In this paper, we present the results of experimental tests and numerical calculations for parts of foundry mold devices made by selective laser melting (SLM). The main aim of this research was to compare the heat conduction efficiency of the conformal and the traditional channel arrangement. The infusion spreader with a conformal channel arrangement and the test material were made with an M2 Concept Laser Cusing machine using 1.2709 steel powder. Temperature changes in the spreaders were compared between conventional and conformal cooling channels using finite element method (FEM) calculations. The position of the so-called “thermal equilibrium isotherm” was determined for both sprue spreaders, which separate the area of the mold with a constant temperature from the zone of cyclic temperature changes. The components of the sprue spreaders in a stress state caused by temperature changes during the operation of the pressure machine were determined using the FEM model. It was found that the cooling system shortened the time of solidification and cooling of the alloy. Based on the analysis of the strength test results and the fracture surface of the samples, the relationship between heat treatment parameters and the strength, hardness, and elongation of the tested material was determined. The sprue spreaders were installed under a pressure machine and tested under production conditions. The use of a sprue spreader with a conformal cooling system shortened the time of a single cycle of the casting machine compared to the conventional solution.
The article presents the analysis of properties of the high-strength AlZnMgCu (abbr AlZn) aluminium alloy and estimates possibilities of its application for responsible structures with reduced weight as an alternative to iron alloy castings. The aim of the conducted studies was to develop and select the best heat treatment regime for a 7xx casting alloy based on high-strength materials for plastic working from the 7xxx series. For analysis, wrought AlZnMgCu alloy (7075) was selected. Its potential of the estimated as-cast mechanical properties indicates a broad spectrum of possible applications for automotive parts and in the armaments industry. The resulting tensile and fatigue properties support the thesis adopted, while the design works further confirm these assumptions.
Rapid development of the methods of additive manufacturing (AM) introduces a number of changes to the design of foundry equipment. AM methods are of particular importance in the development of technology to make small lots of castings or single cast items of complex shapes, such as skeleton castings manufactured also by means of other technologies [1]. AM methods create the possibility of making single-use moulds, cores and wax patterns, as well as patterns made from plastics for repeated use. The development of AM techniques gives theoretically unlimited possibilities in the choice of the designed casting configurations. This fact can be used during the analysis of casting mechanical properties based on the methods of topology optimisation [2], [3], [17], when the said optimisation carried out at the initial stage of design "matches" the shape of parts to the field of stresses or displacements caused by external load and fixing mode. The article discusses the possibilities and advantages that result from combining the new methods of shaping the casting endurance with AM technologies.Keywords: Additive Manufacturing, Skeleton castings, Topology Optimization W artykule zaprezentowano możliwości integracji nowoczesnych technologii wykonania oprzyrządowania odlewniczego oraz metod optymalizacji konstrukcji. Systemy przyrostowego wytwarzania (ang. additiv manufacturing, AM) pozwalają na projektowanie bardzo złożonych kształtów konstrukcji, spełniających w znacznie większym stopniu, niż inne metody technologiczne, kryteria kształtowania wytrzymałościowego. Niektóre z szerokiej gamy metod AM, omówione w niniejszym artykule, są szczególnie przydatne w wytwarzaniu form i rdzeni ceramicznych oraz metalowych części oprzyrządowania odlewniczego. Omówiono zastosowanie metod optymalizacji topologicznej w kształtowaniu konstrukcji we wczesnej fazie projektowania, szczególnie w tym przypadku, gdy określone są jedynie założenia dotyczące funkcjonowania podparć i sił działających na obiekt. Przykłady optymalizacji wykonano w oparciu o własny algorytm obliczeniowy, który umożliwia przemieszczanie i eliminowanie masy wewnątrz obszaru projektowego, tak aby przy określonych warunkach brzegowych i sposobie obciąże-nia, otrzymać najbardziej korzystny stosunek wytrzymałości do masy odlewu. Z reguły w wyniku zastosowania powyższego algorytmu powstają konstrukcje o złożonym kształcie -przestrzenne ramy lub kratownice oraz powierzchnie nie dające się opisać za pomocą prostych jednostek geometrycznych, dla których wykonania właściwe jest stosowanie przyrostowych metod wytwarzania oprzyrządowania odlewniczego.
The study describes the investigations of fatigue life carried out on selected grades of the G20Mn5 cast steel by two methods, i.e. the standard low-cycle fatigue test (LCF test) and modified low-cycle fatigue test (MLCF). The aim of these investigations was to verify the reliability of tests conducted by the novel method of MLCF [1,2,3]. Table 1 shows the results of mechanical tests carried out in accordance with the MLCF methodology on the G20Mn5 cast steel, while Figures 1a-b and 2 show the selected σ = f (ε) curves. Similar studies were carried out for the Mn-Ni cast steel [4].Low-cycle fatigue tests (LCF) were carried out on an MTS 810 testing machine with control of force exerted on specimens whose dimensions were specified in [2].Keywords: fatigue life, cast steel, variable loads W prezentowanej pracy przeprowadzono dla wybranego staliwa G20Mn5 badania trwałości zmęczeniowej dwiema metodami, zarówno zgodnie z procedurą LCF (klasyczna, niskocyklowa próba zmęczeniowa), jak i MLCF (zmodyfikowana niskocyklowa próba zmęczeniowa). Badania te miały służyć weryfikacji wiarygodności badań zgodnie z nowatorską metodą MLCF [1,2,3].W tablicy 1 przedstawiono wyniki badań wytrzymałościowych wykonanych zgodnie z metodyką MLCF staliwa w gatunku G20Mn5, a na rysunkach 1a-b i 2, wybrane wykresy σ = f(ε). Podobne badania przeprowadzono dla staliwa Mn-Ni [4].Badania zmęczeniowe w zakresie małej liczby cykli LCF, to zrealizowano na maszynie wytrzymałościowej MTS 810, przy sterowaniu siłą na próbkach o wymiarach przedstawionych w pracy [2].
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.