The work deals with optimization of the technological properties of cement-sand mixtures. The main objective is to find the correct mixture of the individual components which contribute to the rapid solidification of the mixture, hence shorter dismantling. The content is also of a method of measuring and recording during the plasticity of the mixture. Also assessment of the velocity of hydration heat cement mixture in the initial stage of the solidification process in the course of the strength properties of the mixture. To assess these phenomena was used calorimetric method used for measuring hydration heat cement mixture. Further measurements plasticity mixtures and mechanical and physical methods for measuring the compressive strength with the help of a measuring instrument LRU-D.

Les cavités intérieures des culasses d'aluminium sont réalisées à l'aide de noyaux de sable, qui sont constitués d'un mélange de silice et d'une résine Polyuréthane. Ils sont placés dans le moule métallique juste avant la coulée. Durant celle-ci, ils subissent la pression métallo-statique et sont soumis à des températures élevées. Sous ces conditions extrêmes, avec l'apparition de parois de plus en plus fines et de formes plus complexes, les noyaux peuvent présenter des déformations qui induisent des défauts dimensionnels sur les pièces finales.Pour contrôler la déformation des noyaux, il faut d'abord disposer d'une caractérisation robuste de leur propriétés thermiques et mécaniques, qui puisse être utilisée dans des calculs de structures simulant le flux de métal liquide, la solidification et les champs thermiques. Cette approche n'est pas encore pratiquée de façon complète dans l'industrie. Une revue de la littérature confirme que cette connaissance n'est que très parcellaire pour le moment.Le travail a donc d'abord été concentré sur la caractérisation expérimentale du comportement thermomécanique et des propriétés thermophysiques des noyaux de fonderie et du liant résine.Ensuite, un modèle de comportement capable de prendre en compte la viscosité du matériau, son endommagement, et surtout son évolution en fonction du temps et de la température en raison de la dégradation thermique du liant résine a été développé.Une éprouvette technologique a finalement été conçue et un protocole expérimental a été mis en place pour mesurer la déformation d'un noyau durant la coulée et de valider numériquement le modèle de comportement sous des chargements thermiques et mécaniques complexes. / The inner cavities of aluminum cylinder heads are made using sand cores, which are made of silica sand and of a polyurethane resin binder. The cores are placed in the metallic mold just before casting. During this stage, the cores are submitted to the metallo-static pressure and high temperatures. Under these extreme loading conditions, with the development of thinner and thinner walls with complex designs, the cores exhibit significant deformation causing dimensional defects in the final cast.To control the deformation of the sand core, it is necessary to possess a robust characterization of their thermal and mechanical properties, that could be introduced in structural computations simulating the flow of the liquid metal, the solidification and the thermal fields. This approach is still not fully in use in the industry. A review of the literature confirms that this knowledge is incomplete for the moment.The work was therefore concentrated on the experimental characterization of the thermomechanical behavior and the thermophysical properties of the foundry cores and Polyurethane resin binder.Then, a behavior model capable of taking into account the viscosity of the material, damage development, and especially its evolution as a function of time and temperature because of the thermal degradation of the binder resin was developed.A technological specimen was finally designed and an experimental protocol has been established to measure the deformation of a core during casting and numerically validate the constitutive equations under complex thermal and mechanical loadings.

In der Dissertationsschrift wurden zwei Schwerpunkte untersucht, die sich zum einen mit der Entwicklung einer Bewertungsmatrix zur Erstabschätzung potenzieller Abwärmenutzungen und zum anderen mit der Integration thermoelektrischer Generatoren im Gießereiprozess auseinandersetzten. In der Matrix wurden 4 Modellabwärmequellen definiert, die sich jeweils in 9 verschiedene Betriebszustände unterteilen, um die vielfältigen Prozessbedingungen widerzuspiegeln. Weiterhin wurden 4 Modellwärmesenken festgelegt, die in Abhängigkeit der thermischen Leistung der Abwärmequellen, die Bewertungsreferenz darstellen. Im Ergebnis erfolgte eine Bewertung von 144 unterschiedlichen Abwärmenutzungskonzepten nach den Kriterien: Energieeffizienzsteigerung, Kaskadennutzung, wirtschaftlich maximal vertretbares Budget und erzielte CO2-Einsparung. Die Integration der thermoelektrischen Generatoren erfolgte am Pfannenfeuer, im Formkasten und an der Druckgussmaschine. Die höchsten Durchschnittswerte der elektrischen Leistung wurden mit 45mW im Formkasten erreicht. Damit können Sensornetzwerke energieautark versorgt, die Datenverfügbarkeit erhöht und die Prozesseffizienz gesteigert werden.

