Naslov Optimiranje uljevnog sustava primjenom numeričke simulacije Naslov (engleski) Optimization of casting gate system using numerical simulation Autor Mario Targuš Mentor Zdenka Zovko Brodarac (mentor)Član povjerenstva Ladislav Lazić (predsjednik povjerenstva)Član povjerenstva Zdenka Zovko Brodarac (član povjerenstva)Član povjerenstva Zoran Glavaš (član povjerenstva)Ustanova koja je dodijelila Sveučilište u Zagrebu Datum i država obrane 2015-09-30, Hrvatska Znanstveno / umjetničko TEHNIČKE ZNANOSTI Sažetak Suvremena proizvodnja odljevaka nezamisliva je bez implementacije novih strategija i koncepcija. U ljevačkoj industriji najviše se ističu koncepcije: “Near net shape castings” – odljevci s gotovo konačnim dimenzijama, kod kojih nije potrebno provesti strojnu obradu nakon lijevanja ili je ona minimalna i “Right for the first time” – ispravno već po prvi puta, tj. koncepcija kvalitativnog managementa u smislu prevencije grešaka pretpostavljenom detekciji i eliminaciji grešaka. Jedan od osnovnih ciljeva ovih postupaka je visoka iskoristivost materijala, uz što manji broj primijenjenih operacija u procesu oblikovanja. U ovom je radu fokus bio usmjeren na tehnologiju CAE – Computer Aided Engineering, računalom potpomognuto inženjerstvo čime se provela optimizacija uljevnog sustava i tehnologije lijevanja odljevka koji je nakon lijevanja sadržavao grešku površinske hrapavosti.
Numeričke simulacije lijevanja izvode se radi matematičkog, fizikalnog i kemijskog predviđanja pojava tijekom lijevanja, uzimajući u obzir parametre materijala, kalupa i primijenjene tehnologije lijevanja. Dobiveni rezultati su visoke točnosti, koji vizualno kvalitativno i kvantitativno prikazuju tijek lijevanja i proces skrućivanja. U okviru ovog rada izvedena je optimizacija uljevnog sustava pomoću numeričke simulacije lijevanja i skrućivanja za odljevak koji je sklopni dio peći na kruta goriva, a lijevao se u ljevaonici Plamen d.o.o. Razmatrajući parametre i rezultate prvobitnog lijevanja, te uvažavajući rezultate CALPHAD metode modeliranja faznog dijagrama i slijeda skrućivanja, toplinske analize DSC metodom te metalografskih ispitivanja, izvedena je izmjena konstrukcije uljevnog sustava i numerička simulacija lijevanja i skrućivanja s istim parametrima prvobitnog lijevanja. Prema izmjeni konstrukcije uljevnog sustava dobivenoj kroz ovaj rad, ponovljeno je lijevanje odljevka u realnom procesu.
Nakon ponovljenog lijevanja s izmjenjenom konstrukcijom uljevnog sustava odliveni odljevak je u znatno manjoj mjeri ukazivao na grešku površinske hrapavosti. Rezultati numeričke simulacije lijevanja i skrućivanja omogućili su značajna poboljšanja tijeka lijevanja i toplinske opterećenosti odljevka i kalupa. Rezultati simulacije i izvedba lijevanja ukazuju da greška površinske hrapavosti nije direktno povezana s izvedbom uljevnog sustava. Za potpuno uklanjanje pojave navedene greške nužno je provesti dodatna detaljnija istraživanja same tehnologije lijevanja, uz prilagodbu kemijskog sastava i metaluršku obradu taline, te istraživanje sastava i svojstava kalupne mješavine.
Sažetak (engleski) Recent casting production is impossible without the implementation of new strategies and concepts. In the foundry industry a few concepts has been stand out: "Near net shape castings" - castings with almost finite dimensions, where machining is minimal or is not required and "Right for the first time" – correct production for the first time. These are conceptions of qualitative management in terms of prevention which is superior in front of detection and elimination of errors. The main objectives of these procedures are highly material utilization, with minimal number of forming operations. In this paper, the focus has been centred on following technologies: CAE - Computer Aided Engineering, development of casting and solidification process, and errors prediction. CAE technology enabled optimization of gate system and casting technology of cast product with the surface roughness defect.
Numerical simulations of casting were performed in order to determine mathematical, physical and chemical phenomena during casting process, with respect to material, mold and applied casting technology parameters. The obtained highly accurate results visually qualitative and quantitative indicate the casting flow and solidification process. The optimization of the gate system using numerical simulation of pouring and solidification processes of the solid fuel furnace set part has been performed. Casting were performed in foundry Plamen Ltd. Considering the parameters and results of the numerical simulation original casting process, and taking into account the results of CALPHAD methods of modeling the phase diagram and solidification sequence, thermal analysis obatined by DSC method and metallographic investigations, modification of the gate system through numerical simulation of pouring and solidification process with the origin casting parameters. According to the modification and optimization of the gate system construction, obtained through this work, casting process was repeated.
Repeated casting with modified gate system construction resulted with cast product with significantly lower expressed surface roughness defect. Results of numerical simulation of pouring and solidification enabled significant improvement of melt flow and thermal load of the casting and mold. Simulation results and casting performance indicate that the casting surface roughness error is not directly related to the construction of the gate system. In order to eliminate the appearance of these errors, further detailed investigations of casting technology, besides adjustment of the chemical composition and metallurgical treatment of the melt, and the study of composition and properties of mold mixture should be performed.
Ključne riječi
numerička simulacija
uljevni sustav
sivi lijev
lijevanje
skrućivanje
Ključne riječi (engleski)
numerical simulation
gate system
grey iron
casting
solidification
Jezik hrvatski URN:NBN urn:nbn:hr:115:646501 Studijski program Naziv: Metalurgija Vrsta resursa Tekst Način izrade datoteke Izvorno digitalna Prava pristupa Zatvoreni pristup Uvjeti korištenja Datum i vrijeme pohrane 2015-10-15 08:40:42
