CAD/CAM/CAE - soluții și tehnologii software.

pentru simularea

  • Software
    • Wintool
    • Vericut
    • Software MSC
    • KISSsoft
  • Servicii de inginerie
    • Modelare 3D și 2D
    • Analiza ingineriei 3D
    • printare 3d

  • Magazin electronic
  • Contacte
  • Verificarea programelor CNC
  • Economisiți timp pentru o întâlnire online

HUB 3D pentru servicii de inginerie aici .

Ediția 8 (ediție - februarie 2010)

Buletin

Chestionar

MAGMAsoft - PRODUS SOFTWARE MODERN, UNIVERSAL ȘI EFICIENT PENTRU SIMULAREA ȘI OPTIMIZAREA TEHNOLOGIILOR DE FUNDARE.

MAGMAsoft - MODERN, UNIVERSAL ȘI EFICIENT
PRODUS SOFTWARE DE SIMULARE ȘI OPTIMIZARE
DE TEHNOLOGII DE FUNDARE

Georgi Evt. Georgiev

Sunt prezentate principalele posibilități, ideologie și structură a pachetului software MAGMAsoft pe scară largă pentru simularea tehnologiilor de turnătorie. Capacitățile pachetului sunt ilustrate cu rezultate obținute în simularea pe computer a diferitelor procese tehnologice. Simularea acoperă întregul proces de turnare - umplerea matriței, cristalizarea topiturii și evaluări ale calității și proprietăților turnărilor obținute pe baza mai multor funcții de criterii. O atenție deosebită este acordată instrumentelor utilizate pentru minimizarea sau eliminarea defectelor de turnare. Sunt prezentate mijloacele și modalitățile de optimizare a procesului de turnare pentru a obține piese turnate de înaltă calitate - piese turnate cu nutriție 100% în fiecare zonă a volumului său, fără porozitate a gazului sau alte defecte. Sunt marcate și principalele direcții ale dezvoltării software viitoare, planificate pentru realizare în următoarele versiuni ale produsului.

Cuvinte cheie: modelare matematică, simulare computerizată, optimizarea tehnologiilor de turnătorie


1. Caracteristici structurale generale și principii de lucru cu software.

Designerul de modă geometric are o gamă largă de forme geometrice gata făcute, diverse și o gamă largă de operații asupra acestora, cum ar fi traduceri, rotații, scalare, extrudare etc., care permit construirea rapidă și precisă a obiectelor și sistemelor cu cele mai multe geometrie complexă. În același timp, sistemul corpurilor este vizualizat simultan în trei proiecții ortogonale diferite și în perspectivă - Fig.1.

2. Caracteristici software de bază. Module generale.


Primul dintre modulele comune (MAGMAfill la MAGMAsoft) simulează procesul de umplere a sistemului de turnare și a cavității matriței cu topitură, rezolvând în același timp problema transferului de căldură în întregul sistem: topitură, formă, sistem de răcire și cristalizarea topiturii (dacă există). Ca urmare, utilizatorul are cele mai complete informații despre procese în timpul umplerii:
vizualizarea mișcării fluidului și a câmpului său de temperatură la fiecare moment de umplere - Fig.3 și reprezentarea vectorială a vitezei particulelor de fluid și reprezentarea culorilor a presiunii în timpul umplerii - Fig.4;

. mărire multiplă/lupă/a fiecărui detaliu al sistemului - Fig.5;
· Vizualizarea efectelor turbulente sau de jet/cel mai adesea nedorite/- Fig.6;

· Traiectoriile particulelor preselectate ale topiturii - Fig.7
· Vizualizarea mișcării fluidului cu transparența volumelor umplute - Fig.8 (opțiunea cu raze X);

O posibilitate deosebit de importantă este simularea proceselor de transformare a fazelor deja în procesul de completare a formularului - Fig.9. A avea o astfel de posibilitate este deosebit de important atunci când turnăm piese turnate cu pereți subțiri în matrițe metalice la un nivel relativ ridicat de transfer de căldură. Pe de o parte, faza deja cristalizată modifică condițiile în care are loc fluxul de topitură, ceea ce este important de luat în considerare pentru a obține rezultate realiste. Pe de altă parte, cristalizarea prematură poate duce la blocarea fluxului și, în cele din urmă, la turnarea necorespunzătoare, pentru care este de asemenea important să se obțină informații fiabile.

