Úprava chlazení komponenty formy pro tlakové lití hliníku s využitím numerických simulací

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F75081431%3A_____%2F24%3A00002838" target="_blank" >RIV/75081431:_____/24:00002838 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://www.hutnickelisty.cz/aktualni-cislo-2/uprava-chlazeni-komponenty-formy-pro-tlakove-liti-hliniku-s-vyuzitim-numerickych-simulaci/" target="_blank" >https://www.hutnickelisty.cz/aktualni-cislo-2/uprava-chlazeni-komponenty-formy-pro-tlakove-liti-hliniku-s-vyuzitim-numerickych-simulaci/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Úprava chlazení komponenty formy pro tlakové lití hliníku s využitím numerických simulací

Popis výsledku v původním jazyce

Příspěvek se zaměřuje na návrh designu konformního chlazení vložky šoupátka formy pro tlakové odlévání hliníku s využitím numerických simulací. Vložka šoupátka je v přímém kontaktu s kovem při plnění formy a tuhnutí odlitku a určuje vnitřní tvar odlitku. Motivací pro návrh nového chlazení byla optimalizace provozních teplot vložky. Cílem bylo dosáhnout rovnoměrnějšího rozložení teplot a zmírnění namáhání v důsledku tepelného pnutí, při současném zachování kvality produkce. Vzhledem k širším možnostem týkajících se variability tvaru vnitřního chlazení byl pro výrobu zvolen 3D tisk. Úpravy tvaru také zahrnovaly provedení odlehčení komponenty kvůli úspoře materiálu. Postupně se vytvořily 3 geometrické návrhy vložky. Pro každou variantu byly provedeny numerické simulace teplotního pole formy v softwaru ProCAST. Na základě výsledků byly vybrán finální návrh D, u kterého se provedla kompletní numerická simulace včetně plnění a tuhnutí odlitků. Oproti původní variantě A došlo změnou chlazení ke zlepšení napěťových poměrů v objemu vložky šoupátka varianty D, u které byla současně predikována vyšší únavová životnost. Simulace také ukázala, že změny v teplotním poli návrhu D nebudou mít negativní vliv na kvalitu odlitků. V další fázi výzkumu bude komponenta vyrobena a otestována v provozních podmínkách.

Název v anglickém jazyce

Design of Aluminium HPDC Mold Component Cooling Using Numerical Simulations

Popis výsledku anglicky

The paper delves into High-Pressure Die Casting (HPDC) of aluminium alloys. An important part of the HPDC process is the mold. The mold, in contact with the liquid metal, plays a key role in cooling the casting. This exposes it to cyclic temperature stress, which can impact the material's mechanical properties over time. Therefore, ensuring adequate cooling of the mold and its components is essential. The paper outlines the design and validation of conformal cooling for an insert within a mold used for the HPDC process of aluminium alloys. The primary motivation for designing new cooling was to optimize the operating temperatures of the insert, aiming for a more uniform temperature distribution and reduced thermal stress while maintaining production quality. Given the flexibility in shaping internal cooling, 3D printing was chosen for production, with modifications made to lighten the component and conserve material. Three geometric designs of the insert were gradually developed, and numerical simulations of the mold´s temperature field were conducted for each variant using ProCAST software. Based on the results, the final design (Design D) was chosen, and a comprehensive numerical simulation, encompassing the filling and solidification of the castings, was performed. Compared to the original variant (Design A), the cooling modifications in Design D resulted in improved stress ratios in the insert's volume and a predicted higher fatigue life. The simulation also indicated that the temperature field changes in Design D would not compromise the quality of the castings. The next phase of the research involves the manufacture and operational testing of the component.

Druh

J_ost - Ostatní články v recenzovaných periodicích

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

<a href="/cs/project/FW03010609" target="_blank" >FW03010609: Výzkum a vývoj tvarových forem z materiálu H-13 a DIEVAR pro tlakové lití hliníkových slitin při aplikaci moderních technologií aditivní výroby, tepelného zpracování, povrchových úprav a numerických simulací</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Název periodika

Hutnické listy

ISSN

0018-8069

e-ISSN

—

Svazek periodika

LXXVII

Číslo periodika v rámci svazku

1-3

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

10

Strana od-do

17-26

Kód UT WoS článku

—

EID výsledku v databázi Scopus

—