Виртуальный инжиниринг

Компания Europea Microfusioni Aerospaziali

На сегодняшний день, программное обеспечение для моделирования литейных процессов от ESI может использоваться в автоматической системе оптимизации. В этом случае специальный модуль программного обеспечения ProCAST позволяет автоматически выполнить планирование эксперимента после определения объекта исследования, например уменьшение пористости, без нарушения заданных ограничений. При помощи модуля оптимизации, также можно выполнить анализ для контроля стабильности процесса.

О компании

Итальянская компания Europea Microfusioni Aerospaziali (EMA) - мировой лидер в области производства деталей литьем по выплавляемым моделям, предназначенных для авиационной промышленности. Компания специализируется на производстве деталей из жаропрочных сталей с использованием равноосной направленной кристаллизации и технологии монокристаллического литья.

Введение

Благодаря разработке специализированных модулей за последние два десятилетия, моделирование процесса литья по выплавляемым моделям с помощью программного обеспечение ESI стало надежным и эффективным для оптимизации ответственных деталей, например лопасти турбин для реактивных двигателей. Специализированные базы данных по жаропрочным сплавам и свойствам керамических оболочек позволяют проводить точное моделирование. В данной статье представлено исследование соплового направляющего аппарата с 3 лопатками и стержнями, выполненное для компании EMA.

Программное обеспечение ESI использовалось для планирования эксперимента с несколькими независимыми переменными, покрывающими 103 возможных варианта. В результате было выполнено около 30 моделей в пакетном режиме.

В рабочем домене использовались следующие параметры:

  • температура отливки,
  • температура нагрева оболочки,
  • время нагрева оболочки,
  • сборка элементов геометрии,
  • технология нанесения слоев оболочки,
  • профиль отливки и т.д.

Фаза предварительного нагрева

Перед заливкой должен быть осуществлен предварительный нагрев металла. Эта стадия имеет большое значение, поскольку серьезно влияет на конечную чистоту поверхности. Температура нагрева и потери при теплопередаче зависят от значений параметров планирования эксперимента. Первый – это температура оболочки в конце нагрева, второй - промежуток времени от момента извлечения оболочки из нагревательной печи до начала разливки металла.

Стадия заливки

Заливка – следующий важный шаг в процессе литья по выплавляемым моделям. Поле скоростей, угол и время заливки влияют на качество. Как правило, при планировании эксперимента в программе важно учитывать данные по гидродинамике и термодинамике, а также долю твердой фазы и тепловой поток при заливке. Для образования равноосных зерен важна стадия заполнения. Поэтому она всегда является предметом исследования при планировании эксперимента.

Стадия затвердевания

Исследование стадии затвердевания завершает анализ планирования эксперимента. В основном анализируются расчет скорости охлаждения, время местной кристаллизации и появления усадочной пористости. Тем не менее возможен качественный анализ, например структуры зерна или прогноз ликвации, который будет напрямую определять целостность и технические требования на отливки.

Заключение

Моделирование процесса литья – очень сложная задача в условиях исследуемого домена: он может регулироваться более чем 100 переменными. Преимущества от использования модуля оптимизации видны сразу. Модуль помогает найти оптимальные параметры процесса, а также оценить риск возможного брака в отливке из-за случайных изменений в технологии.