ҚЫСҚАША

Матрицалық құюді модельдеу автомобильдердің матрицалық құю кезеңінде қолданылатын инженерлік бағдарламалық жасақтама (CAE) моделдеуі болып табылады. Ол балқытылған металдың қалып ішінде қалай ағатынын, толтыратынын және қатаятынын виртуалды болжайды. Бұл талдаудың негізгі мақсаты — болат кесілмеден бұрын сапалылыққа әсер ететін маңызды өндірістік ақауларды, мысалы, қуыстылықты, ауа қаптарын немесе толмай құюды (short shots) анықтау және олардан қорғану, сонымен қалып дизайндарын тиімдестіру арқылы жоғары сапалы, сенімді автомобиль бөлшектерін шығаруды қамтамасыз етіп, уақыт пен қаражатты үлкен дәрежеде үнемдеу.

Матрицалық құюді модельдеу деген не және ол автомобильдердің матрицалық құюы үшін неге маңызды?

Құйма үлгілеу — бұл физикалық қалып жасалмай тұрып-ақ құю процесіне виртуалды түрде танысуға мүмкіндік беретін күрделі техника. Қуатты CAE бағдарламалық жабдығын пайдалана отырып, инженерлер балқытылған металдың қалып ішіне толуының күрделі физикасын модельдеу және визуализациялау арқылы оның ағуын, толуын және қатаю сатыларын сандық түрде болжауға мүмкіндік алады. Бұл деректерге негізделген талдау бұрын қымбатқа түсетін және уақытты көп алатын сынама-қате әдісі арқылы ғана анықталатын еді.

Бұл талдаудың негізгі міндеті — қалып дизайндау кезінде реактивті тәсілден алдын ала шаралар қабылдау тәсіліне өту. Тарихи тұрғыдан қарағанда, құю процесі инженерлердің тәжірибесіне негізделіп келді және бастапқы өндірістік циклдар (T1 сынамалары деп аталатын) жиі қымбатқа түсетін және ұзақ уақытты қажет ететін қалыптың түзетулерін қажет ететін ақауларды ашып көрсетті. Құйма үлгілеу бұл динамикалық жағдайды әртүрлі құйғыш схемаларын, қақпа орындарын және технологиялық параметрлерді сандық ортада тексеруге мүмкіндік беру арқылы түбегейлі өзгертеді. Бұл виртуалды тексеру құрал-жабдықты шын мәнінде жасау алдында дизайн сатысында әлі болуы мүмкін проблемаларды ерте анықтауға және түзетулер енгізуге мүмкіндік береді.

Күрделі бөлшектер жиі кездесетін және қатаң қауіпсіздік пен өнімділік стандарттарына бағынатын автомобиль саласында мұндай алдын ала тексеру маңызды. Симуляция күрделі электрондық қораптардан бастап үлкен конструкциялық бөлшектерге дейінгі компоненттерді тұрақты және экономикалық түрде шығаруға көмектеседі. Процесті сандық түрде оптимизациялау арқылы өндірушілер бірінші сыннан әлдеқайда жоғары сәттілік қол жеткізе алады, әрі даму циклін және шығындарды радикалды төмендетеді.

Автомобиль ауқымындағы құйма қалыптау жұмыс үрдісіне құйма қалыптау симуляциясын енгізудің негізгі пайдасы үлкен және тікелей қоржынға, сондай-ақ өнім сапасына әсер етеді. Осы артықшылықтарға мыналар жатады:

• Ақауларды болдырмау: Қуыстылық, пісіру сызықтары және толық емес толтыру сияқты мәселелерді болжау арқылы талдау инженерлерге бұл кемшіліктерді бастапқы кезде жою үшін қалыптарды қайта жобалауға мүмкіндік береді.
• Шығындарды қысқарту: Бұл қымбат қалыптарды қайта жөндеудің қажеттілігін азайтады және материалдардың қалдық нормасын төмендетеді. Жобаны алдын ала растау өндірістік желілердің дұрыс жұмыс істеуімен байланысты қымбат шығындардан құтқарады.
• Даму циклін тездету: Симуляция идеалды бөлшек жасау үшін қажетті физикалық сынамалар санын қатты төмендетеді, бұл жобадан нарыққа шығу уақытын қысқартады.
• Бөлшектердің сапасы мен өнімділігін жақсарту: Тиімді толтыру мен суыту автомобиль қолданбалары үшін маңызды болып табылатын, жақсырақ құрылымдық бүтіндікті, жоғары сапалы беттік өңдеуді және жақсартылған механикалық қасиеттерді қамтамасыз етеді.
• Құралдың қызмет ету мерзімін ұзарту: Қалыптағы жылулық кернеуді талдау суыту жүйелерін оңтайландыруға және қымбат құралдардың уақытынан бұрын жарылуы немесе тозуын болдырмауға көмектеседі, осылайша оның қызмет ету мерзімін ұзартады.

