Виртуальный инжиниринг

Моделирование нескольких стадий производства отливок в ProCAST

Многостадийное моделирование в ProCAST включает такие операции, как заливку и охлаждение отливки в форме, выбивку из формы и охлаждение на воздухе, обрезку литниковой системы и термообработку. Подобные расчеты проводятся в первую очередь для определения коробления изделия и оценки конечных линейных размеров, а также их соответствие конструкторской документации. В данном примере мы рассмотрим подготовку многостадийного моделирования в ProCAST через пошаговый мастер Workflow.

В ProCAST возможность моделирования нескольких стадий литья была уже долгое время, однако для этого требовалось подготовить отдельный расчет для каждой операции, передав температуру из предыдущей операции в качестве начального условия для текущего этапа и настроив соответствующим образом начальные и граничные условия процесса. В последних же версиях VisualCAST добавлена возможность настроить все стадии в одном окне, а также запустить расчет всех этапов в пакетном режиме при помощи мастера подготовки задачи Workflow, что существенно упрощает задачу пользователю. Данная операция получила название Multi Stage и доступна для всех пошаговых мастеров: Generic (общий мастер для всех видов литья), Gravity (для литья в песчаные формы), HPDC (для литья под высоким давлением). Далее мы рассмотрим пример настройки моделирования нескольких этапов на примере Workflow Generic.

Прежде всего, необходимо подготовить стандартную задачу заполнения формы и расчет напряжено-деформированного состояния отливки при кристаллизации и охлаждении слпава в форме. Выполнить настройку данного процесса можно классическим путем, используя меню Cast, или через мастер подготовки задачи Workflow. Затем проводится настройка последующих операций на последнем шаге в Workflow (в случае Generic это шаг № 9).

Настройка Multi Stage включает две основные операции: Removal для операций выбивки отливки из формы и обрезки литниковой системы (рис. 1), CollingHeating для операций охлаждения отливки на воздухе и нагрева при термообработке (рис. 2).

При выборе операции Removal (рис. 1) необходимо задать имя операции (Operation Name) для более наглядного представления в списке задач, выбрать шаг или время процесса, с которого требуется удалить соответствующий элемент модели (Step/Time for Removal), указать тело в модели, которое необходимо удалить (кнопка Volumes), а также, при необходимости расчета напряжено-деформированного состояния, указать закрепление модели (Define Zero Displacement Region). Добавить операцию в список моделирования или удалить ее  можно при помощи кнопок Add Operation и Delete Operation.

Рис. 1. Настройка операции Removal для задания выбивки и обрезки литниковой системы

При задании операции CollingHeating (рис. 2) требуется также задать имя операции (Operation Name) и выбрать соответствующее граничное условие Heat из базы данных для учета охлаждения или нагрева отливки (Parameters).

Рис. 2. Настройка операции CollingHeating для задания охлаждения/нагрева отливки

При необходимости тонкой настройки параметров моделирования каждого этапа, можно открыть меню Simulation Parameters, нажав иконку .

Когда настроены все необходимые операции (рис. 3) пользователю остается только создать все расчетные файлы каждого этапа (Generate), а также запустить моделирование каждого этапа в пакетном режиме (Run Multi Stage).

Рис. 3. Настройка списка моделирования для операций выбивки, охлаждения отливки, обрезки литниковой системы и термообработки

На рис. 4-6 представлены примеры расчета напряжено-деформированного состояния алюминиевой отливки при литье под давлением. После выбивки отливки из формы можно отметить коробление изделия, что связанно с его неравномерным охлаждением.

Рис. 4. Заполнение формы сплавом и охлаждение отливки

Рис. 5. Рост остаточных напряжений и коробление отливки при охлаждении в форме (увеличено в 15 раз)

Рис. 6. Коробление отливки при охлаждении на воздухе после извлечения из формы (увеличено в 15 раз)