Розробка гофрованих металевих прокладок з алюмінію A1100

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.284502

Ключові слова:

розробка прокладки, кінцево-елементний аналіз, гофрована металева прокладка, холодне формування, алюмінієві матеріали, випробування тиском води

Анотація

Гофровані металеві прокладки (ГМП), виготовлені з SUS304, були розроблені раніше, однак для оптимальної конструкції необхідний процес покриття з більш м’якого матеріалу. Процес нанесення покриття трудомісткий і дорогий. Це дослідження спрямоване на розробку ГМП з алюмінію шляхом аналізу моделювання та формування конструкції ГМП з алюмінію A1100. Оптимальна товщина CMG аналізується за допомогою ANSYS Finite Element Analysis (FEA). Контрольними змінними, які досліджуються, є площа контакту та контактна напруга. Незалежною змінною, яка досліджується, є товщина матеріалу ГМП. Потім за допомогою процесу холодного формування на основі оптимальної конструкції виготовляється алюмінієва прокладка. Контрольними змінними у випробуванні на витік є осьова сила та тиск води. Були також проведені експерименти для перевірки алюмінієвої прокладки на герметичність. Випробування на герметичність проводиться за допомогою випробування тиском води. Аналіз моделювання показав результати, які відповідають експериментальним тестам на витік. Результати моделювання FEA показують, що оптимальна товщина прокладки становить від 3 до 5 мм, причому 5 мм є оптимальною. Однак ГМП товщиною 4 і 5 мають однакові контактне напруження та площу контакту. Результати випробування на витік також показують схожість з результатами моделювання. Найкращі характеристики має ГМП товщиною 5 мм. Експериментальні результати показують, що ГМП з алюмінію A1100 підходить для використання в якості прокладки для запобігання витоку, він запобігає витоку при тиску рідини до 12 МПа та осьовому зусиллі 100 кН. Результати показують, що алюмінієва ГМП працює на одному рівні з SUS304 ГМП з покриттям нікелю або міді. Це дослідження дозволило розробити ГМП з алюмінію

Біографії авторів

Didik Nurhadiyanto, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctor of Mechanical Engineering, Professor

Department of Mechanical Engineering Education

Mujiyono, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering Education

Febrianto Amri Ristadi, Universitas Negeri Yogyakarta

Master of Mechanical Engineering Science, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering Education

Ardani Ahsanul Fakhri, Universitas Negeri Yogyakarta

Master of Mechanical Engineering Educartion, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering and Automotive

Gewa Ardeva, Universitas Negeri Yogyakarta

Student of Manufacturing Engineering

Department of Mechanical Engineering Education

Muhammad Iqbal Kusnantoro, Universitas Negeri Yogyakarta

Student of Manufacturing Engineering

Department of Mechanical Engineering Education

Shigeyuki Haruyama, Yamaguchi University

Doctor of Mechanical Engineering, Professor

Graduate School of Innovation and Technology Management

Isti Yunita, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctor of Philosophy in Chemistry, Assistant Professor