In der Dissertation wurde der Stand der Technik zum Fertigungsverfahren Druckgießen mit dem Fokus auf die Druckgießwerkzeuge recherchiert und strukturiert aufbereitet. Der Stand der Technik mündet in der Systematik zur Optimierung des Druckgießens. Darin wurde die Problematik ganzheitlich aufgearbeitet, konkretisiert und wesentliche Handlungsfelder, wie das Temperierkonzept, der Werkstoff sowie die Auslegung, herausgearbeitet. Das Handlungsfeld Temperierkonzept wurde fokussiert und daraus das Konzept des mehrteiligenWerkzeuges erarbeitet. DiesesWerkzeugkonzept ermöglicht durch seinen Aufbau eine Maximierung der Wärmeübertragungsfläche, eine Reduzierung des Abstandes der Temperierung zum Gussteil und eine Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten. Der mehrteilige Aufbau wurde in einem Versuchswerkzeug für das Druckgießen umgesetzt, sukzessive ausgelegt und virtuell abgesichert. Abschließend zeigte die thermische Simulation des Prozess Druckgießen ein Potential zur Reduzierung der Zykluszeit von 12,9s (14%) mit dem mehrteiligen Werkzeug auf. Im Dauerbetrieb konnte prozesssicher, reproduzierbar und dauerhaft eine Zykluszeitreduzierung um 20,5s (23%) nachgewiesen werden.

In der Dissertation wurde der Stand der Technik zum Fertigungsverfahren Druckgießen mit dem Fokus auf die Druckgießwerkzeuge recherchiert und strukturiert aufbereitet. Der Stand der Technik mündet in der Systematik zur Optimierung des Druckgießens. Darin wurde die Problematik ganzheitlich aufgearbeitet, konkretisiert und wesentliche Handlungsfelder, wie das Temperierkonzept, der Werkstoff sowie die Auslegung, herausgearbeitet. Das Handlungsfeld Temperierkonzept wurde fokussiert und daraus das Konzept des mehrteiligen Werkzeuges erarbeitet. Dieses Werkzeugkonzept ermöglicht durch seinen Aufbau eine Maximierung der Wärmeübertragungsfläche, eine Reduzierung des Abstandes der Temperierung zum Gussteil und eine Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten. Der mehrteilige Aufbau wurde in einem Versuchswerkzeug für das Druckgießen umgesetzt, sukzessive ausgelegt und virtuell abgesichert. Abschließend zeigte die thermische Simulation des Prozess Druckgießen ein Potential zur Reduzierung der Zykluszeit von 12,9s (14%) mit dem mehrteiligen Werkzeug auf. Im Dauerbetrieb konnte prozesssicher, reproduzierbar und dauerhaft eine Zykluszeitreduzierung um 20,5s (23%) nachgewiesen werden.

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oundry production, which forms an integral part of the engineering industry, is a source of waste with a negative impact on the working and living environment. The pressure on greening the production in all production branches of industry does not dodge the foundry industry and technical engineers seek out possibilities of decreasing the negative impact of the production of casting on the environment. An important source of environmentally dangerous waste in foundry operation is the use of organic compounds during the preparation of shaping and core mixtures. Their substitution with materials that would ensure similar technological features of the shaping and core mixtures as the organic materials used hitherto and at the same time decrease the amount of solid, liquid and gaseous ecologically undesirable compounds used in or arising during the preparation and use of shaping and core mixtures, would be significant for decreasing the ecological burden connected to casting production. A promising group of materials usable as components of shaping and core mixtures are the biopolymer materials which can substitute the organic connective systems used in the production of foundry cores by the means of the so-called hot processes – Hot-Box and Warm-Box. This work focuses on the exploration of the technological and ecological features of several biopolymer materials available on the domestic market which have the potential to become a full alternative of the binders used so far on the basis of urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde, phenol-formaldehyde and furan resins.

