Trapped air bubbles Control in Copper Rotor Die Castings | 구리 로터 다이캐스팅의 다공성 제어

As is well known, high-pressure die casting is the most economical process for producing a wide variety of complex parts, as it can achieve high production rates, final shape through the small amount of processing required, excellent surface finish and properties suitable for various applications.

This advantage is very important for producing squirrel cage rotor structures for induction motor rotors cast from aluminum or copper. High-speed filling of liquid metal through the gate into an air-filled die cavity typically results in some dispersed porosity in the structure.

With CFD, Castman makes the most of the usefulness of CFD simulations to identify die-casting operating conditions that form large pores in the casting, and to predict the shot profile that will significantly minimize or eliminate large pores caused by trapped air.

Simulation is very useful for identifying die-casting operating conditions where large pores form in the casting and predicting shot profiles that significantly minimize or eliminate large pores caused by trapped air. As a result of the simulation, it was possible to significantly improve the shot profile operating conditions in use for development studies on die casting of copper motor rotors.

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잘 알려진 것처럼 고압 다이캐스팅은 높은 생산 속도, 필요한 소량의 가공을 통한 최종 형상, 우수한 표면 조도 및 다양한 응용 분야에 적합한 특성을 달성 할 수 있기 때문에, 다양하고 복잡한 부품을 생산하는데 가장 경제적인 공정입니다.

이러한 장점은 알루미늄 또는 구리로 주조된 유도 전동기 회전자의 squirrel cage rotor 구조를 생산하는데 매우 중요합니다. 게이트를 통해 공기로 채워진 다이 캐비티로 액체 금속을 고속으로 충진하면 일반적으로 구조물에 일부 분산된 다공성이 발생합니다.

Trapped air bubbles of Copper Rotor Conductor Bars
Trapped air bubbles of Copper Rotor Conductor Bars

따라서 다공성의 원인을 찾기 위해 다공성을 허용 가능한 수준으로 상당히 감소시키는데 필요한 공정 조건을 결정하기 위해 모델링 및 실험적 주조 시험을 모두 검토한 후 Flow 3D 소프트웨어(www.flow3d.co.kr)를 이용한 전산 유체 역학 방법 사용합니다. 이러한 시뮬레이션 방법은 확장된 일련의 다이 캐스팅 시험보다 최적의 조건을 찾는데 비용과 시간이 덜 드는 방법으로 간주됩니다.

경험적으로 고속에서 금속이 게이트 및 그 너머로 들어갈 때 난류가 많지만 (미립화 된 흐름)이 난류는 매우 작고 넓게 분산된 기공의 확산을 초래하지만 일반적으로 유지하는 경향이 있습니다. 이 접근 방식의 문제점은 게이트를 통과하는 높은 금속 속도로, 특히 1204.4℃ 이상에서 구리 다이캐스팅시 과도한 침식과 짧은 다이 수명을 초래할 수 있습니다.

다른 접근 방식은 상대적으로 느린 속도로 게이트를 통과하고 플런저 속도를 높여 다이 캐비티의 나머지 부분을 채우기 전에 어느 정도 게이트 엔드링을 미리 채우는 것입니다. 이를 통해 초기에 난류를 최소화하여 공기가 용융 금속 전면에서 게이트 엔드링에 있는 통풍구로 밀려 공기가 갇히고 큰 구멍이 생기는 것을 줄이는 것입니다. 이 경우 느린 초기 채우기로 인해 게이트가 동결되고 불완전한 채우기가 발생할 수 있습니다.

캐스트맨에서는 CFD를 통해, 주물에 큰 기공을 형성하는 다이캐스팅 작동 조건을 식별하고 갇힌 공기로 인한 큰 기공을 크게 최소화하거나 제거할 샷 프로파일을 예측하는데 CFD 시뮬레이션의 유용성을 최대한 활용하고 있습니다.

Removed air bubbles of Copper Rotor Conductor Bars
Removed air bubbles of Copper Rotor Conductor Bars

시뮬레이션은 주조물에 큰 기공이 형성되는 다이캐스팅 작동 조건을 식별하고 갇힌 공기로 인한 큰 기공을 상당히 최소화하거나 제거하는 샷 프로파일을 예측하는데 CFD 시뮬레이션이 매우 유용합니다. 시뮬레이션 결과, 구리 모터 로터의 다이 캐스팅에 대한 개발 연구를 위해 사용 중인 샷 프로파일 작동 조건들을 크게 개선할 수 있었습니다.

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