Гравитационное литье (струя)

Параметры, задание которых необходимо для моделирования разливки через носок:

• Напор - это эффективная высота давления, которая используется для расчета начального потока металла через сечение литниковой системы, где установлена литниковая точка;

• Поток - значение потока расплава, выходящего из носика ковша;

• Угол teta - угол, образуемый струей металла с нормалью к плоскости входного отверстия для разливки через носок;

• Угол Fi - угол проекции струи металла на оставшуюся плоскость с осью Х;

• Коэффициент трения - это коэффициент сопротивления течению, обычно используемый. Он должен отражать сопротивление в литниковой системе от выбранной литниковой точки в направлении отливки. Обычно значения выбираются в интервале 0.8 - 0.9.

• Диаметр струи - средний диаметр падающей струи металла.

Параметры, относящиеся к литниковой точке:

• Сечение входа - площадь сечения (например в стояке) где расположена литниковая точка. Площадь считается автоматически и показывается для информации;

• Сечение струи - площадь сечения струи, расположенного перпендикулярно направлению струи, рассчитывается автоматически по заданным значениям потока и углам Teta и Fi.

а) б)

Рис.4 Гравитационное литье (струя) (а) и панель инструментов для задания параметров заливки при гравитационном литье (струя) (б)

По результатам моделирования необходимо произвести анализ и выбираем наиболее оптимальную конструкцию литниковой системы.

4. Содержание отчета: цель работы; краткие теоретические сведения; чертеж отливки с несколькими типами литниковой системы; 3D-модели отливки; рисунки следующего содержания: окно с заданными начальными условиями, окно модуля заполнение с содержанием жидкой фазы 0%, 25%, 50%, 75%, 100%, окно с графиками и их трактовкой, выводы по работе.

Практическая работа №4

Моделирование затвердевания отливки с разными технологическими параметрами.

1. Цель работы.

Выбор оптимальных технологических (температурных) режимов на основе использования результатов моделирования программе LVMFlow.

2. Основные теоретические положения.

Для выбора оптимальных технологических (температурных) режимов в программе LVMFlow используется модуль «Затвердевание». Вычисления затвердевания выполняются в модуле Затвердевание. При моделировании учитываются фазовые переходы и гравитация. Поэтому убедитесь, что отливка правильно ориентирована в гравитационном направлении. Заполнение формы жидким металлом считается мгновенным. Файлы, рассчитанные этим модулем, можно просмотреть позднее модулем БАНК ПАСПОРТОВ или распечатать при необходимости.

3. Порядок выполнения работы.

Прежде, чем приступить непосредственно к моделированию необходимо подготовить 3D-модель отливки с разными конструкциями литниковой системы, и сохранить файлы с расширением stl.

После того как сохранили модели с требуемым расширением по очереди загружаем их в LVMFlow.

Затем необходимо задать начальные условия в модуле «Начальные установки», а именно: литниковые и питающие точки, датчики, и если необходимо то и оболочку.

Поле этого загружаем модуль «Затвердевание».

Для моделирования затвердевания отливки нужно выбрать SIM файл отливки. В этом файле содержатся все необходимые данные для выполнения моделирования: геометрия отливки и начальные данные (технологические параметры процесса затвердевания).

После открытия SIM файла, содержащего геометрию отливки и начальные данные можно загрузить параметры моделирования, заданные ранее для этой же отливки при работе с этим модулем. В модуле ЗАТВЕРДЕВАНИЕ можно загрузить/записать следующие параметры:

1. Модель усадки;

2. Параметры цикличности;

3. Параметры каналов;

4. Автозапись в паспорт;

5. Автостоп.

Существует возможность задавать отдельные граничные условия для каждого литника. Четыре граничных условия для литников аналогичны граничным условиям для бокса:

• Постоянная температура - литник покрыт некоторым материалом температуру которого следует задать (например этот материал может работать холодильником, если Вы зададите низкую температуру);

• Теплоизоляция - означает отсутствие теплового потока. Литник покрыт очень хорошим теплоизоляционным материалом (тепловой поток с поверхности расплава отсутствует);

• Нормальные условия - теплоотвод с поверхности в бесконечную среду с тем же материалом;

• Теплоизлучение в среду - если среда вакуум то теплоизлучение, если среда газ, то теплоизлучение плюс конвективный теплообмен.

