F. Tonolli ............................................................................................................................................................... pag

Suction system from the self-induced mold cavity (Venturi)

F. Tonolli

Our suction system’s goal is to be a valid and more simple alternative to the application of traditional vacuum system. We generate a depression in the mold cavity using the movement of air developed by the metal entering in the mold. We have designed a particular auxiliary channel directly connected to the inlet metal in the mold. The metal inlet in the mold pushes the air in this channel in a Venturi striction to increase the air speed to ultrasonic values. This develops a pressure reduction in the expander and in the connected mold cavity. In this way we experience a suck effect from mold cavity. The Venturi valve can be applied to both hot and cold chamber.

KEYWORDS: SUCTION, VACUUM, VENTURI, POROSITY;

INTRODUCTION System layout The particularity of our system (Fig. 1) consists essentially in an auxiliary channel (A) for the generation of compressed air. This channel is directly connected to the inlet point of the mold and to the section reduction (C) to generate the Venturi effect. With this section reduction we observe an acceleration of air speed to ultrasonic values, and then a pression reduction in the expander. This expander is directly connected to the mold cavity by a suction channel (B) and for this we can suck air from the cavity. Obviously, we need to let out the air from the mold. For this we need a chill vent (C) in the end position. The auxiliary channel is nothing else that a container of air that we push to the Venturi restriction to generate a complete Venturi effect.

Fig.1 - System layout. F. Tonolli

TF, Villa Carcina, Italy

The principle upon the valve is based is the principle of energy conservation for a fluid.

As the speed increase the pressure decrease (the geodetic term is negligible). Key aspect of design: the metal must reach the expander after we have filled the cavity. When the metal reach the expander the suction phenomenon ends

FEATURES Follow some characteristic of this system:

1. Reduction of pressure in the cavity 2. Reduction of porosity in the die part 3. Easier to fill 'shaded' areas with respect to the molten metal flow 4. Gradual generation of vacuum in the cavity 5. No need of external equipment (suction pumps) 6. Fully calibrated on the application 7. If properly designed, it is foolproof

From the comparison with passive or active systems (vacuum) the Venturi valve places in the between.

Fig.2 - Comparison with other technology (air pressure in cavity).

The venturi system is worse of a vacuum system but better of any other passive system (Fig 2).

VACUUM GENERATION Since the vacuum is generated by the metal entering in the mold, the aspiration effect increases as the mold is filled. Small aspiration at the beginning, big at the end. In the follow pictures you can see as at the beginning we must compress the air inside the auxiliary channel (Fig. 3). For this we experiment a delay with little depression in the starting stage. After this the system starts to work and the air pression inside the mold cavity (in comparison to passive system) decreases (Fig 4 and 5).

Fig.3 - Starting stage of filling (air pressure in cavity).

Fig.4 - Middle stage of filling (air pressure in cavity).

Fig.5 - Final stage of filling (air pressure in cavity).

In table 1 we have a summary of the delta air pressure in mold cavity for different filling stage.

Tab.1 - Venturi pressure reduction VS filling phase.

Fig.6 - Single and double valve layout.

Fig-7 - VDouble valve description.

filling phase

Start filling

Half filling

End filling

Delta pressure

-200 mbar

-400 mbar

-1100 mbar

Valve design – APPLICATION

The box design of valve is geometric compatible to the standard vacuum valve on the market. To overcome the variability represented from the auxiliary channel that can come from left or from right we have designed a double valve (Fig. 6-7). This valve can also be used to maximize the aspiration using a double configuration (Fig. 8). Different measures are available for different cavity volumes.

CASE STUDY To test the Venturi system we have made many virtual test with numerical simulations in comparison with practical sampling either in cold and hot chamber. Interesting results are obtained for finned parts like a heatsinks where the filling is first in the thickness and after in the fins. These results are very close to the use of vacuum system (Fig. 9). Another test was made with Zamak in which we can clearly see the different flow in the part using or not using the Venturi valve (Fig. 10)

Fig.9 - Entrapped air without and with the use of Venturi valve.

