Numerická simulace přesného lití

Numerical Simulation of the Investment Casting

conference paper

en

Problematic of a heat flux in the investment casting is specific against the other casting technologies. Thickness and volume of a shell is much lower then other types of molds. Also an accumulation of the heat in a shell is much lower so most of the heat is radiated to environment. It is needed to know heat transfer parameters and coefficients for accurate simulation. This work is aimed to measuring and computing coefficient of the heat transfer between shell-mold and metal and computing of emisivity of the shell. The start of this work was measuring of emissivity. A thermo camera and thermocouples were used as measuring equipment. Also a pyrometer was used to measure this value but using the thermo camera seems as more accurate. Correct value of the heat transfer coefficient was needed to improve a prediction of casting defects by simulations. It can not be directly measured. Value of the heat transfer coefficient for shell-casting system must be obtained in two steps. The first step is to measure thermal fields and the second step is to run the inverse simulation and analyze it.

S rozvojem výpočetní techniky, CAD systémů a numerických metod výpočtů se možnosti pro studium tepelných dějů v soustavě odlitek-forma, ale také možnosti optimalizace tvaru a velikosti vtokových a nálitkových soustav, umístění odlitků při lití, zajištění usměrněného tuhnutí a v neposlední řadě predikci vzniku slévárenských vad. Tyto modely však s sebou nesou celou řadu problémů a překážek. Možnosti simulace jsou ovlivněny nepřesnou znalostí počátečních a okrajových podmínek modelovaných procesů a dále dostupností správných hodnot tepelně-fyzikálních parametrů používaných materiálů, jež jsou nutné k přesnému výpočtu. Z toho důvodu musí být vždy tyto programy odladěny v podmínkách a specifikách dané technologie a slévárny a musí být verifikovány řadou experimentálních měření. Tento projekt zahrnuje měření, výpočty a numerické simulace, které se zaměřují na získání emisivity povrchu skořepinových forem, výpočet koeficientu přestupu tepla na rozhraní kov-forma, zjištění vzájemného tepelného ovlivnění skořepin na licím poli a také porovnání experimentu s výsledky numerické simulace. Pro práci byly použity moderní technologie jako je snímání teplotních polí termokamerou nebo simulační software. Prováděný výzkum přinesl nové poznatky o okrajových podmínkách, které jsou používány při výpočtech v simulačním programu ProCAST. Byla vypočítána emisivita vnějších povrchů molochitových skořepin, dále byl také vypočítán koeficient přestupu tepla na rozhraní kov-molochitová forma.

Problematic of a heat flux in the investment casting is specific against the other casting technologies. Thickness and volume of a shell is much lower then other types of molds. Also an accumulation of the heat in a shell is much lower so most of the heat is radiated to environment. It is needed to know heat transfer parameters and coefficients for accurate simulation. This work is aimed to measuring and computing coefficient of the heat transfer between shell-mold and metal and computing of emisivity of the shell. The start of this work was measuring of emissivity. A thermo camera and thermocouples were used as measuring equipment. Also a pyrometer was used to measure this value but using the thermo camera seems as more accurate. Correct value of the heat transfer coefficient was needed to improve a prediction of casting defects by simulations. It can not be directly measured. Value of the heat transfer coefficient for shell-casting system must be obtained in two steps. The first step is to measure thermal fields and the second step is to run the inverse simulation and analyze it.

CAD/CAM, numerical methods, casting, shell, thermo camera, heat transfer coefficient, simulation

2006

14.11.2006

ČESKÁ SLÉVÁRENSKÁ SPOLEČNOST

Brno

80-214-3244-6

43rd Foundry Days CD

1–1

1