На Eagle Alloy, одном из ведущих сталелитейных заводов в Америке, во время изготовления стального литья возникли трещины. Они возникли из-за напряжений, возникающих в отливке из-за помех усадки во время и после процесса затвердевания. Необходимые дорогостоящие и длительные сварочные работы привели к тому, что в долгосрочной перспективе компонент не мог быть произведен экономически выгодно.
Чтобы избежать ошибки, были рассмотрены все степени свободы, которые можно было выбрать для оптимизации. В этом случае это повлияло как на конструкцию компонента, так и на адаптацию технологии литья. Чтобы достичь цели максимально эффективно, были обойдены дорогостоящие и трудоемкие реальные тесты, а новая методология планирования виртуальных тестов и автономной оптимизации была выбрана с использованием моделирования процесса литья. Чтобы измерить успех, склонность к растрескиванию и пористость были выбраны в качестве критериев качества и оценены количественно.
Виртуальные тесты на склонность к взлому
В рамках концептуального дизайна было построено 12 различных вариантов. Для этого варьировались как геометрия литой детали, положение литой детали, так и конфигурация питателя. Изменения были показаны в плане испытаний (DoE) в программе моделирования процесса литья Magma 5. В виртуальных испытаниях затвердевание и охлаждение отлитой детали до комнатной температуры, включая возникающие напряжения и склонность к растрескиванию, рассчитывались и прогнозировались автономно. Программное обеспечение обеспечивало полностью автоматическую оценку соответствующих критериев качества для кормления и склонности к горячим трещинам в областях, критических для кормления и склонных к трещинам.
Инженеры использовали статистические инструменты, реализованные в Magma 5, для оценки виртуальных экспериментов. Это позволило провести количественную оценку всех конструкций, чтобы определить возможную оптимальную технологию производства, которая приведет к более надежным решениям. При непосредственном сравнении различных конструкций выяснились противоположные тенденции пористости и растрескивания: как и ожидалось, наибольшая тенденция к растрескиванию имела место при оптимальной подаче с минимальной пористостью. Это было связано с более длительным временем затвердевания и повышенной температурной разницей между литой деталью и питателями. Однако, используя результаты моделирования, можно найти решение, обеспечивающее хороший компромисс.
Картинная галерея
Сравнение результатов между исходной ситуацией и наилучшей конструкцией показало, что только благодаря геометрическим изменениям в отлитой детали, а также в технологии подачи можно было одновременно значительно снизить напряжения и пористость.
С новым решением напряжения и пластические деформации в критической области затвердевания могут быть уменьшены на 61%. Оценка в Magma 5 позволила провести количественную оценку отдельных мер: изменения в технологии производства привели к снижению на 30%, в то время как адаптированная геометрия литых деталей уменьшила напряжения и возникающие деформации на 44%.
Благодаря положительным результатам, как испытания на магнитные частицы, так и время обработки могут быть значительно сокращены. Расчет 12 версий был выполнен на рабочей станции и занял в общей сложности 22,5 часа. Проведение практических испытаний для каждой из этих 12 версий заняло бы несколько недель, что привело бы к неприемлемым материальным и трудовым затратам.
Систематическое использование поля виртуального эксперимента в Magma 5 стало ключом к спецификации и экономичному производству литых деталей в Eagle Alloy. (Qui)
Моделирование процесса литья
Текущая версия программного обеспечения автоматически оптимизирует процессы литья
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: Больше информации об инструменте моделирования Magma 5
Ссылка: Ссылка на MAGMAacademy