Надежная настройка качества литых компонентов определяется как конструкцией компонентов, так и технологией литья. Чем раньше будут выявлены критические области в процессе отливки, тем больше шансов у дизайнера отливки и заклинателя повлиять на осуществимость на этапе планирования.
Оптимальная конструкция сложных отливок часто не удается из-за плохой связи между разработкой и литейным цехом. Это влияет как на требования к компонентам, так и на условия процесса. Итоговый процесс итеративной оптимизации связан с длительным и дорогостоящим производством прототипов и тестами для литья, чтобы обеспечить начало серийного производства. Поздние изменения дизайна обычно не принимаются конечным потребителем по причинам стоимости и времени.
Картинная галерея
Картинная галерея с 8 картинками
Поэтому раннее использование моделирования процесса литья является сегодня принятой основой, чтобы избежать ошибок, связанных с проектированием. В то же время он предлагает коммуникационную платформу для литейных клиентов и литейщиков, чтобы обеспечить требуемое качество компонента в производстве и выявить типичные дефекты, такие как пористость.
Связанные с усадкой пористости обычно являются результатом локальных тепловых центров в компоненте. На рисунке выше показаны локальные времена затвердевания в стальном литье без технологии литья. Из-за большого времени затвердевания тепловой центр находится исключительно во внешней области отлитой детали. Таким образом, разработчик и литейщик могут сделать вывод, что пористость будет иметь только внешнее кольцо отливки, а не ступица. Кастинг и, возможно, конструктивные меры будут сосредоточены только на этой области.
Однако при более внимательном рассмотрении последовательности затвердевания становится ясно, что оставшийся расплав, который должен подаваться в область ступицы, отсекается от внешнего кольца на ранней стадии. Это показывает результат местного времени кормления.
Поэтому не только локальные времена затвердевания ответственны за формирование пористости, но прежде всего зависящие от материала локальные «времена подачи». Поэтому при использовании результатов моделирования имеет смысл оценивать различные рассчитанные критерии качества в зависимости от вопроса. В принципе, это похоже на головоломку: чем больше деталей вы использовали, тем точнее картинка. Следующий случай в турецкой компании Hema Endüstri A. Ş. показывает, насколько важным является обмен этой информацией для успеха.
Диалог ведет к оптимальному дизайну
В Hema Endüstri A. Ş., ведущей турецкой компании по производству комплектующих для автомобильной промышленности и машиностроения, отдел разработки и литейное производство тесно сотрудничают с самого начала. Самым важным инструментом для раннего анализа литейной конструкции компонентов в Hema Metal, литейном цехе Hema Endüstri, является Magmasoft. Благодаря последовательному использованию моделирования процесса литья для проектирования новых изделий число попыток литья и образцов было резко сокращено (в среднем 1,6 попытки литья на новую деталь). Преимущества интенсивного сотрудничества между дизайнером и заклинателем становятся очевидными.
В связи с максимальными рабочими нагрузками и имитацией прочности было необходимо адаптировать исходную геометрию компонента для выбранного материала из серого чугуна. Тем не менее, предсказание локальных прочностей с помощью Magmasoft показало, что поперечные сечения компонентов должны быть значительно усилены при использовании серого чугуна. Связанное с этим увеличение веса, более сложная ситуация с сборкой и, прежде всего, увеличение стоимости не были оптимальным решением.
По согласованию с заказчиком было рассмотрено решение с GJS в качестве материала. Однако у ковкого чугуна повышенная потребность в поставках по сравнению с серым чугуном. Это сделало необходимым адаптировать технологию литья в соответствии с геометрией, ходом литья и питателями.
С симуляцией до лучшего компромисса
В соответствии с разработкой, механические свойства компонента должны быть улучшены путем целенаправленного уменьшения толщины стенки компонента. Это также уменьшило потребность в кормлении и оптимизировало производительность. Виртуальная оптимизация обеспечила лучший компромисс между всеми желаемыми целями с минимальной пористостью в критической области и в то же время с высокой скоростью охлаждения и, следовательно, с хорошими механическими свойствами и очень низким литейным объемом. Конструктивно уменьшая толщину стенок компонентов, можно одновременно достичь целей качества и стоимости. (Уд)
* Доктор Инж. JC Sturm является управляющим директором Magma GmbH, Аахен.