The work deals with optimization of the technological properties of cement-sand mixtures. The main objective is to find the correct mixture of the individual components which contribute to the rapid solidification of the mixture, hence shorter dismantling. The content is also of a method of measuring and recording during the plasticity of the mixture. Also assessment of the velocity of hydration heat cement mixture in the initial stage of the solidification process in the course of the strength properties of the mixture. To assess these phenomena was used calorimetric method used for measuring hydration heat cement mixture. Further measurements plasticity mixtures and mechanical and physical methods for measuring the compressive strength with the help of a measuring instrument LRU-D.

Conversion object ex-foundry pavilion of mammalia and birds with live exposition. Exhibition pavilion is oriented at fauna and flora of asia.

The gating system transfers the iron melt from the ladle to the void in the casting mould. The gating systems dimensions and designs are crucial for the success of a casting and a poor gating system is a leading cause of scraps. The main goal of this thesis is to improve the pouring basins and sprues at Norrlandsgjuteriet, an iron foundry located in northern Sweden. The step in the offset step basin and other variables that affect the gating system is explained, investigated and simulated in MAGMASOFT. Furthermore, put to practice at Norrlandsgjuteriet. Adding a step in the offset basin fills a very important function in the system, fending off air bubbles that might enter the mould and reduce the horizontal velocity of the melt. The basin’s height and the sprue’s cross-section control the casting time and simulations conducted in this thesis show that a step can create a beneficial rounding to the flow over the step, creating a laminar flow of the melt, down the sprue contributing to a lower casting time. A narrower sprue is better, in which the melt’s surface tension is maintained, creating an oxide pipe-layer that protects the flowing melt entering the mould and from entrainment defects. The results show that replacing the offset basins used today with offset step basins, which are 30% smaller in volume, together with a tighter sprue will not only reduce the annual material consumption by 1% or 13 000 kg but more importantly increase the quality of the casting. This due to lower melt velocity, a more homogenous temperature, better flow in the basin with less air entering the mould. / Ingjutsystemet   transporterar   det   smälta   järnet   från   skänken   till   gjutformens   hålrum. Ingjutsystemets dimensioner och utformning är avgörande för en lyckad gjutning och ett dåligt utformat ingjutsystem är den främsta orsaken till kassationer. Syftet med denna rapport är att förbättra  gjutskålarna  samt nedlopp  som  Norrlandsgjuteriet,  ett  järngjuteri  i  norra  Sverige, använder. Steget i den förskjutna gjutskålen och andra variabler som påverkar ingjutsystemet förklaras, undersöks och simuleras i MAGMASOFT. Utöver detta testas det även praktiskt hos Norrlandsgjuteriet.  Att  lägga  till  ett  steg  i gjutskålen  fyller  en  väldigt  viktig  funktion  i ingjutssystemet i och med att luftbubblor avvärjs från att följa med in i formen samt minskar även  smältans horisontella  hastighet.  Gjutskålens  höjd  och  nedloppets  tvärsnittsarea  avgör gjuttiden  och  simulationer  som  genomfördes  visade  också  att  stegets rundning  i  gjutskålen skapar ett fördelaktigt flöde över steget vilket skapar ett laminärt flöde ner i nedloppet vilket samtidigt bidrar till en minskad gjuttid. Ju smalare nedlopp desto bättre upprätthålls smältans ytspänning vilket skapar ett oxidskikt som skyddar den flytande smältan, som ska fylla formen, från inblandning  av  luft  och  oxider.  Resultaten  visar  att  genom  att  byta  ut  de förskjutna gjutskålarna som används idag med förskjutna steggjutskålar, som är 30% mindre i volym, tillsammans med en smalare nedlopp så kommer inte bara den årliga materialförbrukningen att minska med 1% eller 13 000 kg men ännu viktigare att höja kvaliteten på de gjutna detaljerna. Detta på grund av lägre smälthastighet, en mer homogen temperatur, bättre flöde i gjutskålen samt mindre luft som tränger in i formen.