Підвищення продуктивності процесу лиття шляхом регулювання теплового режиму кокіля на основі комп’ютерного дослідження потоку повітря в каналах стержня
Loading...
Files
Date
2022
Authors
Конончук, С. В.
Скрипник, О. В.
Свяцький, В. В.
Пукалов, В. В.
Kononchuk, S.
Skrypnyk, O.
Sviatskyi, V.
Pukalov, V.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
В статті на основі аналізу теплового режиму кокіля та існуючих конструкцій і способів
охолодження форм обґрунтовано необхідність регульованого охолодження центрального стержня
повітрям. Запропоновано нову конструкцію центрального стержня, яка забезпечує регульоване повітряне
охолодження кокіля. Розроблено 3D-моделі деталей та 3D-зборки центрального стержня нової
конструкції. Виконано комп’ютерне дослідження потоку повітря в каналах стержня в середовищі
SolidWorks Flow Simulation. Результати параметричного моделювання течії повітря в каналах
центрального стержня показали максимальну витрату повітря при охолодженні 0,371 кг/с, тепловміст
повітря при охолодженні 25081 Дж/с. Оцінка ефективності охолодження розробленої конструкції кокіля
показала, що при використанні повітряного охолодження центрального стержня охолоджуючим повітрям
при максимальній його витраті відводиться 41 % теплоти. The most common technology for the manufacture of aluminum parts and blanks is casting in a chill mold.
To determine ways to improve casting technology, it is necessary to analyze the possibility of changing the
parameters that affect the reduction of production costs (reduction of energy consumption, material consumption,
increase productivity) and improve the quality of casting. The thermal regime of the metal form determines the
productivity of the process, the duration of curing of the casting, its quality, durability of the chill mold.
The analysis of the work of the chill mold for the manufacture of castings Pump Housing showed that
when the forms are filled, the most heated new portions of metal meet on their way to the central core. That is,
when pouring the mold, the central core is heated the most, especially in the lower part. This circumstance
hinders the process of directed curing and can lead to shrinkage defects. In addition, the higher the temperature
of the mold, the slower the casting will crystallize and the worse its structure and mechanical properties will be.
Based on the analysis of structures and methods of cooling molds, the method of controlled cooling of the
central core by air is substantiated. A new design of the core has been developed, which provides adjustable air
cooling of the chill mold by connecting the central core through a valve to the pneumatic system of the shop. 3Dmodels
of details and assembly drawings of the central core of a new design are developed. A computer study of
the air flow in the core channels in SolidWorks Flow Simulation was performed. The results of parametric
modeling of air flow in the channels of the Central core showed the maximum air flow rate during cooling
0.371 kg / s, the heat content of air when cooled 25081 J / s. Evaluation of the cooling efficiency of the
developed chill mold design showed that when using air cooling of the central core with cooling air at its
maximum consumption, 41% of heat is removed. Thus, the developed design of the cooled central core allows to
increase the productivity of the casting process, improve the quality of casting by improving the structure and
mechanical properties of the casting, as well as increase the life of the chill mold.
But the obtained research results are of a recommendatory nature and require practical verification in
the production environment. In addition, the simulation did not take into account the change in core temperature
due to its heat exchange with the melt. Given all this, there is a need for further study of the effect of regulated
air cooling on the thermal regime of the chill mold.
Description
Keywords
кокіль, виливок, направлена кристалізація, охолодження, теплопровідність, теплоємність, тепловий потік, 3D-модель, комп’ютерне моделювання, chill mold, casting, directional crystallization, cooling, thermal conductivity, heat capacity, heat flux, 3Dmodel, computer simulation
Citation
Підвищення продуктивності процесу лиття шляхом регулювання теплового режиму кокіля на основі комп’ютерного дослідження потоку повітря в каналах стержня / С. С. Конончук, О. В. Скрипник, В. В. Свяцький, В. В. Пукалов // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. – Кропивницький : ЦНТУ, 2022. – Вип. 5 (36). – Ч. 2. – С. 39–50.