การวิเคราะห์ข้อบกพร่องงานหล่อทรายจากการจำลองสถานการณ์ การถ่ายเทความร้อนด้วยโปรแกรม Cast Designer
คำสำคัญ:
งานหล่อทราย, จำลองพฤติกรรมความร้อน, โพรงหดตัว, รูล้นบทคัดย่อ
ในกระบวนการหล่อ ปัญหาหนึ่งที่พบบ่อย คือ การเกิดโพรงหดตัวภายในชิ้นงานหล่อ ซึ่งมีสาเหตุมาจากการกระจายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอในชิ้นงาน ทำให้เกิดบางบริเวณมีการสะสมความร้อนมากกว่าบริเวณอื่น ๆ เมื่อความร้อนถูกสะสมจนถึงจุดสูงสุด บริเวณดังกล่าวจะหดตัวลงอย่างรวดเร็ว ในงานวิจัยนี้จะวิเคราะห์ชิ้นงานหล่อทรายชิ้นงานกระสวนชิ้นเดียวหน้าผ่าราบมีไส้แบบในตัวไม่มีรูล้น โดยการออกแบบรูล้นเพื่อแก้ไขปัญหาเป็นลักษณะทรงกระบอกกลวงขนาด 8 มิลลิเมตร และ 15 มิลลิเมตร แต่การแก้ไขปัญหานั้นไม่เป็นผลสำเร็จ ทางผู้วิจัยจึงได้นำซอฟท์แวร์ Cast Designer มาใช้ในการวิเคราะห์พฤติกรรมการไหลของความร้อนภายในชิ้นงานหล่อทรายชิ้นงานกระสวนชิ้นเดียวหน้าผ่าราบมีไส้แบบในตัวแบบไม่มีรูล้น โดยใช้วัสดุเป็นอลูมิเนียมผสม A110 โดยใช้โปรแกรมจะคำนวณและแสดงผลการกระจายของความร้อนในรูปแบบจำลองสามมิติ เพื่อระบุได้ว่าบริเวณใดของชิ้นงานมีการสะสมความร้อนสูงที่สุด โดยจากการวิจัยพบว่า การออกแบบรูล้นในตำแหน่งที่มีการสะสมของความร้อนสูงที่สุดจะช่วยลดปริมาณการเกิดโพรงหดตัวของชิ้นงานลงได้เหลือเพียง 0.16 เปอร์เซ็นเท่านั้น
References
Anna Gowsalya, L., & E. Afshan, M. (2021). Heat Transfer Studies on Solidification of Casting Process. London: IntechOpen Limited.
Atchimarangsi, S. (2008). Reduction of shrinkage defects in cast components for truck frames (Master’s thesis). King Mongkut's University of Technology Thonburi. Bangkok. (in Thai)
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://api.semanticscholar.org/CorpusID:197645910
Gunasegarama, D. (2009). Identification of critical factors affecting shrinkage porosity in permanent mold casting using numerical simulations based on design of experiments. Journal of Materials Processing Technology, 209(3), 1209–1219. doi:10.1016/j.jmatprotec.2008.03.044
Jalouli, Z., Caillaud, A., Artozoul, J., Ammar, A., & El-Abidi, A., (2021). Modelling of shrinkage formation in casting by the phase field method. International Journal of Material Forming, 14(5), 885-899. doi: 10.1007/s12289-020-01602-8
Jarosz, R., Kiełbus, A., & Gryc, A. (2018). Application of computer simulation in EV31A magnesium alloy casting process using MAGMASoft software. Preprints, 2018, 2018040108. https://doi.org/10.20944/preprints201804.0108.v1
Loankosonchai, S. (2001). Design of gating and riser system for aluminium casting (Master’s thesis). King Mongkut's University of Technology Thonburi. Bangkok (in Thai)
Mahomed, N. (2020). Shrinkage porosity in steel sand castings: Formation, classification and inspection. London: IntechOpen Limited.
Muthuraman, V., Arunkumar, S., & Baskarlal, V. P. M. (2017). Modelling and simulation analysis of metal castings. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12(6), 1877-1879. https://bit.ly/3YYCqs4
ParthLakum, Gondaliya, R. D., & Chauhan, H. N. (2016). Shrinkage porosity & temperature distribution analysis of air cooled cylinder liner block of Grey cast iron –ASTM class 35. International Journal of Advance Research and Innovative Ideas in Education, 2(3), 596-557. https://bit.ly/3AM7bap
Rathod, H., Jay K. Dhulia, J. K., & Maniar, N. P. (2017). Prediction of shrinkage porosity defect in sand casting process of LM25. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 225(1), 012237. doi:10.1088/1757-899X/225/1/012237
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
Santhi, S., Sakri, S. B., Hanumantha Rao, D., & Sundarrajan, S. (2012). Estimation of shrinkage porosity of a cast aluminium alloy. I-manager’s Journal on Mechanical Engineering, 2(2), 19-25. https://doi.org/10.26634/jme.2.2.1567
Tavakoli, R. (2014). On the prediction of shrinkage defects by thermal criterion functions. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 74, 569–579. https://doi.org/10.1007/s00170-014-5995-0
Watthanabupa, S. (2020). Design of gating systems in aluminium casting for sand mold (Bachelor’s thesis). King Mongkut’s University of Technology North. Bangkok. (in Thai)