Критикалық ақауларды болдырмау: Құйманы модельдеудің негізгі мақсаты

Құйманы модельдеудің негізгі мақсаты — өндірістегі потенциалды ақауларды нақты байқап, олардың пайда болуын болдырмауға мүмкіндік беретін қуатты диагностикалық құрал ретінде қызмет ету. Бұл кемшіліктер бөлшектің құрылымдық беріктігін, сыртқы түрін және жұмыс істеу сапасын бұзуы мүмкін, соның салдарынан қымбатқа түсетін қалдықтар немесе одан да жаман жағдай — жүйенің істен шығуы орын алуы мүмкін. Модельдеу балқытылған металдың қалай әрекет ететінін нақты алдын-ала көрсетеді, инженерлерге құюдың кең тараған ақауларының түбірлі себептерін анықтауға мүмкіндік береді.

Ең маңызды ақаулардың бірі — құралы құймадағы бос кеңістіктер немесе тесіктерді білдіретін Dura Mold, Inc. , әдетте, бос кеңістік екі түрге бөлінеді. Газбен байланысты бос кеңістік металдың қатуы кезінде ауа немесе сұйықтықтардан шығатын газдардың ішіне түсуі нәтижесінде пайда болады және әдетте тегіс, дөңгелек бос кеңістік ретінде көрінеді. Керісінше, көлемнің қату кезінде азаюынан туындайтын бос кеңістік жиі қатты және тісті болып келеді. Екеуі де бөлшекті әлсірете алады және симуляция осы мәселелерге әкелетін газдың тұнып қалуы немесе жеткізу жетіспеушілігінің аймақтарын анықтауға көмектеседі.

Тағы бір жиі кездесетін мәселе ауа қамалдары пайда болуы. Бұл балқыған металл ағымдары бір-біріне жиналып, қуыста ауаның сөмкесін ұстап қалған кезде туындайды. Егер олар дұрыс вентиляцияланбаса, бұл ұсталған ауа бетінде кемшіліктер немесе ішкі бос кеңістіктер пайда болуына әкелуі мүмкін. Ұқсасақ, біріктіру сызықтары екі жеке ағын алды қосылған жердегі форма, бірақ толығымен бірікпейді, соңғы бөлікте әлсіз нүктені қалыптастырады. Симуляция осы кездесу нүктелерін анық көрсетеді, қақпа орнын немесе ағын жолын реттеуге мүмкіндік береді, сондықтан алды қажетті температураға ие болып, дұрыс бірігеді.

Симуляцияның болдырмауға көмектесетін басқа да маңызды ақаулар толық толтырылмау (толық емес толтыру) , балқыған металл қалып куысын толығымен толтырмай-ақ қатаяды, және суық тігістер , мұнда ерте суыну металл ағынының дұрыс бірігуіне кедергі жасайды. Толтыру процесі кезінде ағын алдының температурасы мен қысымын талдау арқылы инженерлер әрбір бұрышқа қажетті температура мен қысымда металл жететініне көз жеткізеді, осылай толық қатты бөлшек алынады.

Симуляция нәтижелерін тиімді пайдалану үшін инженерлер бағдарламалық жасақтаманың көрнекі индикаторларын нақты ақаулармен байланыстырады, мақсатты дизайн шараларын қабылдауға мүмкіндік береді.

Баспасөзді өлшеу процесі: қадамдық нұсқаулық

Сырлаудың симуляциясын жүргізу - 3D цифрлық модельді іске асырылатын өндіріс түсініктеріне айналдыратын жүйелі процесс. Бұл жұмыс ағынын үш негізгі кезеңге бөлуге болады: алдын ала өңдеу, сандық шешу және кейінгі өңдеу. Әрбір қадам соңғы симуляциялық есептің дәлдігі мен пайдалылығын қамтамасыз ету үшін өте маңызды.

