Виртуальный инжиниринг

QForm Extrusion для моделирования прессования профилей

QForm Extrusion – единственное в мире решение, объединяющее проектирование матричной оснастки (QExDD) и компьютерное моделирование прессования профилей любой сложности.

Применение QForm Extrusion позволяет повысить качество конечного продукта, и при этом сократить затраты за счет полного исключения или сокращения до минимума:

  • пробных прессовок,
  • корректировки и модификации инструмента,
  • количества циклов разработки технологии прессования.

QForm Extrusion – единственная программа моделирования прессования профилей, рассчитывающая совместную деформационную задачу.

Известно, что упругие деформации инструмента оказывают существенное влияние на размеры выходного отверстия матрицы, соответственно и на течение металла. Более того, мало таких матриц, для которых возможно полностью компенсировать прогибы в ходе прессования, поэтому их необходимо обязательно учитывать. Как правило, давление на входной стороне матрицы может достигать 500 МПа — это около 50 кг/мм2, что может приводить к значительному прогибу прессового инструмента.

QForm Extrusion учитывает упругую деформацию матрицы, включая область поясков, и моделирует течение профиля через деформированный контур очка матрицы. Эта уникальная возможность QForm Extrusion обеспечивает высокую точность моделирования процессов прессования профилей даже для матриц сложных конструкций.

Результаты моделирования с «жесткой» (слева) и «совместной» задачей (справа) в сравнении с экспериментом (в центре)

Деформация матричного комплекта

Многочисленные промышленные эксперименты показали, что деформация инструмента может вызывать зоны отрицательных и положительных уклонов в отдельных частях изначально прямого недеформированного пояска, что приводит к значительным изменениям в скорости течения материала. Совместное моделирование в QForm Extrusion гарантирует точные результаты в таких случаях.

Зоны отрицательных (синий цвет) и положительных (красный цвет) уклонов поясков вследствие деформации инструмента

Особенности QForm Extrusion:

  • Предсказание дефектов в профиле на этапе проектирования инструмента. Возможность проектирования инструмента для профилей высокой сложности;
  • Снижение расходов и срока проектирования оснастки, отладка технологии за счет выполнения экспериментов на компьютере;
  • Удобный интерфейс оптимизации высот поясков, позволяющий быстро и наглядно оценить распределение скорости истечения металла, и на основе этого отредактировать высоты поясков;
  • Оценка температуры по всему сечению профиля на выходе из очка матрицы для отслеживания перегретых и переохлажденных зон;
  • Выбор оборудования и подбор оптимальной скорости прессования для достижения максимальной производительности;
  • Взаимодействие со специализированным САПР QForm Extrusion Die Designer (QExDD) для проектирования инструмента прессования.

 

Специальные функции QForm для моделирования процессов прессования профилей

  • Уникальный алгоритм совместного решения тепловой и деформационной задач позволяет учитывать влияние прогибов элементов оснастки на истечение металла.
  • Расчет уклонов на поясках вследствие деформации инструмента.
  • Возможность просмотра деформированного контура инструмента для контроля конечных размеров профиля.
  • Предсказание расположения продольных сварных швов.
  • Оценка длины поперечного сварного шва, возникающего вследствие прессования «стык в стык».
  • Возможность создания собственных подпрограмм (например, реализация известных или новых моделей прогноза микроструктуры).
  • Трассировка точек из профиля в контейнер и обратно.
  • Определение термических напряжений в деформированном профиле для оценки его коробления.
  • Расчет времени распрессовки и заполнения матрицы.

Расположение продольных сварных швов

Прогнозирование длины поперечного шва и график, показывающий объем «нового» металла в переходной зоне

 

QForm Extrusion Die Designer (QExDD)

QExDD – это система автоматизированного проектирования 3D моделей матричного комплекта для прессования полых и сплошных профилей. Разработана на основе Ansys SpaceClaim. Программа в несколько раз ускоряет процесс проектирования инструмента путем поэтапного создания твердотельной модели на основании параметрических данных чертежа матричной оснастки.

QExDD позволяет создавать модели, которые могут использоваться как для моделирования и оптимизации в QForm Extrusion, так и для производства матричной оснастки на станках. Такая интеграция процессов проектирования инструмента и компьютерного моделирования является современным и эффективным подходом к разработке матричных комплектов для прессования профилей.

Помимо создания исходной модели, QExDD позволяет быстро вносить изменения в конструкцию матрицы в процессе оптимизации. Всего за несколько действий можно изменить форму питателей и форкамеры, после чего сразу передать модель в редактор для построения сетки QShape.

Основные этапы построения матрицы:

а) загрузка контуров матрицы; б) подготовка базовой геометрии; в) подготовка параметрической 3D модели; г) готовая модель.