Fig.10 - Flow in real casting (ZAMAK).

REFERENCES

[1] Tonolli Francesco, inventor ‘Stampo di formatura’ Application Number PCT/IB2021/062327

premio

aldo Dacco

L’AIM è lieta di indire il bando per l’edizione 2022 del prestigioso Premio Aldo Daccò, con l’obiettivo di stimolare i tecnici del settore e contribuire allo sviluppo e al progresso delle tecniche di fonderia e di solidificazione con memorie e studi originali.

L’Associazione invita tutti gli interessati a concorrere al Premio “Aldo Daccò” 2022, inviando a mezzo email il testo di memorie inerenti le tematiche fonderia e solidificazione, unitamente al curriculum vitae dell’autore concorrente, entro il 30 giugno 2022.

Saranno presi in considerazione e valutati i lavori riguardanti le varie tematiche di fonderia e di solidificazione, sia nel campo delle leghe ferrose che in quello delle leghe e dei metalli non ferrosi.

Il premio, pari a Euro 5000 lordi, è offerto dalla Fondazione Aldo e Cele Daccò, istituita dalla signora Cele Daccò, recentemente scomparsa, per onorare la memoria del marito Aldo Daccò, uno dei soci fondatori dell’AIM e suo encomiabile Presidente per molti anni.

Le memorie verranno esaminate da una Commissione giudicatrice designata dal Consiglio Direttivo, il cui giudizio sarà insindacabile.

Nel giudicare, la Commissione terrà conto, in particolar modo, dell’originalità del lavoro e dell’argomento in relazione alla reale applicabilità dei risultati. Non sono ammesse candidature da chi abbia già ottenuto riconoscimenti, anche per lavori diversi, dalla Fondazione Aldo e Cele Daccò.

Le memorie premiate e quelle considerate meritevoli di segnalazione, potranno essere pubblicate sulla rivista La Metallurgia Italiana.

La cerimonia di premiazione avrà luogo in occasione del 39° Convegno Nazionale AIM, che si terrà a Padova nei giorni 21-23 settembre 2022.

Per informazioni e candidature:

Via Filippo Turati 8 · 20121 Milano Tel. +39 02-76397770 · +39 02-76021132 E-mail: info@aimnet.it www.aimnet.it

In memoria di Cecilia Monticelli

Cecilia Monticelli, Professore Associato di “Corrosione e protezione dei materiali metallici” presso il Centro Studi Corrosione e Metallurgia “A. Daccò” dell'Università di Ferrara, è venuta a mancare il 22 febbraio scorso, all'età di 64 anni. Nonostante la grave malattia, ha continuato a seguire le attività di ricerca e didattica fino agli ultimi giorni, senza far mancare mai il suo prezioso supporto al gruppo di ricerca.

Dopo la laurea con lode in Chimica presso l'Università degli Studi di Ferrara, nel 1981, ha preso servizio come Ricercatrice Universitaria presso il Centro di Studi sulla Corrosione “A. Daccò” dell’Università di Ferrara. Ha trascorso alcuni anni in rinomati centri di ricerca ed in industrie del settore (MTA, UMIST, Sulzer) dove ha avuto modo di arricchire le sue competenze professionali. Dal 1° novembre 2001 ha ricoperto il ruolo di Professore Associato di “Scienza e Tecnologia dei Materiali”. Ha formato generazioni di studenti e ricercatori, dedicandosi con passione all’attività didattica, inizialmente per il Corso di laurea in Ingegneria dei Materiali e poi per quella in Ingegneria Meccanica dove, negli ultimi anni, è stata docente del corso di “Corrosione e protezione dei materiali metallici”. È stata per diversi anni socia AIM, molto partecipe e attiva nel Comitato Tecnico Corrosione. Tra le diverse iniziative, cui ha prestato il suo importante contributo, citiamo l’organizzazione delle Giornate Nazionali di Corrosione e Protezione del 2015 a Ferrara.