Для начала/продолжения Моделирования нажмите показанную соответствующую кнопку на панели инструментов. Для остановки моделирования освободите эту кнопку.

Все параметры процесса должны устанавливаться индивидуально для каждого файла в АвтоМоделировании.

Для наблюдения за процессом моделирования можно открыть любое из расчетных полей. Откройте список полей на панели инструментов. Отметьте поле, которое вы хотите вывести на экран, и нажмите левую кнопку мыши. Выбранное поле будет высвечено в активном окне.

Рис.5 Панель инструментов для выбора расчетного поля

По результатам моделирования проводим анализ технологически х режимов и выбираем оптимальные.

Чтобы посмотреть значения, полученные на датчиках необходимо загрузить модуль «Банк паспортов».

Для просмотра кривых, снятых на датчиках, выберите подкоманду меню Датчики команды меню Графики. Подкоманда Датчики будет активна, если при задании начальных условий для моделирования (при работе с модулем Начальные Установки), были заданы положения датчиков, и если при работе с определенным модулем моделирования значения на датчиках были записаны в паспорт отливки. Нажмите закладку Графики боковой панели инструментов. Будут высвечены список координат датчиков и список графиков, снятых на них. Отметьте галочкой датчики и графики для просмотра.

Рис. 6 Окно для просмотра значений датчиков

4. Содержание отчета: цель работы; краткие теоретические сведения; чертеж отливки с литниковой системой; 3D-модели отливки; рисунки следующего содержания: окно с заданными начальными условиями, окно модуля затвердевания с заданными параметрами заливки (несколько вариантов), окно моделирования затвердевания с содержанием жидкой фазы 100%, 75%, 50%, 25%, 0%, окно с данными по усадочным дефектам, окно с графиками и их трактовкой, выводы по работе.

Библиографический список

1. Самсонов В.В. Автоматизация конструкторских работ в среде Компас-3D: учеб.пособие для студ.высш.учеб. заведений/В.В. Самсонов, Г.А.Красильникова. – М.: Издательский центр «Академия», 2008 г. – 224с. ISBN 978-5-7695-2781-4.

2. Кондаков А.И. САПР технологических процессов: учебник для студ.высш.учебн.заведений/А.И.Кондаков, -2-е изд., стер.-М.: Издательство центр «Академия», 2008.-272с.

ISBN 978-5-7695-5132-1

3. Цымбал В.П. Математическое моделирование сложных систем в металлургии: учебник для вузов/В.П. Цымбал-Кемерово; М.: Издательское объединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат-АСТШ,2006.-431с. ISBN 5-202-00925-9

4. С.Е. Александров, В.М. Голод, В.А. Лунев, Б.В.Федотов. Математическое моделирование металлургических процессов. Учебн. пособие/ Под ред. В.М. Голода, Ленингад,1988.

5. Цымбал В. П., Мочалов С. П., Калашников С. Н. Модели и механизмы

самоорганизации в технике и технологиях: В 3 ч. Ч. I.

Термодинамический подход к самоорганизации: Учеб. пособие / Под ред. В. П. Цымбала;СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. 180 с

5. Цымбал В. П., Мочалов С. П., Калашников С. П. Модели и механизмы' самоорганизации в технике и технологиях: В 3 ч. Ч. II. Формальное описание эволюции и самоорганизации: Учеб. пособие / Под ред. В. П. Цымбала; СибГИУ. - Новокузнецк, 2005. 298 с.

6. Цымбал В. П., Мочалов С. П., Калашников С. Н. Модели и механизмы самоорганизации в технике и технологиях: В 3 ч. Ч. III. Примеры реализации идей и принципов синергетики: Учеб. пособие / Под ред. В. П. Цымбала; СибГИУ. - Новокузнецк, 2006. 264 с

7. Дембовский В.В. Компьютерные технологии в металлургии и

литейном производстве: Учеб. пособие в двух частях. – СПб.:

СЗТУ, 2007.

8. Моделирование процессов и объектов в металлургии: Мето-

дические указания к выполнению лабораторных работ / сост.

В.В. Дембовский, Ю.Н. Зинин, Ю.А. Синев. – СПб.: СЗТУ, 2006.