شبيه سازي اثر پارامتر هاي ريخته گري در ايجاد تنش هاي پسماند در قطعات ريختگي فولادي

Simulation of Casting Parameters on Residual Stress Formation in Steel Casting Parts

هدف اين مقاله بررسي تاثير برخي از پارامتر هاي ريخته گري نظير قيد قالب و قطعه و سرمايش غير همگن بر ميزان تنش و كرنش پسماند ايجاد شده در قطعات ريختگي فولادي مي باشد. به اين منظور يك مدل H شكل انتخاب شده و با استفاده از نرم افزار تجاري المان محدود ABAQUS فرايند سرمايش قطعه درون قالب شبيه سازي شده و حل همزمان حرارت و تنش در قطعه صورت گرفت. قطعات داراي قسمت هاي بهم پيوسته با پيچيدگي هاي هندسي به دليل وجود قيد هايي از طرف قطعه و قالب كه از انقباض قطعه ممانعت مي كنند پتانسيل زيادي در تشديد تنش پسماند دارند. اجزاي سيستم راهگاهي و هر عامل ديگري كه از انقباض قطعه ممانعت كند موجب ايجاد تنش پسماند بوده و بايستي در شبيه سازي لحاظ گردد. اگر افزايش سرعت سرد شدن همراه با قيود مكانيكي اعمالي از جانب قالب باشد سبب افزايش تنش پسماند بوده و در غير اينصورت نمي تواند تنش پسماند را به مقدار قابل توجهي افزايش دهد. جهت اعتبار دهي به نتايج شبيه سازي از روش سوراخكاري و كرنش سنج براي اندازه گيري تنش هاي پسماند در قطعات ريخته شده استفاده گرديد. نتايج تجربي و شبيه سازي از انطباق خوبي برخوردار بودند.

In this article the effects of some casting parameters on residual stress and strain in steel casting parts have been studied. An H shape model has been chosen in order to investigate effects of casting parameters such as mold and cast constraints and inhomogeneous cooling on residual stress formation during casting in sand mold. These aforementioned factors have been simulated and studied in this research. Cooling of casting parts in sand mold and coupled thermo mechanical analysis has been simulated with the help of commercial finite element package ABAQUS. The results of this study show that, the complex samples with different section area, because of mold constraints and different cooling rate have great potential for residual stress formation in casting process. Moreover mold, riser, gating system and any other factor that resist against contraction, intensify residual stress and should be considered in simulation. If increasing in cooling rate accompany with mold restriction this could intensify residual stress. Hole drilling method was used to verify the simulation results. Simulation results and experimental data were in good agreement.