1. Алдын ала өңдеу: Цифрлық модельді дайындау
   Алғашқы кезеңде дайындық қажет. Ол автокөлік бөлшегінің 3D CAD моделін CAE бағдарламасына импорттаудан басталады. Кейін модель ағындық талдау үшін маңызды емес, мысалы, есептеулерді қажетсіз күрделілендіруі мүмкін кішкентай логотиптер немесе желілер сияқты ерекшеліктерді жою үшін оңайлатылады. Келесі маңызды қадам - бұл тор жасау, онда бағдарламалық қамтамасыз ету бөлшектің геометриясын шағын, өзара байланысты элементтердің желісіне бөліп береді (тор). Бұл тордың сапасы өте маңызды, ол маңызды мәліметтерді түсіруге жеткілікті жақсы болуы керек, бірақ ол өте тығыз болмауы керек, бұл есептеу уақытын тым ұзақ етеді.
2. Материал мен процесс параметрлерін орнату
   Қалта дайын болған соң, инженер қалыпқа салудың нақты шарттарын анықтайды. Бұл бағдарламаның кең ауқымды материалдық дерекқорынан дәл металл қорытпасын (мысалы, А380 алюминийін) таңдауды қамтиды. Әрбір материалдың тұтқырлығы мен жылу өткізгіштігі сияқты ерекше қасиеттері бар. Бұл бағдарламалық қамтамасыз ету өз есептеулерінде қолданады. Бұдан кейін, процесс параметрлері нақты өндіріс ортасын үлгілеу үшін орнатылады. Бұл балқыту температурасын, қалып температурасын, толтыру уақытын және машина жылдамдықты бақылаудан қысымды бақылауға ауысатын қысымды анықтауды қамтиды.
3. Сандық шешу: есептеу кезеңі
   Бұл кезеңде компьютер күрделі есептеулерді орындайды. CAE бағдарламасы дайындалған модель мен параметрлерді пайдаланып, сұйықтық динамикасы мен жылу алмасу заңдарына негізделген күрделі математикалық теңдеулер жүйесін шешеді. Бағдарлама балқытылған металдың қалай ағатынын, қалыпта қысым мен температураның қалай таралатынын және бөлшектің қалай суынып, қатаятынын есептейді. Бұл есептеулер көп уақытты қажет ететін кезең, оның ұзақтығы бөлшектің күрделілігі мен тор тығыздығына байланысты бірнеше сағатқа дейін созылуы мүмкін.
4. Нәтижелерді өңдеу: Нәтижелерді түсіндіру
   Солвер есептеулерді аяқтағаннан кейін, ол үлкен мөлшердегі бастапқы деректерді генерациялайды. Осы деректерді түсінуге болатын, түсті графиктер, диаграммалар және анимациялар сияқты визуалды пішіндерге аударатын кезең — пост-өңдеу кезеңі. Инженер осы нәтижелерді талдау арқылы потенциалды мәселелерді анықтайды. Мысалы, толтыру үлгісінің анимациясы ауа қапшығын көрсетуі мүмкін, ал температура графигі шөгу қуысына әкелуі мүмкін қызған жерді көрсетуі мүмкін. Соңғы нәтиже әдетте осы табылғандарды жинақтайтын және құю қалыбының конструкциясын оптимизациялау бойынша нақты ұсыныстар беретін толық есеп болып табылады.

Нәтижелерді түсіну: Симуляциялық есептегі негізгі метрикалар

Құю симуляциясының есебі құю процесіне терең түсінік беретін көптеген бейнелі деректермен толықтырылған құжат. Осы негізгі көрсеткіштерді қалай түсіндіруді білу симуляцияны теориялық жаттығудан тікелей алғаш рет сәтті қалып жасауға мүмкіндік беретін практикалық құралға айналдырады. Әдетте есеп инженерлердің дизайнды жетілдіру үшін мұқият зерттейтін бірнеше маңызды параметрлерді визуалдандырады.

