Analysis Sand Casting Defects from Heat Transfer Simulation By Cast Designer

Abstract

Shrinkage porosity is a common defect in metal casting, caused by uneven heat distribution during solidification. Areas with excessive heat solidify more slowly, leading to internal voids that reduce the strength and overall quality of the casting. This issue typically occurs in thick sections that are far from heat-dissipating surfaces. This study analyzes the effect of heat on the formation of shrinkage porosity in the metal casting process, which is a key factor affecting the quality of the final product. It was found that heat tends to accumulate in the central area of the casting, leading to delayed solidification and the formation of shrinkage cavities. Experimental and simulation results show that a solid cylindrical overflow placed near the area with the highest heat accumulation can effectively dissipate heat from the workpiece. By positioning it appropriately, the occurrence of shrinkage porosity can be significantly reduced or completely eliminated, resulting in higher-quality castings.Therefore, the use of simulation software combined with proper design methods can effectively solve the problem of shrinkage cavity formation in the metal casting industry.

ในกระบวนการหล่อโลหะ ปัญหาหนึ่งที่พบบ่อยคือการเกิดโพรงหดตัวภายในชิ้นงานหล่อ ซึ่งมีสาเหตุมาจากการกระจายความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอในชิ้นงาน ทำให้เกิดบางบริเวณมีการสะสมความร้อนมากกว่าบริเวณอื่นๆ เมื่อความร้อนถูกสะสมจนถึงจุดสูงสุด ส่งผลให้เกิดโพรงหรือรูพรุนขนาดเล็กขึ้นภายในโครงสร้างของชิ้นงาน ซึ่งส่งผลกระทบต่อคุณภาพและความแข็งแรงของชิ้นงานหล่อ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทางผู้วิจัยได้นำโปรแกรม Cast Designer มาใช้ในการวิเคราะห์พฤติกรรมของความร้อนภายในชิ้นงาน เพื่อช่วยระบุได้ว่าบริเวณใดของชิ้นงานมีการสะสมความร้อนสูงที่สุดการศึกษานี้วิเคราะห์ผลกระทบของความร้อนต่อการเกิดโพรงหดตัวในกระบวนการหล่อโลหะ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงาน พบว่าบริเวณกลางชิ้นงานมักเกิดการสะสมความร้อน ทำให้การแข็งตัวล่าช้าและนำไปสู่การเกิดโพรงหดตัว ผลการทดลองและการจำลองแสดงให้เห็นว่า รูล้นทรงกระบอกตันที่วางตำแหน่งใกล้บริเวณที่มีความร้อนสะสมสูงสุดสามารถช่วยนำความร้อนออกจากชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการวางบนตำแหน่งที่เหมาะสมบนชิ้นงาน สามารถที่จะลดปริมาณการเกิดโพรงหดภายในชิ้นงานให้หมดไปและได้งานหล่อที่มีคุณภาพที่ดีดังนั้น การใช้โปรแกรมจำลองกับการใช้วิธีการออกแบบที่เหมาะสมนั้นสามารถแก้ไขปัญหาการเกิดโพรงหดตัวได้จริงในอุตสาหกรรมงานหล่อโลหะ