شبیه‌سازی فرایند انجماد ریخته‌گری ثقلی در قالب فلزی به وسیله کامپیوتر و بررسی نقش انتقال حرارت در فصل مشترک فلز و قالب از طریق محاسبه فاصله هوایی به روش الکتریکی خازنی
درکارپژوهشی گذشته ، شبیه‌سازی انجماد یوتکتیک آلومینیم - سیلیسیم با استفاده از مدل ریاضی پیشنهادی و در نظر گرفته شرایط مرزی خاص در قالب ماسه‌ای به طور اطمینان بخشی صورت گرفت . (1) در جریان پژوهش حاضر روش تازه‌ای جهت اندازه‌گیری فاصله هوایی بین فلز و قالب فلزی به همراه مدل جدید ریاضی براساس معیارهای الکتریکی با استفاده از روش ریاضی تفاضل محدود مورد استفاده قرار گرفته‌است . همچنین فرایند تشکیل فاصله هوایی در فصل مشترک قطعه و قالب و مکانیزم انتقال حرارت از طریق این فاصله در قالب فلزی مورد مطالعه قرار گرفته و فاصله هوایی به دو روش مکانیکی و الکتریکی اندازه‌گیری شده‌است . هدف اصلی از اندازه‌گیری فاصله هوایی به دو روش فوق ، مطابقت دادن نتایج حاصله از آزمایشات تجربی با مدلهای ریاضی تهیه شده برای شبیه‌سازی کامپیوتری فرایند انجماد و شبیه‌سازی دقتهای ابعادی قطعات بوده است . برای دستیابی به اهداف فوق ، مطالعه رژیم حرارتی موجود در قطعه و قالب در حین انجماد و مراحل پس از آن نیز مدنظر قرار گرفته و منحنیهای درجه حرارت - زمان در نقاط مختلف قطعه و قالب و فصل مشترک بین آنها رسم شده است . علاوه براین به کمک این منحنیهاتوزیع حرارتی موجود در قطعه و قالب به دست آورده شده و تغییرات ضریب انتقال حرارت فصل مشترک , c` با زمان نیز محاسبه شده است . برای محاسبه فاصله هوایی از طریق مکانیکی به اندازه‌گیری جابجایی قطعه و قالب در صورت وجود و یا عدم وجود پوشش پرداخته شده و در روش الکتریکی با فرض نمودن سطوح قطعه و قالب به عنوان جوشنهای خازن و استفاده از یک خازن متر در یک مدارالکتریکی ، ظرفیت خازنی حاصل از فاصله هوایی محاسبه شده است . در تحقیقات حاضر روابط عمومی ریاضی برای محاسبه فاصله هوایی به کمک ظرفیت خازنی به دست آورده شده و پارامترهای ناشی از وجود پوشش بر روی قالب وارد محاسبات شده است . از طرف دیگر تاثیر تغییرات درجه حرارت و فرکانس بر ظرفیت خازنی و فرمول‌بندیهای مربوط به آن مدنظر قرار گرفته است . استفاده از روش خازنی اندازه‌گیری دقیق مقاومت تماسی , ontact resistance` را میسر نموده و تخمین مناسبی برای زمان شروع تشکیل فاصله هوایی ارائه می‌نماید. این روش به عنوان یک ابزار تحقیقاتی مناسب در کنار سیستم کامپیوتری مراکز صنعتی و پژوهشی قابل استفاده بوده و مقایسه سریع و آسان نتایج حاصله از شبیه‌سازی انجمناد و دقتهای ابعادی قطعات با آزمایشات تجربی را میسر می‌سازد . دراین تحقیقات مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی کامپیوتری با آزمایشات تجربی نشان دهنده مطابقت و نزدیکی مناسبی بوده‌است .
