wear, 256 (1-2), 38–43. doi: https://doi.org/10.1016/s0043-1648(03)00281-3
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Hassan Abdurssoul Abdulhadi
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
