مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی دقت ابعادی و هندسی چاپ سه‌بعدی ماهیچه هوای سرسیلندر موتور ارتقاءیافته TU5+

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمد کامیاب 1
علیرضا حاجی علی محمدی 2
حسین رحیمی آسیابرکی 3
احسان شارخی 4
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
2 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
3 عضو هیئت‌علمی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران
4 رئیس اداره تأمین طرح‌ها، شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران‌خودرو (ایپکو)، تهران، ایران
10.22034/ijme.2024.444372.1931
چکیده
با توجه به پیشرفت‌های چشمگیر روش‌های ساخت افزایشی در صنایع گوناگون انتظار می‌رود که ساخت افزایشی در صنعت ریخته‌گری سنتی تحولاتی ایجاد کند و آن را به‌گونه‌ای ارتقاء دهد که توسعه سریع، تولید یکپارچه و کم‌هزینه قطعات صنعتی با کارایی بالا و اشکال پیچیده را محقق سازد. فناوری ساخت افزایشی که معمولاً در ساخت قالب و ماهیچه ریخته‌گری به کار می‌رود، می‌تواند به فرایند توسعه محصول جدید سرعت بخشد. در این مقاله، ماهیچه ماسه‌ای درگاه هوا در سرسیلندر یک موتور توسعه‌یافته جدید که با فرایند افشانش چسب ساخته شده است، با ماهیچه ماسه‌ای ساخته‌شده با فرایند جعبه سرد با یکدیگر مقایسه و نتایج اندازه‌گیری ابعادی و هندسی مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که میانگین دقت ابعادی و هندسی در قطعه ساخته‌شده با فرایند افشانش چسب در مقایسه با روش جعبه سرد حدود 50 درصد بهبود یافته است. با این‌حال نتایج اندازه‌گیری صافی سطح و بررسی ریخت‌شناسی سطح تفاوت چندانی بین این دو فرایند نشان نمی‌دهد؛ اما با توجه به قابل کنترل بودن پارامترها در فرایند چاپ سه‌بعدی می‌توان بهبودهایی در رابطه با کیفیت سطح نیز ایجاد کرد.
کلیدواژه‌ها
دقت ابعادی و هندسی
ماهیچه ماسه‌ای
درگاه هوا
سرسیلندر
ریخت‌شناسی

عنوان مقاله English

Investigation on dimensional and geometrical accuracy of the 3D printed intake sand core of TU5+ new engine cylinder head

نویسندگان English

Mohamad Kamyab 1
Alireza Hajialimohammadi 2
Hossein Rahimi Asiabaraki 3
Ehsan Sharokhi 4
1 PhD Candidate, Department of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
3 Faculty Member, Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
4 Head of Procurement Department, IranKhodro Powertrain Company (IPCO), Tehran, Iran
چکیده English

Due to the significant advancements in additive manufacturing methods in various industries, additive manufacturing is expected to create changes in the traditional foundry industry and improve it so that it can grow rapidly. Fast, integrated and low-cost manufacturing for high-performance industrial parts and complex shapes. Additive manufacturing technology, commonly used in sand mold and core making, can speed up the new product development process. In this article, by measuring the sand body of the intake port in the cylinder head of the newly developed engine produced by the binder injection process, it was compared with the sand body produced by the cold box process and the results were analyzed and evaluated. The results show that the average of dimensional and geometrical accuracy of the produced part by the binder jetting process are improved about 50 percent compared to the cold mechanical method. However, the results of roughness measurement and surface morphology do not show much difference between these two processes, but due to the ability to control parameters in the 3D printing process, it is possible to perform improvement in surface quality.

کلیدواژه‌ها English

Dimensional and Geometrical Accuracy
Sand Core
Intake Port
Cylinder Head
Morphology
[1] Xia M, Nematollahi B, Sanjayan J. Influence of binder saturation level on compressive strength and dimensional accuracy of powder-based 3D printed geopolymer. InMaterials science forum 2018 Dec 20 (Vol. 939, pp. 177-183). Trans Tech Publications Ltd. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.939.177
[2] Cheng YL, Li YT, Yang YT, Tang KT, Jhuang FA, Li KH, Lu CW. Greyscale printing and characterization of the binder migration pattern during 3D sand mold printing. Additive Manufacturing. 2022 Aug 1;56:102929. doi: 10.1016/j.addma.2022.102929
[3] Kamyab M, Mohebbi MS, Hajialimohammadi A. Investigating of Process Design Parameters in 4043 alloy Additive Manufactured specimens, to create external features of cylinder head. The Journal of Engine Research. 2022 Nov 27;60(60):3-17. [In Persian]
[4] Kamyab M. Production of Aluminum Parts by Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) Process [master's thesis]. Iran: Qom University of Technology; 2020. [In Persian]
[5] Hartmann C, van den Bosch L, Spiegel J, Rumschöttel D, Günther D. Removal of stair-step effects in binder jetting additive manufacturing using grayscale and dithering-based droplet distribution. Materials. 2022 May 26;15(11):3798. doi: 10.3390/ma15113798
[6] Hodder KJ, Chalaturnyk RJ. Bridging additive manufacturing and sand casting: Utilizing foundry sand. Additive Manufacturing. 2019 Aug 1;28:649-60. doi: 10.1016/j.addma.2019.06.008
[7] Gawronová M, Lichý P, Kroupová I, Obzina T, Beňo J, Nguyenová I, Merta V, Jezierski J, Radkovský F. Evaluation of additive manufacturing of sand cores in terms of the resulting surface roughness. Heliyon. 2022 Oct 1;8(10). doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e10751
[8] Hasbrouck CR, Fisher JW, Villalpando MR, Lynch PC. A comparative study of dimensional tolerancing capabilities and microstructure formation between binder jet additively manufactured sand molds and olivine green sand molds for metalcasting of A356. 0. Procedia Manufacturing. 2020 Jan 1;48:338-48. doi: 10.1016/j.promfg.2020.05.056
[9] Nasiri S, Rahimi Asiabaraki H, Razaghi E. The Effect of Multi-size Valve on Improvement of Swirl Flow for Gas-based EF7 Engine. Karafan Quarterly Scientific Journal. 2021 Jan 1;17(4):119-34. doi: 10.48301/KSSA.2021.128399 [In Persian]
[10] Rahmatinejad B, Rahimi Asiabaraki H, Azimpour Shishevan F. Diagnosing Dimensional Defects and Valve Cracks Using Machine Vision and Acoustic Emission. Karafan Journal. 2023 Nov 22;20(3):149-68. doi: 10.48301/kssa.2023.391572.2501 [In Persian]