Câmpul de temperatură al tuturor componentelor sistemului de turnare-matriță poate fi monitorizat în timpul cristalizării după umplerea cavității matriței (Fig.10). MAGMAsoft oferă criterii specializate pentru prezicerea calităților turnării. În majoritatea cazurilor, acestea sunt funcții de criteriu fenomenologic care reprezintă diferite combinații de derivate ale câmpului de temperatură. Corelarea lor cu diferite proprietăți ale turnării a fost studiată și bine cunoscută de mult timp [1,2]. În forma cea mai generală, ele pot fi reprezentate prin

Seturi diferite de valori ale parametrilor < Co, a, b, g, d>formează o funcție de criteriu specifică. MAGMAsoft este singurul program cunoscut de simulare a turnătoriei care oferă posibilitatea utilizatorului de a introduce tipul acestei funcții la propria lor discreție. Valorile acestor funcții pot fi vizualizate în orice moment al turnării. Cele mai importante și mai informative dintre ele sunt:

Gradientul termic G = dT/dx [Co = 1, a = 1, b = 0, g = 0, d = 1 cu formula (1)] și rata de răcire R = dT/dt [Co = 1, a = 0, b = 1, g = 0, d = 1 cu formula (1)]. Valorile scăzute ale celor două cantități sunt strâns corelate cu dimensiunea deptritelor primare. Structura dendritică mai grosieră reduce proprietățile mecanice ale turnării și în cea mai mare măsură - proprietățile plastice ale materialului. [Co = 1, a = 1, b = 0, g = 0, d = 1 din formula (1)]

Criteriul Niyama este cel mai frecvent utilizat criteriu care evaluează probabilitatea apariției porozității într-o anumită zonă a turnării. Reprezintă o funcție a mărimilor - gradientul termic G = dT/dx și rata de răcire R = dT/dt, și anume N = GR-1/2 [Co = 1, a = 1, b = -0,5, g = 0, d = 1 cu formula (1)]. Valorile scăzute ale N se corelează cu o probabilitate mare de porozitate - Fig.11.

Timpul de cristalizare ε și SOLTIME-ul asociat. Acest criteriu este legat de mărimea ramurilor dendritice secundare - DAS. Pentru fiecare aliaj particular, relația funcțională dintre ε și DAS are un aspect specific. Pe de altă parte, există o relație inversă bine stabilită între dimensiunea DAS și rezistența la tracțiune (UTS). Aspectul său într-un exemplu specific de jantă a mașinii poate fi văzut în Fig.12.

Eficiența nutrițională. Un criteriu care arată cât din metalul lichid necesar pentru a compensa contracția în vrac reușește să treacă prin rețeaua dendritică către frontul de cristalizare. Depinde atât de condițiile în care are loc cristalizarea, cât și de proprietățile aliajului. Primele sunt raportate de modelele fizice încorporate în software, iar cele din urmă sunt specificate în baza de date. Este posibil să se interpreteze deficitul de volum ca porozitatea volumului și să se obțină distribuția cantitativă a acestuia în volumul turnării. Rezultatele acestui criteriu sunt vizualizate sub numele HOTSPOT și oferă o imagine clară a posibilelor unități termice - Fig.13.
Folosind o evaluare complexă a criteriilor de condiții de cristalizare în fiecare zonă locală a turnării, MAGMAsoft oferă o predicție pentru microstructura așteptată în această zonă. O vizualizare a acestei posibilități a exemplului unei jante auto de la AlSi7Mg poate fi văzută în Fig.14.

Criterii de eroziune. Pe baza simulării interacțiunii dintre topitură și matriță de nisip, software-ul oferă un criteriu - „Criterii de eroziune” pentru prezicerea locației zonelor de pe suprafața matriței, amenințate de distrugere în timpul procesului de umplere - Fig.15.


3. Pachete modulare specializate.

În continuare, vor fi luate în considerare mai multe pachete modulare specializate ale MAGMAsoft, care reprezintă „know-how-ul” său unic și îi oferă un avantaj semnificativ față de alte pachete software conexe.
3.1. MAGMAlpdc - conceput pentru turnarea la presiune scăzută și metoda Balevski-Dimov cu contrapresiune de gaz [3] (Fig.16-17). Permite realizarea parametrilor hidrodinamici specifici metodei de turnare. Este, de asemenea, cel mai potrivit pentru tratarea turnării cu metoda contrapresiunii gazului. Este echipat cu toate instrumentele necesare pentru a simula procesul de turnare ciclică în toate detaliile sale: control flexibil și universal al răcirii cu aer și apă, eventuale încălzitoare, ia în considerare influența factorilor de bază și a operațiunilor care afectează starea termodinamică a fiecăruia dintre detalii despre presă, forma când este deschisă - reîmprospătarea stratului, răcire suplimentară cu emulsie de aer sau apă, răcire convectivă a aerului către mediu și multe altele.

Pentru fonta se poate calcula:
· Distribuția mărimii celulelor eutectice (în mm);
· Distribuția dimensiunilor plăcilor (în mm);
· Cantitatea și distribuția grafitului răcit;
· Distribuția durității Brinell (BR);
· Distribuția rezistenței minime la tracțiune (în N/mm2);
· Cantitatea de fontă albă.