Department of Chemistry Education

Alexander Panichkin, Satbayev University

Doctor of Philosophy, Associate Professor

Department of Metallurgy and Ore Beneficiation

Посилання

  1. Saeed, H. A., Izumi, S., Sakai, S., Haruyama, S., Nagawa, M., Noda, H. (2008). Development of New Metallic Gasket and its Optimum Design for Leakage Performance. Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 2 (1), 105–114. doi: https://doi.org/10.1299/jmmp.2.105
  2. Karohika, I. M. G., Antara, I. N. G. (2019). The metal gasket sealing performance of bolted flanged with fem analysis. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 539 (1), 012018. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/539/1/012018
  3. Choiron, M. A., Haruyama, S., Kaminishi, K. (2011). Optimization of New Metal Gasket Design Based on Contact Width Involving Contact Stress Consideration. Applied Mechanics and Materials, 110-116, 4780–4787. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.110-116.4780
  4. Haruyama, S., Nurhadiyanto, D., Choiron, M. A., Kaminishi, K. (2013). Influence of surface roughness on leakage of new metal gasket. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 111-112, 146–154. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2013.06.004
  5. Haruyama, S., Nurhadiyanto, D., Kaminishi, K. (2013). Contact Width Analysis of Corrugated Metal Gasket Based on Surface Roughness. Advanced Materials Research, 856, 92–97. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.856.92
  6. Haruyama, S., Choiron, Moch. A., Nurhadiyanto, D. (2019). Optimum Design of Laminated Corrugated Metal Gasket Using Computer Simulation. International Journal of Integrated Engineering, 11 (5). doi: https://doi.org/10.30880/ijie.2019.11.05.004
  7. Choiron, Moch. A., Purnowidodo, A. (2015). Sealing Performance of Thin Corrugated Metal Gasket. Applied Mechanics and Materials, 789-790, 246–250. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.789-790.246
  8. Nurhadiyanto, D., Mujiyono, Sutopo, Amri Ristadi, F. (2018). Simulation Analysis of 25A-Size Corrugated Metal Gasket Coated Copper to Increase Its Performance. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 307, 012005. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/307/1/012005
  9. Nurhadiyanto, D., Haruyama, S., Mujiyono, Sutopo, Ristadi, F. A. (2020). The performance of nickel and copper as coating materials for corrugated metal gaskets. Journal of Engineering Science and Technology, 15 (4), 2450–2463. Available at: https://jestec.taylors.edu.my/Vol%2015%20issue%204%20August%202020/15_4_23.pdf
  10. Nurhadiyanto, D., Haruyama, S., Mujiyono, M., Sutopo, S., Yunaidi, Y., Surahmanto, F. et al. (2021). Improved performance of corrugated metal gaskets in boiler’s piping system through multilayered coating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (1 (114)), 13–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245360
  11. Karohika, I. M. G., Antara, I. N. G., Budiana, I. M. D. (2019). Influence of dies type for gasket forming shape. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 539 (1), 012019. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/539/1/012019
  12. Gothivarekar, S., Coppieters, S., Van de Velde, A., Debruyne, D. (2020). Advanced FE model validation of cold-forming process using DIC: Air bending of high strength steel. International Journal of Material Forming, 13 (3), 409–421. doi: https://doi.org/10.1007/s12289-020-01536-1
  13. He, L., Lu, X., Zhu, X., Chen, Q. (2021). Influence of Structural Parameters of Shape Memory Alloy Corrugated Gaskets on the Contact Pressure of Bolted Flange Joints. Advances in Materials Science and Engineering, 2021, 1–19. doi: https://doi.org/10.1155/2021/5552569
  14. Jianjun, S., Chenbo, M., Jianhua, L., Qiuping, Y. (2018). A leakage channel model for sealing interface of mechanical face seals based on percolation theory. Tribology International, 118, 108–119. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.09.013
  15. Liu, Y., Du, H., Ren, X., Li, B., Qian, J., Yan, F. (2022). A Leakage Rate Model for Metal-to-Metal Seals Based on the Fractal Theory of Porous Medium. Aerospace, 9 (12), 779. doi: https://doi.org/10.3390/aerospace9120779
  16. Du, P., Lu, J., Tuo, J., Wang, X. (2019). Research on the Optimization Design of Metallic Gasket Based on DOE Methodology. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 569 (3), 032027. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/569/3/032027
  17. Zhan, Y., Lan, M., Zhu, X., Lu, X. (2022). Research on Prediction Models for the Compression-Resilience Performance of Corrugated Metal Gaskets With Residual Stress. Journal of Pressure Vessel Technology, 144 (5). doi: https://doi.org/10.1115/1.4053602
  18. JIS Z 2241. Metallic Material-Tensile testing-Method of test at room temperature. Japanese Standards Association. Available at: https://global.ihs.com/doc_detail.cfm?&item_s_key=00127867&item_key_date=770310&input_doc_number=JISZ2241&input_doc_title
  19. Materials Data Book (2019). Cambridge University Engineering Department. Available at: http://teaching.eng.cam.ac.uk/sites/teaching.eng.cam.ac.uk/files/Documents/Databooks/MATERIALS%20DATABOOK%20(2011)%20version%20for%20Moodle.pdf
  20. Karohika, I. M. G., Artha, I. G. A. G. K., Azkandri, M. H. A. G. (2023). An overview of the corrugated metal gasket. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0115569
  21. Karohika, I. M. G., Antara, I. N. G. (2019). Gasket Process Parameter in Metal Forming. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 248, 012044. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/248/1/012044
  22. JIS B 2404:2006. Dimensions of gaskets for use with pipe flanges. Japanese Standards Association. Available at: https://infostore.saiglobal.com/en-us/standards/jis-b-2404-2006-622826_saig_jsa_jsa_2891706/
  23. JIS B 2220:2004. Steel Pipe Flanges. Japanese Standards Association. Available at: https://infostore.saiglobal.com/en-us/standards/jis-b-2220-2004-633314_saig_jsa_jsa_1452418/
  24. Tatarkanov, A., Aleksandrov, I., Mihaylov, M., Muranov, A. (2021). Development of algorithm for automated assessment of the tightness of contact sealing connections of isolation valves. Bulletin of Bryansk State Technical University, 10, 27–37. doi: https://doi.org/10.30987/1999-8775-2021-10-27-37
  25. Bhosale, R. S., Kumbhar, P. P., Mahajan, K. S., Yachkal, A. K., Katarkar, A., (2017). Study on Leak Testing Methods. International Journal for Scientific Research & Development, 5 (1), 1618–1621. Available at: https://www.researchgate.net/publication/323219717_Study_on_Leak_Testing_Methods#fullTextFileContent
  26. Feng, X., Gu, B., Zhang, P. (2018). Prediction of Leakage Rates Through Sealing Connections with Metallic Gaskets. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 199, 032090. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/199/3/032090
  27. Karohika, I. M. G., Haruyama, S., Choiron, Moch. A., Nurhadiyanto, D., Antara, I. N. G. et al. (2020). An Approach to Optimize the Corrugated Metal Gasket Design Using Taguchi Method. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, 10 (6), 2435. doi: https://doi.org/10.18517/ijaseit.10.6.12992
  28. Karohika, I. M. G., Haruyama, S. (2022). Analysis of three-layer gasket performance affected by flange surface. EUREKA: Physics and Engineering, 4, 57–66. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002290
  29. Karohika, I. M. G., Haruyama, S. (2022). The real contact width evaluation of a three-layer metal gasket. SINERGI, 26 (3), 311. doi: https://doi.org/10.22441/sinergi.2022.3.006
Розробка гофрованих металевих прокладок з алюмінію A1100

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Nurhadiyanto, D., Mujiyono, Ristadi, F. A., Fakhri, A. A., Ardeva, G., Kusnantoro, M. I., Haruyama, S., Yunita, I., & Panichkin, A. (2023). Розробка гофрованих металевих прокладок з алюмінію A1100 . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1 (124), 19–27. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.284502

Номер

Том 4 № 1 (124) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Didik Nurhadiyanto, Mujiyono, Febrianto Amri Ristadi, Ardani Ahsanul Fakhri, Gewa Ardeva, Muhammad Iqbal Kusnantoro, Shigeyuki Haruyama, Isti Yunita, Alexander Panichkin

Creative Commons License

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.