بررسی سطوح مختلف قالب فلزی بر زمان انجماد : آلیاژ Al-12 Si, / مهرداد عضوامینیان؛ به راهنمایی: جلال حجازی
با توجه به اثر فصل مشترک در سرعت انجماد و نحوه سرد شدن مذاب ، همچنین وجود مقاومتی در فصل مشترک (فاصله هوایی)، می‌توان فصل مشترک قالب - فلز را یکی از مهمترین موانع در سر راه شار حرارتی و خروج حرارت از قطعه به قالب محسوب کرد. بنابراین، بررسی اثر فاصله هوایی بر نرخ انتقال حرارت و تحت تاثیر قرار گرفتن فرآیند انجماد و سرد شدن قطعه پس از آن، یکی از ضروری‌ترین اصلها در محاسبات زمان انجماد به شمار می‌آید، زیرا بدون در نظر گرفتن پارامترهایی نظیر فاصله هوایی، شکل قطعه، .... محاسبات دور از واقعیت می‌باشند. این پژوهش ، سطوح مختلف یک قالب فلزی را از نظر سرعت انجماد و شار حرارتی بررسی کرده و اثر فاصله هوایی و پهنای آن را در سطوح مختلف بر زمان انجمادشان داده است . با تعبیه چندین ترموکوپل در نقاط مختلف قالب و قطعه و کمک گرفتن از یک پتانسیومتر و کامپیوتر (30486-DX2) پروفیل‌های حرارتی نقاط مختلف قالب و قطعه بدست آمد و با توجه به این اطلاعات ، ضرایب انتقال حرارت و ضخامت فاصله هوایی در سطوح مختلف محاسبه گردید و نتیجتا" روابطی نیز برای زمان انجماد در سطح‌های مختلف ارائه شد. نتایج به دست آمده از این پژوهش تاکید می‌کند که فاصله هوایی به عنوان سدی در برابر سرعت انتقال حرارت عمل کرده و با افزایش آن، شار حرارتی نیز کاهش می‌یابد. همچنین سطح تحتانی به دلیل فشار ناشی از وزن مذاب فاقد فاصله هوایی می‌باشد. از نتایج چنین بر می‌آید که غیر از فاصله هوایی، فاکتور شکل نیز عامل مهمی در کنترل شار حرارتی و سرعت انتقال حرارت محسوب می‌شود
روغن قالب Release Agent COM - 3
روغن قالب COM - 3 با استفاده از ترکیبى از روغنهاى مخصوص و مواد شیمیایى ساخته شده بطوریکه محلول در آب بوده و خواص برترى نسبت به روغنهاى قالب معمولى دارد.
این روغن در واکنش با مواد شیمیایى موجود در بتن یک لایه نازک دافع آب در سطح قالب تشکیل داده و ضمن آنکه جدا ساختن قالب را از بتن آسان مى نماید از قالبهاى چوبى و فلزى محافظت نیز به عمل مى آورد.
موارد مصرف :
علاوه بر جلوگیرى از چسبیدن بتن به قالب ، روغن قالب COM - 3 امکان خروج هواى بتن را در هنگام ویبره کردن به وجود آورده و به این خاطر ازتشکیل حفره هاى حبابى شکل (پدیده bubbling ) بر روى سطح بتن جلوگیرى بعمل مى آورد.
مزایا:
سطح کار تمام شده کاملا صاف و بدون حفره، قابل استفاده با هر نوع قالب فلزى، چوبى، پلاستیکى، کاهش هزینه تمیز کارى مجدد قالبها، بجا نگذاشتن اثر بر روى بتن ، سطح پوشش بسیار بیشتر از روغنهاى قالب معمولى ، حفاظت از قالبهاى چوبى و جلوگیرى از زنگ زدگى قالبهاى فلزى .
روش و میزان مصرف:
نسبت به غلظت مورد نیاز دو الى پنج لیتر آب به هر لیتر روغن قالب COM - 3 اضافه نموده و خوب هم بزنید تا مخلوط یکنواختى بدست آید. سپس این مخلوط را به وسیله برس یا پیستوله بر روى قالب بکشید. فقط یک لایه نازک کافى بوده و استفاده بیشتر غیر اقتصادى و غیر ضروى مى باشد.
هر لیتر روغن قالب COM - 3 حداقل 20 الى 40 متر مربع قالب را بسته به نوع آن با روش پا ششى پوشش مى دهد. براى قالبهاى استفاده شده قبلا سطح آن را کاملا تمیز نمائید.
توجه: اگر از قالبهاى چوبى براى اولین بار استفاده مى نمائید دو لایه روغن توصیه مى شود.
مشخصات فنى :
حالت فیزیکى : مایع
رنگ : قهوه اى
وزن مخصوص : 0/9gr/cm³
یون کلر : ندارد
زمان مصرف و نحوه نگهدارى : حداقل یک سال در محل سر پوشیده
بسته بندى : در گالنهاى پلاستیکى 20 لیترى و بشکه هاى 220 لیترى
سازه از لحاظ مهندسی :
علمی که مربوط به طراحی و ساختمان ساختارهای مقاوم در برابر نیروها یا جابجاییهای طبیعی بدون خطر ریزش، از دست دادن کارائی و کارکرد می باشد.