Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Mohammad Mashayekhi
محمدرضا فروزان (استاد راهنما) محمد مشایخی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Masoud Shirani
مسعود شیرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Estimation of the mould thermal fatigue life in horizontal centrifugal casting of cast iron pipes
Continued developments in the casting techniques in the first half of the 20th, caused the invention of horizontal centrifugal casting method to produce pipes which is gradually replaced instead of sand casting method. Ductile iron pipes which were casted y same method in the De’lavuad machine, were being used as the standard pipes in modern drinking water and wastewater networks for years. The main goal of this dissertation is thermal and mechanical simulation of horizontal centrifugal casting to produce ductile iron pipe by using finite element method and finally thermal fatigue life estimation molds use in casting machines. The process is simulated in ANSYS commercial software developing related ANSYS codes (macros). In this research a numerical axisymmetric model of the pipe and mold is proposed, and history of the thermal distribution in cast and mold during solidification and thermal cycle of casting is obtained. In the simulation, initial and boundary conditions proportional to practical conditions and thermophysical properties of material which are function of temperature, are also considered. The comparison to results of the thermal simulation show good agreement with the experimental results conducted in this study and numerical results by the numerical results found in the literature. Then, the mold temperature distribution used as input data for the mechanical analysis and with regard to the mechanical properties of the mold which are function of temperature and the mechanical constraints imposed, the stress and strain generated in the cycles may be obtained. Results of the mechanical simulation show good agreement with the experimental results conducted in this study and numerical results by the numerical results found in the literature. Finally, estimated mold life with putting sustainable cycle of stress and strain values ?? ??in formulas such as Morrow or Manson – Halfrd and are compared with experimental results. The results of simulation have shown that, the maximum temperature on the mold critical point have a significant effect on the increase or decrease in the mold life. Key Words Horizontal centrifugal casting, Heat transfer, Mechanical simulation, Thermal fatigue life, FE Analysis
پیشرفت‌های مداوم در روش‌های ریخته‌گری در نیمه نخست قرن بیستم باعث ابداع روش ریخته‌گری گریز از مرکز افقی برای تولید لوله گردید که به مرور جایگزین روش ریخته‌گری در ماسه شد. لوله‌های چدن نشکن که سال‌هاست در شبکه‌های مدرن آب آشامیدنی و فاضلاب به عنوان لوله‌ی‌ استاندارد مورد استفاده قرار می‌گیرد، توسط همین روش در ماشین‌های لوله‌ریزی موسوم به ماشین دی‌لاوود ریخته‌گری می‌شوند. هدف این پروژه استفاده از روش اجزا محدود برای شبیه‌سازی حرارتی و مکانیکی فرآیند ریخته‌گری گریز از مرکز افقی لوله‌های چدن نشکن و در نهایت تخمین عمر خستگی حرارتی قالب‌های مورد استفاده در ماشین‌های لوله‌ریزی می‌باشد. در شبیه‌سازی انجام شده از کد (ماکرو) تهیه شده در نرم‌افزار ANSYS استفاده شده و با ارائه یک مدل عددی تقارن‌محوری شامل لوله و قالب، تاریخچه‌ی توزیع دما در لوله و قالب طی فرآیند انجماد مذاب و سیکل‌های دمایی مختلف لوله‌ریزی بدست آمده است. در این تحلیل، شرایط مرزی و اولیه‌ی‌ متناسب با شرایط عملی و همچنین تابعیت خواص ترموفیزیکی مواد با دما در نظر‌‌گرفته‌ شده است. نتایج حل حرارتی فرآیند ریخته‌گری با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و تحلیل‌های عددی ارائه شده توسط محققان دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان می‌دهد. در ادامه، توزیع دمای قالب به عنوان ورودی برای تحلیل مکانیکی، مورد استفاده قرار گرفته و با در نظر گرفتن تابعیت خواص مکانیکی قالب با دما و اعمال قید مکانیکی لازم، تنش و کرنش ایجاد شده در قالب طی سیکل‌های مورد نظر، بدست می‌آید. نتایج حاصل از شبیه‌سازی مکانیکی با نتایج آزمایشگاهی و تحلیل‌های عددی اراَیه شده توسط محققان دیگر نیز مقایسه شده که تطابق خوبی دیده می‌شود. در پایان با قرار دادن مقادیر تنش و کرنش سیکل پایدار در فرمول‌های مربوطه همچون مارو یا مانسون-هالفرد، عمر قالب تخمین زده ‌شده و با نتایج تجربی مقایسه می‌شود. شبیه‌سازی انجام گرفته نشان می‌دهد، بیشینه دمای ایجاد شده در قالب نقش مؤثری در افزایش یا کاهش عمر قالب خواهد داشت. کلمات کلیدی: ریخته‌گری گریز از مرکز افقی، انتقال حرارت، شبیه‌سازی مکانیکی، عمر خستگی حرارتی، تحلیل اجزا محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی