การออกแบบและวิเคราะห์ข้อบกพร่องในการหดตัวของชิ้นงานหล่ออินเวสต์เมนต์ด้วยซอฟต์แวร์ Cast-Designer
คำสำคัญ:
กระบวนการหล่ออินเวสต์เมนต์, การหดตัว, โปรแกรมแคสดีไซน์เนอร์, การจำลองการหล่อโลหะบทคัดย่อ
จากการตรวจสอบความบกพร่องของชิ้นงาน Body OTC Steady ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเครื่องจักรซีเอ็นซีที่ผ่านการขึ้นรูปด้วยกระบวนการหล่ออินเวสต์เมนต์ (Investment Casting) พบว่า ปัญหาความบกพร่องของชิ้นงานส่วนใหญ่ คือ การเกิดโพรงหดตัวในกระบวนการแข็งตัวของโลหะเหลวในแม่พิมพ์ เพื่อที่จะลดปัญหาความบกพร่องดังกล่าว งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการลดปริมาตรการเกิดโพรงหดตัวที่เกิดขึ้นในชิ้นงาน Body OTC Steady โดยการจำลองกระบวนการหล่อขึ้นรูปด้วยโปรแกรม Cast-Designer เพื่อเป็นการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานและลดความสูญเสียที่ไม่จำเป็น รวมไปถึงการช่วยวิเคราะห์แนวโน้มในการผลิตที่ทำได้อย่างแม่นยำ ซึ่งการจำลองพฤติกรรมการไหลแบ่งออกเป็น 2 กรณีศึกษา คือ กรณีที่หนึ่งเงื่อนไขต่าง ๆ ที่ใช้ในปัจจุบัน กรณีที่สองศึกษาการออกแบบระบบป้อนเติมโลหะเหลวขึ้นใหม่ทั้งหมด 3 โมเดล จากผลการศึกษาพบว่า ในกรณีที่สองการออกแบบระบบป้อนเติมโลหะเหลวทำให้ชิ้นงานเกิดปริมาตรการเกิดโพรงหดตัวน้อยที่สุดคือ มีทางวิ่ง (runner) หน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้า 2 อัน ทางเข้า (gate1) หน้าตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้า 6 อัน และทางเข้า (gate2) หน้าตัดสี่เหลี่ยมจัตุรัส 2 อัน โดยพบข้อบกพร่องประเภทการหดตัวในระบบป้อนเติมรูปแบบใหม่ที่ 0.685 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งน้อยกว่าระบบป้อนเติมรูปแบบเดิมถึง 1.220 เปอร์เซ็นต์
References
Campbell, J. (2015). Foundry technology. London: Butterworth.
Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2006). Fluid mechanics fundamentals and applications. Singapore: McGraw hill
Cherdsak, A., & Chanyut, K. (2004). The study of basic rules and principles for designing gate and runner of locking knob in lighting industries using casting process simulation technique. The Conference on Mechanical Engineering. Network of Thailand: ME-NETT.18 (pp. 18-45). Khon Kaen: ME-NETT. https://bit.ly/3UUAa1W (in Thai)
Hebsur, N., & Mangshetty, S. (2014). Casting simulation for sand casting of flywheel. International Journal of Research in Advent Technology, 2(8), 82-86. https://bit.ly/4fvU6Rs
Groover, M. P. (2007). Fundamentals of modern manufacturing. USA: John Wiley and Sons.
Gajbhiye, A. K., Choudhari, C. M., Raut, D. N., Narkhede, B. E., & Bhandarkar, B. M. (2014). Minimization of shrinkage porosity in a sand-casting process by simulation in AUTOCAST-X Software with Experimental Validation by Destructive testing. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER), 4(5), 18-27. https://www.slideshare.net/slideshow/ijmer-45061827/35832830
Jiang, W., & Fan, Z. (2014). Gating system optimization of low-pressure casting A356 aluminum alloy intake manifold based on numerical simulation. China Foundry, 11(2),119-124. https://bit.ly/3yGfgvY
Kantithat, P., Nuttaporn, P., & Sumethinee, H. (2020). Analysis of gating system for anvil casting: A case study (Bachelor’s thesis). King Mongkut’s University of Technology North Bangkok. Bangkok. (in Thai)
Liu, J. X., Liao, R. D., & Zuo, Z. X. (2010). Numerical study on solidification process and shrinkage porosity for engine block casting. Applied Mechanics and Materials, 37-38, 753-757. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.37-38.753
Nimbulkar, S. L., & Dalu, R. S. (2014). Design and optimization of gating and feeding system for casting: A review. In Conference on Advances in Civil and Mechanical Engineering Systems, 23-24 Dec. 2014 (pp. 1-6). Surat, India: Government College of Engineering, Amravati in association with SVNIT
Patpimol, S., Nuttaphong, S., & Phimraphas, N. (2022). A study of flow behavior of AISI 430 stainless steel in invastment casting by analysis program. Defence Technology Acodemic Journal, 3(9), 72-79. (in Thai)
Sankalp, J., Sankalp, V., Jaiswal, S., & Verma, S. (2019). Thermal analysis of casting using ANSYS. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), 7(8), 671-679. https://www.ijraset.com/fileserve.php?FID=24839
Sun, Z., Hu, H., & Chen, X. (2008). Numerical optimization of gating system parameters for a magnesium alloy casting with multiple performance characteristics. Journal of Materials Processing Technology, I99, 256-264. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.08.036
Swatdisan, T., Wongseedakaew, K., & Suwankan, P. (2023). The study of factors in track shoe manufacturing process with cast designer program for investment casting to reduce shrinkage. The Journal of Industrial Technology, 19(3), 32-44. doi: 10.14416/j.ind.tech.2023.12.001 (in Thai)
Thammachote, N. (2562). Foundry engineering. Bangkok: SE-Education Public Company Limited. (in Thai)
Vratny, O., & Herman, A. (2019). Importance of a type of gating system in investment casting technology. Acta Polytechnica, 59(6), 601-610. doi:10.14311/AP.2019.59.0601.
