It is known that the analysis of thermal stresses is substantially important in optimal design of casting mould. In this paper unsteady state thermal stresses generated in ingot and mould during the solidification process are analyzed by the two dimensional thermal elasto-plastic analysis. Distribution of temperature and stress of the mould is calculated using the finite element method and compared with experimental result. The significant results obtained in this study are as follows. At the early stage of the casting process, abrupt temperature change was shown in the vicinity of the inner surface of the mould. The largest temperature gradient is occurred at the corner of the mould. In the thermal stress analysis, compressible stress occurred in the inside wall of the mould where as tensile stress on outside wall. Smaller thermal stress is observed at the rounded corner. It is also observed that the shown is influenced by the thickness of the wall. A fairly good coincidence is found between analytical and experimental results, showing that the proposed analytical methodology is reliable.
Shell sand is widely used to make a complex shape castings due to its good collapsibility. When molten metal is poured into the mold, various gases are generated by the thermal decomposition of binder in the shell core. Casting defects such as blow hole and blister come from these gases. If it is possible to predict the evolution of gas quantitatively, it may provide effective solutions for minimizing the casting defects. To examine the gas evolution by shell core quantitatively, casting experiment and calculation were carried out. Gas pressure and gas volume evolved by shell core were measured in the experiment, and temperature distribution in the shell core was obtained by heat transfer analysis. From the result above, prediction on the gas volume evolved during pouring was tried. As forming pressure of the shell core increased and forming temperature decreased, the gas evolution increased. There was a close relationship between the calculated gas volume evolved and the measured one.
Various grain refining alloying elements such as Sr, TiB, and Ca were added to AZ91D and their effects on the mechanical properties and mold filling ability were investigated. The average grain sizes of those alloys were significantly reduced by the small amounts of the alloying elements. Ca addition was the most remarkably effective in reducing the grain size, however it was found to deteriorate the mold filling ability and tensile properties. TiB addition was observed to be the most efficient for both grain refinement and mold filling.
Effects of Si and Ni addition on the microstructure and mechanical properties of the Cu-12wt.%Al-5wt.%Fe-1wt.%Mn alloy have been investigated experimentally. Microstructure of the as-cast specimen is found to be refined markedly by additions of Ni and Si. By the addition of Ni, volume fraction of the ${\kappa}$ phase is increased, but volume fraction of the ${\gamma}$ phase is decreased. Hardness is increased with the addition of Ni, due to increasing of ${\kappa}$ phase which is harder than ${\gamma}$ phase. However, Charpy impact value is not significally decreased possibly due to the formation of isolate ${\kappa}$ phase.
There are two types of vacuum die casting, one is known as the chill block method, and the other is the valve block method. Efficiency of the valve block method is better than the chill block method. However purchasing and maintaining cost of the former one is very high, the latter method is popular in many small and medium die casting shops. Simple evacuation system using chill vent was prepared to investigate the effect of the air pressure, hose length and chill vent type on the pressure change in die cavity in this study. The rate of evacuation was influenced by the evacuation method, chill vent condition and hose length. Evacuation time became longer and vacuum level lower when evacuating cavity via chill vent. It took a longer time to evacuate the cavity when a longer hose was used. Vacuum level in the cavity also decreased with increase in hose length.
Kim, Young-Chan;Cho, Se-Weon;Cho, Jae-Ik;Jeong, Chang-Yeol;Kang, Chang-Seog
Journal of Korea Foundry Society
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v.28
no.4
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pp.190-194
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2008
Thin-walled die casting of aluminum notebook computer housing with less than 1mm thickness was investigated by using computational solidification simulation and actual casting experiment. Three different types of gate design, finger, tangential and split type, were used and the results showed that sound thin-walled die casting was possible with tangential and split type gating design because those gates allowed aluminum melt flowed into the thin-wall cavity uniformly and split type gating system was preferable gating design than tangential type at the point of view of soundness of casting and distortion generated after solidification. Also, solidification simulation agreed well with the actual die-casting and the casting showed no casting defect and distortion.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.8
s.185
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pp.203-210
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2006
This paper focuses on the development of RT technology suitable for manufacturing a small quantity of metal prototype of a precise part from an RP master. Dimensional accuracy and surface roughness are evaluated from Thermojet part of a 3D printer, and effective post-processing method is introduced. Investment casting is done using a prototype built from 3D printer as a wax pattern. Ceramic shell investment casting technique is developed to build a prototype with materials mostly wanted. Also, experimental result shows this research is very useful in manufacturing of a small quantity of functional part or a test part of a specific material.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.5
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pp.36-41
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2015
In this paper, research on the mold design of motor housing produced by the HPDC process was conducted using computer simulations and experiments. Recently, automobile parts have been required to be light and have high strength. The die casting process was used to manufacture automotive motor housings. In the die casting process, the control of casting defects is very important. However, it has usually depended on the experience of the foundry engineer. For the analysis of the manufacturing process of motor housing, the finite element method is applied. Through the simulations using commercial software, the filling pattern and product defects could be confirmed. The analysis results obtained from the filling behavior of the casting process agreed with the experimental results. The computer simulation results of filling behavior were reflected in the optimal mold design of motor housing.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.405-408
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2003
Generally, the life of casting mold is limited by fatigue fracture or dimensional inaccuracy originated from wear in high temperature. Although recent research of metallic materials in high temperature fatigue have been much accomplished, many studies on brittle material as a die steel in high temperature fatigue does not have been reported. Especially, the study on the fatigue behavior over the transformation temperature is not studied sufficiently because of its difficult analysis and experiment. Therefore, reliable results of brittle material in high temperature fatigue behavior are needed. In this paper, stress-strain curves and stress-life curves in die STD61 steel are carefully examined between room temperature and 90$0^{\circ}C$, as the basic experimental data are used to predict from fatigue life of casting mold.
Functional metal prototypes are often required in numerous industrial applications. These components are typically needed in the early stage of a project to determine form, fit and function. Recent R/P(Rapid Prototyping) part are made of soft materials such as plastics, wax, paper, these master models cannot be employed durable test in real harsh working environment. Parts by direct metal rapid tooling method, such as laser sintering, by now are hard to get net shape, pores of the green parts of powder casting method must be infiltrated to get proper strength as tool, and new type of 3D direct tooling system combining fabrication welding arc and cutting process is reported. But a system which can build directly 3D parts of high performance functional material as metal park would get long period of system development, massive investment and other serious obstacles, such as patent. In this paper, through the rapid tooling process as silicon rubber molding using R/P master model, and fabricate wax pattern in that silicon rubber mold using vacuum casting method, then we translated the wax patterns to numerous metal tool prototypes by new investment casting process combined conventional investment casting with rapid prototyping & rapid tooling process. With this wax-injection-mold-free investment casting, we developed new investment casting process of fabricating numerous functional metal prototypes from one master model, combined 3-D CAD, R/P and conventional investment casting and tried to expect net shape measuring total dimension shrinkage from R/P pare to metal part.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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