In this study, we develop the lower pressure die casting with rheo-forming process of A356 aluminum alloy and vacuum system which can control the crystal size and obtain the high strengthened-light material. Using this process, we fabricate the thin plate for bipolar plate through the low pressure die casting with electromagnetic stirring and vacuum-evacuation which can control the crystal grain by electromagnetic stirring. Thin plate ($110mm{\times}130mm{\times}1mm$) is fabricated by this process. The average Vickers hardness of thin plate is about 77 HV.
Die casting is "a process in which molten metal is injected at high velocity and pressure into a mold(die) cavity". Casting with smooth surfaces, high dimensional precision, complicated shapes, and reduced weight can be obtained using this process. But this process is susceptible to casting defects such as porosities, scattered chilled layers, hard spots, etc. For preventing casting defects, we developed "low-velocity high pressure die casting technology", "squeeze die casting technology", "heat insulating sleeve lubricant technology", and "direct pouring technology". The "direct pouring technology" is useful for producing molten metal without oxide contamination. It consists of a pumping system which supplies pure molten metal to the die casting machine. By using this technology, we have successfully reduced oxide contamination in castings to 1/20 of that of our previous castings.
The horizontal cold chamber pressure die casting produces a variety of net shape, complicate-geometry castings with desired mechanical properties. dimensional tolerance, and surface finish. However, top quality castings can be achieved only when optimal performance of thecold chamber (shot sleeve )and plunger is maintained druing the molten metla injection phase of the process. Unforturately, inreality , shot sleeves deteriorate fast and sometimes fail catastrophically due to incorrect design. These early and unexpected failures of shot sleeves cost die casters money and productiivity. To prevent promature failures of shoe sleeves major faulure mechanisms were investigated. with the aid of analyticla solutions robust design criteria for shot sleeves have been developed. The data directly obtained from failed shot sleeves in the die casting industry for automotive parts, support a strong correlation between design and filures. by applying these design criterial we expected premature faulures of shot sleeves can be avoided in die casting industry.
In recent years, Magnesium (Mg) and its alloys have become a center of special interest in the automotive industry. Due to their high specific mechanical properties, they offer a significant weight saving potential in modem vehicle constructions. Most Mg alloys show very good machinability and processability, and even the most complicated die casting parts can be easily produced. The die casting process is a fast production method capable of a high degree of automation for which certain Mg alloys are ideally suited. Although Mg alloys are fulfilling the demands for low specific weight materials with excellent machining and casting abilities, they are still not used in die casting process to the same extent as the competing material aluminium. One of the reasons is that effects of various forming variables for die casting process is not closely examined from the viewpoint of die design. In this study, step die and flowability tests for AM60 were performed by die casting process according to various combination of casting pressure and plunger velocity. Microstructure and Victors hardness tests were examined and performed for each specimen to verify effects of forming conditions.
This study aims to investigate the formability of bipolar plates for fuel cell fabricated by vacuum die casting of ALDC 6. Cavity shape of mold is thin walled plate (size: $200mm{\times}200mm{\times}0.8mm$) with a serpentine channel (active area: $50mm{\times}50mm$). Before bipolar plate was made by HPDC, computational filling behavior and solidification was performed by MAGMA soft. The final mold design for location and direction of channel was determined by computational simulation. Also, according to injection speed conditions, simulation result was compared to actual die casting experimental result. When vacuum pressure, injection speed of low and high region is 350 mbar, 0.3 m/s and 2.5 m/s respectively, products had few casting defects. On the other hand, at the same as injection speed, without vacuum pressure, products had many casting defects between end of the channel and overflow.
A multi-purpose code MAGMA was employed for mold design and process control in producing Al wheel by lowpressure die casting. Three-dimensional solid modeling was followed by mesh generation of casting and molds(top, bottom and side). The simulation of stability of casting cycle time, mold filling simulation with pressure variation from P1 to P2, solidification simulation by solidification time and feeding criteria, and temperature distribution of molds during processes were studied in this research. The thermal stability of molds was attained after 5 cycles when molds were preheated at $400^{\circ}C$. The pressure increase from P1 to P2 for mold filling was evaluated as slightly higher, and 6 seconds were taken for the mold filling. The cycle time was believed to be designed properly judged from the solidification time of casting and open/close time of molds.
This paper focuses on a rheo-forming of am part fabricated by electromagnetic stirring system (EMS). This forming process take place under high pressure of high pressure die casting and thin walled casting is possible. Furthermore, the productivity is better than low pressure die casting because of shorter cycle time. The advantages of rheo-forming are performed in the semi solid state with laminar flow and the gas content is low, which makes welding possible. Therefore this research applies for arm part with EMS and has investigated the mechanical properties after T6 and T5 heat-treatment.
This paper focuses on an rheo-forming of arm part fabricated by electromagnetic stirring system (EMS). This forming process take place under high pressure of high pressure die casting and thin walled casting is possible. Also the productivity is better than low pressure die casting because of shorter cycle time. The advantages of rheo-forming are performed in the semi solid state with laminar flow and the gas content is low, which makes welding possible. Therefore this research applies for arm part with EMS and has investigated the mechanical propriety after T6 and T5 heat-treatment.
Low pressure die casting and flow forming have been successfully used to produce sound road wheels from magnesium alloy AM80. In the current study, high speed compression testing was initially conducted to simulate the flow forming of a Mg wheel. Subsequently the flow forming was simulated with "Forge$^{TM}$", an FEM software package. On the basis of flow forming simulations, the flow forming of the Mg wheel was performed under different conditions. For the flow forming experiments, the preform castings were made by low pressure die casting from AM80, a commercial magnesium alloy. In flow forming of the magnesium preform wheel, the flow forming of the Mg wheel was successfully accomplished when the feed rate was less than half that for the forming of an aluminum road wheel. The reduction in feed rate was 52%. Finally, a comparison with the flow forming simulations was made.
In this paper, we present the results of our studies on optimal die design towards development of a vacuum die casting process to fabricate fuel cell bipolar plate with micro-channel array. Cavity and overflow shape is designed by computational filling analysis of MAGMA soft. Optimal die design consists of seven overflows at the end of cavity and three overflows at each side wall of cavity. The molten metal that passed the gate and reached the side wall flowed into the side overflow, no turbulent flow occurred, and the filling behavior and velocity distribution were uniform. In addition, partially solidified molten metal passing through the channel was perfectly eliminated by overflow without back-flow. When vacuum pressure, injection speed of low and high region was 300 mbar, 0.3 m/s and 2.5 m/s respectively with Silafont 36 die casting alloy, sound sample without casting defects was obtained. The experimental results are nearly consistent with simulation results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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