Виртуальный инжиниринг

Институт Swerea SWECAST

Задача шведского института литейных технологий Swerea SWECAST состояла в создании условий для проектирования и производства стальных и алюминиевых тонкостенных отливок и определении, как можно использовать моделирование для упрощения технологического процесса. Специалисты института использовали программное обеспечение ProCAST для сравнения результатов моделирования с экспериментальными данными и изучения влияния различных параметров на процесс заполнения. Результаты моделирования были позже использованы для производства реальных отливок.

Цель эксперимента

Моделирование проводилось для анализа заполнения формы при тонкостенном стальном литье. В эксперименте использовалась цилиндрическая труба длинной 400 мм, с диаметром 100 мм и толщиной стенки 3 мм.

Эксперимент

Для создания тестовых отливок использовались обычные песчаные и оболочковые формы. Разработанная для исследования литниковая система, представляла собой замкнутую систему с литниковой чашей. Основным интересом было изучение поведения металла при заполнении тонкостенных частей отливки и процесса перемерзания при кристаллизации металла. Ряд опытов выполнялись с изменением параметров процесса, таких как температура и скорость заливки, включая заполнение только части полости формы.

 

Результаты пробных тестов были внесены в библиотеку. Для сравнения с экспериментом было выполнено моделирование в программном продукте ProCAST.

Параметры

Существует множество параметров, влияющих на процесс заполнения формы. Диапазон изменения этих параметров зависит от программы, в которой выполняется моделирование. Для исследования были выбраны следующие пять параметров, которые как считается, оказывают наибольшее влияние на процесс.

1. Трение о стенки формы.

2. Вязкость жидкой фазы.

3. Коэффициент теплопередачи.

4. Размер сетки.

5. Поверхностное натяжение.

Целью работы было изучение области влияния этих параметров на процесс заполнения и получение наиболее близкого соответствия между моделированием и реальностью.

Все выбранные параметры влияли на результаты в большей или меньшей степени. Наибольшее влияние оказывали трение о стенки, коэффициент теплопередачи и коэффициент вязкости в жидкой зоне.

Результаты моделирования оказались достаточно близкими к результатам лабораторных испытаний.

 

Результаты

В результате выполнения проекта был определен метод для получения и проверки данных, которые можно использовать для моделирования и производства тонкостенных отливок. Использование верных данных и подходящего программного обеспечения, делает возможным прогноз поведения жидкого металла внутри полости формы.