제목: NUMERICAL SIMULATIONS OF FILLING FLOWS IN DIE-CASTING MOLDING OF THE THIN-WALLED LED HEAT SINK
- 연구의 핵심 목적: 박형 LED 히트싱크의 다이캐스팅 금형 충전 유동을 수치적으로 모사하여 최적의 금형 설계 및 공정 매개변수를 도출하는 것
- 주요 방법론: FLOW-3D 소프트웨어를 사용한 수치 시뮬레이션. 열전도도, 진공 펌핑 압력, 금형 온도, 충전 속도 등 다양한 금형 조건과 핀 두께, 진공 차단 밸브 치수 등 기하학적 매개변수의 영향을 분석
- 핵심 결과: 진공 펌핑 압력이 높을수록 주조물의 치밀도가 증가하고 결함이 감소. 진공 펌핑 압력이 너무 낮으면 펌핑 효율이 낮아져 기공 결함 발생 가능성 증가. 진공 펌핑 압력 100Torr가 박형 LED 히트싱크의 진공 다이캐스팅에 적합
연구진 정보
- 소속 기관: National Formosa University
- 저자명: Rong-Yuan Jou
- 주요 연구 분야: 기계 설계 공학
연구 배경 및 목적
- 해당 연구가 필요한 산업적 배경: 경량화 및 복잡한 형상의 부품을 요구하는 현대 자동차 산업에서 진공 다이캐스팅의 효율성 증가 필요
- 구체적인 기술적 문제점 과제: 기존 진공 다이캐스팅 기술의 낮은 진공 레벨로 인한 주조물 내 기공 발생 문제. 얇은 벽 두께의 복잡한 형상의 LED 히트싱크 제작의 어려움
- 연구 목표: 박형 LED 히트싱크의 다이캐스팅 공정에서 금형 충전 유동을 수치적으로 분석하여 최적의 금형 설계 및 공정 매개변수를 결정하고, 진공 다이캐스팅 공정의 효율성을 향상시키는 것
논문의 주요 목표와 연구내용
- 논문의 주요 목표와 연구내용: 진공 밸브 러너가 있는 박형 LED 히트싱크의 금형 충전 분석을 통해 금형 공정 매개변수 및 기하학적 매개변수의 영향을 평가
- 문제점: 다양한 금형 조건(열전도도, 진공 압력, 금형 온도, 충전 속도 등)과 기하학적 매개변수(핀 두께, 진공 밸브 치수 등)가 주조물의 품질에 미치는 영향 파악
- 문제 해결을 위한 단계적 접근:
- 1. 열전도도, 진공 펌핑 압력, 금형 온도, 충전 속도 등 다양한 금형 조건에 따른 수치 시뮬레이션 수행
- 2. 핀 두께, 진공 차단 밸브 치수 등 기하학적 매개변수의 변화에 따른 수치 시뮬레이션 수행
- 3. 시뮬레이션 결과 분석을 통해 최적의 금형 설계 및 공정 매개변수 도출
-주요 Figure:
- Fig. 1: 진공 밸브 러너와 LED 히트싱크 구조의 개략도 및 설계 매개변수
- Fig. 2: 진공 밸브와 LED 히트싱크의 3차원 모델
- Fig. 3: 수치 해석을 위한 데이터 추출 위치
- Fig. 4: 진공 압력 750Torr과 200Torr 비교, 혼입된 공기의 부피 분율
- Fig. 5: 진공 압력 200Torr과 10Torr 비교, 혼입된 공기의 부피 분율
- Fig. 6: 진공 밸브의 충전 과정 비교
- Fig. 7: 충전 시간과 얇은 핀의 두께 관계 그래프
- Fig. 8: 열 전도율과 가스 함량 관계
- Fig. 9: 금형 온도와 가스 함량 관계
- Fig. 10: 진공도와 가스 함량 관계
- Fig. 11: 열 전도율과 용융 금속 압력 관계
- Fig. 12: 금형 온도와 용융 금속 압력 관계
- Fig. 13: 진공도와 용융 금속 압력 관계
- Fig. 14: 게이트 속도와 용융 금속 압력 관계
결과 및 성과:
- 정량적 결과: 다양한 금형 조건과 기하학적 매개변수에 따른 주조물 내 가스 함량 및 충전 시간 변화 정량적으로 분석. 진공 압력 760Torr, 200Torr, 100Torr에서의 가스 잔류량은 각각 0.311%, 0.174%, 0.008%로 진공 압력 100Torr이 효과적인 진공 레벨임을 확인.
- 정성적 결과: 진공 펌핑 압력이 높을수록 주조물의 치밀도가 높아지고, 결함이 감소하는 경향 확인. 진공 밸브의 형상은 진공 펌핑 효율에 영향을 미침.
- 기술적 성과: 박형 LED 히트싱크의 진공 다이캐스팅 공정에 대한 최적의 금형 설계 및 공정 매개변수를 제시. 진공 다이캐스팅 공정의 효율성 및 주조물 품질 향상에 기여
저작권 및 참고 자료
본 자료는 Rong-Yuan Jou의 논문 "NUMERICAL SIMULATIONS OF FILLING FLOWS IN DIE-CASTING MOLDING OF THE THIN-WALLED LED HEAT SINK"를 기반으로 작성되었습니다.
논문 출처: (DOI 정보는 제공되지 않음. )
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