3.3. MAGMAbatch - pentru simularea unui proces tehnologic ciclic în formarea pieselor turnate;

3.4. MAGMAsress - un modul care lucrează împreună cu MAGMAsolid, care calculează starea tensiune-deformare a sistemului de turnare-matriță pe baza modelelor matematice termoelastice-plastice. Permite simularea și predicția tensiunilor curente și reziduale în turnare și formă - Fig.21. Pe această bază, software-ul oferă un criteriu specializat - „HOTTEAR” pentru localizarea zonelor cu risc de fisuri fierbinți - Fig.22. Modulul funcționează atât în ​​turnarea în matrițe de nisip, cât și în turnarea în matrițe metalice.

3.5. MAGMAsteel - un modul specializat care se ocupă cu problemele legate de simularea pieselor turnate din oțel, echipat cu modele fizice adecvate pentru formarea structurii lor - Fig.23. Cele mai importante dintre ele sunt:
· Descrierea convecției termice a componentelor în faza lichidă - Fig.24;

· Luând în considerare difuzia componentelor aliajului în stare solidă;
· Descrierea licației în timpul cristalizării - Fig.25;
· Simularea câmpului de temperatură și prognozarea distribuției fazelor în timpul tratamentului termic al oțelurilor nealiate - Fig.26;
· Diagramele CCT ale aliajului - Fig.27.

3.6 MAGMAhpdc - pentru simularea proceselor de formare a pieselor turnate în turnarea la presiune înaltă - Fig.28.

4. Liniile directoare pentru dezvoltarea software-ului în viitorul apropiat. MAGMA’5 - o nouă generație de software pentru simularea și optimizarea tehnologiilor de turnătorie.

După mai bine de douăzeci de ani de dezvoltare și îmbunătățire a MAGMAsoft, anul acesta MAGMA Giessereitechnologie GmbH a început anunțul treptat al software-ului pentru simularea pieselor turnate ale unei noi generații. Nu este doar o versiune nouă, îmbunătățită, a pachetului anterior de programe, ci un produs software radical nou, bazat pe cele mai recente cunoștințe științifice fundamentale din domeniul științei materialelor și cele mai recente progrese în tehnologiile IT. Prin noi standarde înalte, va oferi soluții revoluționare în domeniul optimizării metodelor de turnare clasice și speciale. Mai jos sunt cele mai importante inovații din acesta.

4.1. Proiectant geometric:

· 3D - vizualizare CAD;
· Posibilitate de operații booleene pe corpuri;
· Editarea interactivă;
· Compatibilitate cu formatele CAD: STEP, CATIA, PRO/E
· Generarea automată de „TRASER” în „INLET”.

4.2. Îmbunătățiri în modelarea completării formularelor:

· Ținând cont de influența suprafeței
tensiune;
· Un model nou, mai perfect și mai precis pentru
turbulenţă.

Cu noul model de umplere a
cavitatea matriței cu topitură
va fi posibilă simularea mișcării
de particule reale cu masă finită și
dimensiuni încorporate în metalul topit.
Veți putea urmări ambele
traiectoriile și finalul lor
distribuție.

4.3. Îmbunătățiri în simularea cristalizării:

· Elementele sistemului de turnare,
precum și capetele moarte vor putea
să fie îndepărtat, aducând
va fi inclusă simularea
prelucrarea pieselor turnate;
· Software-ul va oferi fiabilitate
predicții despre cele formate
microstructură și proprietăți mecanice
atât pentru aliajele feroase cât și pentru cele neferoase.

4.4. Noi posibilități în vizualizarea rezultatelor:

Noul modul de vizualizare a rezultatelor va oferi multe noi oportunități și tehnici pentru vizualizare și evaluare mai detaliate.

4.6. Noile criterii specializate vor ajuta la identificarea și localizarea posibilelor defecte:


Localizarea zonei și adâncimea de pătrundere a metalului lichid în peretele formei de nisip

Localizarea zonelor,
pus în pericol de „arsură”.

Se va baza pe evaluare
a condițiilor termice
în zona de contact.

MAGMA’5 va localiza zonele suprafeței de lucru a matrițelor metalice cu risc de lipire (aderență) la materialul de turnare.

6. Literatura
1. Huang, H., J., T. Berry, T.S. Pivonka, Utilizarea funcțiilor de criterii pentru a prezice porozitatea în piese turnate din aliaj de aluminiu, a 40-a reuniune tehnică anuală, Investment Casting Institute, (1992).
2. P. R., Sahm, P. N. Hansen, Simulare numerică și modelare a proceselor de turnare și solidificare pentru turnătorie și turnare, CIATF, p.106-192, (1984).
3. Arsov Y., E. Momchilov, K. Daskalov, G. Bachvarov, Fundamentele teoretice și tehnologice ale turnării contrapresiunii gazelor, ISBN 978-954-322-199-8, Sofia, 2007.

1 MAGMAsoft este o marcă comercială a MAGMA Giessereitechnologie GmbH, gr. Aachen, Germania .

2 Institutul de Metalurgie „Acad. A. Balevski ”, BAS