مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌سازی عددی تاریخچۀ دمایی در قالب و قطعۀ ریختگی طی فرآیند ریخته‌گری گریز از مرکز افقی لوله های چدن نشکن

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اصفهان-دانشکده مهندسی مکانیک
2 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
لوله‌های چدن نشکن کاربرد وسیعی در شبکه‌های مدرن آب آشامیدنی و فاضلاب دارند. این لوله‌ها اغلب به روش ریخته‌گری گریز از مرکز افقی تولید می‌شوند. در تحقیق حاضر از بستۀ نرم‌افزاری انسیس به منظور ‌شبیه‌سازی حرارتی فرآیند ریخته‌گری این لوله‌ها بر مبنای روش اجزاء محدود، استفاده شده است. این شبیه‌سازی شامل بدست آوردن تاریخچۀ توزیع دما در قالب و مذاب طی چرخه‌های دمایی مختلف می‌باشد. در این تحلیل تغییر فاز ناشی از انجماد، تابعیت خواص ترمو فیزیکی مواد با دما، ضریب انتقال حرارت در مرز مشترک مذاب- قالب ناشی از پوشش قالب و فاصلۀ هوایی و شرایط مرزی حرارتی‌ متناسب با شرایط عملی در نظر‌‌ گرفته‌ شده است. در این مقاله، فرآیند مذاب‌ریزی توسط ناودان متحرک نیز، شبیه‌سازی شده و توزیع گذرای دما در سرتاسر بدنه اصلی قالب و لوله بدست آمده است. نتایج حل حرارتی فرآیند ریخته‌گری با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و نتایج تجربی ارائه شده توسط دیگر محققان مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می‌دهد. این نتایج می‌تواند به عنوان ورودی برای مدلی که عمر خستگی حرارتی قالب‌های لوله‌ریزی را تخمین می‌زند بکار رود. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که مقاومت حرارتی ناشی از فاصلۀ هوایی و پوشش قالب نقش مؤثری در توزیع دما در قالب و لوله دارد. همچنین فرآیند مذاب‌ریزی باعث تشکیل گرادیان‌های دمایی در جهت محوری در قالب و لوله می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of thermal history in mold and casting during horizontal centrifugal casting of dutcile iron pipes

نویسندگان English

Ehsan Ahmadi 1
Mohammad Forouzan 2
Manizheh Aghaei 1
Masoud Shirani 1
1 Isfahan university of technology-Department of mechanical engineering
چکیده English

Ductile iron pipes are widely used in modern drinking water and wastewater networks. They often produce by horizontal centrifugal casting process. In this reasearch, the finite element base package ANSYS software has been used for thermal simulation of horizontal centrifugal casting process of ductile iron pipes.The simulation includes obtaining temperature distribution of mold and cast during different temperature cycles. In the simulation, latent heat due to solidification, temperature-dependent thermo-physical properties of material, heat transfer coefficient in metal-mold interface due to mold coating and air gap and thermal boundary conditions proportional to practical conditions, are considered. In this paper, pouring process to get transient thermal distribution in main body of mold and cast are also simulated. The results of the thermal simulation show good agreement with the experimental results conducted in this study and literature. The results can be used as input data for the numerical model to estimate thermal fatigue life of a permanent mold. The results of simulation have shown that, the thermal resistance of the air gap and mold coating has a significant effect on the temperature distribution in the pipe and the mold. Pouring process causes temperature gradients in the axial direction in the mold and the cast.

کلیدواژه‌ها English

Horizontal centrifugal pipe casting
Heat Transfer
Transient thermal simulation
FE Analysis