Ең негізгі нәтижелердің бірі — Толтыру уақыты талдау. Бұл әдетте балқыған металл қалыптың ішін қалай толтыратынын көрсететін анимация немесе контурлық диаграмма түрінде көрсетіледі. Балқыған металл бөлшектің барлық шеткі нүктелеріне шамамен бір уақытта жететін симметриялық толтыру процесі идеал болып саналады. Бұл диаграмма ағымның уақытынан бұрын тоқтауы («short shots») немесе ағым алдыңғы жағының қатты баяулауы («hesitation») сияқты потенциалды мәселелерді дереу көрсетеді, олар кіші аймақта тығыз контур сызықтары ретінде көрінеді.

Берілген Ағым Алдыңғы Температурасы тағы бір маңызды көрсеткіш. Ол қалыпты толтыру кезінде балқытылған металдың алдыңғы шетінің температурасын көрсетеді. Егер қуыс толық толмай тұрып температура тым төмендесе, салқындатып жабылу немесе нашар сапалы дәнекерлеу сызықтары сияқты ақаулар пайда болуы мүмкін. Инженерлер ағымның жиектері қосылатын жерде балқыма қосылу үшін жеткілікті ыстық болып қала беретінін қамтамасыз ету үшін осыны талдайды. Дәл осылай, V/P Ауысу Кезіндегі Қысым графигі машина толтыру (жылдамдық) сатысынан тығыздау (қысым) сатысына өткен сәтте қуыстағы қысымның таралуын көрсетеді. Бұл жоғары кедергі аймақтарын анықтауға және бөлшекті толық толтыру үшін инъекциялық қысымның жеткілікті екенін, сонымен қатар шырымын туғызбайтынын қамтамасыз етуге көмектеседі.

Талдау есептері сонымен қатар ақаулардың тура болжамын ұсынады. Инженерлер іздейтін негізгі көрсеткіштерге мыналар жатады:

• Ауа Қақпаларының Орны: Бағдарламалық жасақтама ағын жиектерінің бір-біріне жақындауы нәтижесінде ауаның ықтимал қақталатын жерлерін нақты көрсетеді. Бұл конструкторларға қалыпқа желдеткіштерді немесе асыртып ағу элементтерін стратегиялық түрде қосуға мүмкіндік береді.
• Пісіру жолының пайда болуы: Есеп беру пісіру жолдарының қай жерде пайда болатынын дәл көрсетеді. Кейде оларды болдырмау мүмкін емес, бірақ олардың орнын құрылымдық немесе эстетикалық тұрғыдан аз маңызды аймақтарға қақпа орындарын өзгерту арқылы жылжытуға болады.
• Көлемдік сығылу: Бұл көрсеткіш материал салқындап, қатаятын кезде қаншалықты сығылатынын болжайды. Қалың бөліктердегі жоғары сығылу шөгінді белгілеріне немесе ішкі бос орындарға (қуыстылыққа) әкелуі мүмкін. Бұл талдау сығылуды түзету үшін қысу қысымы мен салқындату каналдарының дизайнын оптимизациялауға көмектеседі.
• Ауытқу (бұрмалану): Дәл сәйкестендіруді қажет ететін бөлшектер үшін ауытқу талдауы салқындатудың теңсіздігіне немесе ішкі кернеуге байланысты бөлшектің шығарылғаннан кейін қалай бұрмалануы немесе қисаюы мүмкін екенін болжайды. Соңғы бөлшектің өлшемдік сипаттамаларына сай келуін қамтамасыз ету үшін бұл өте маңызды.

Бұл өзара байланысқан көрсеткіштерді мұқият талдау арқылы инженер қауіптерді азайтып, жоғары сапалы өнім алу үшін құйма қалып дизайндарын өзгерту — мысалы, құю тесіктерінің өлшемдерін реттеу, жүргізгіштерді қайта орналастыру немесе салқындату жүйесін жетілдіру — туралы дұрыс шешім қабылдай алады.

Қолданыс аймағы: Құю үлгісін модельдеу қашан қажет?

Құю үлгісін модельдеу құйманың көп түрлері үшін пайдалы болса да, өндіріс күрделілігі жоғары және сәтсіздік құны өте зор болатын автомобиль бөлшектерінің кейбір санаттары үшін ол міндетті, болдырмауға болмайтын кезеңге айналады. Мұндай бөлшектер үшін модельдеу — бұл қауіптерді азайтудың маңызды стратегиясы.

Бірінші санатқа кіреді қалыңдығы аз, күрделі бөлшектер . Электрондық корпус, трансмиссия қораптары немесе жылу шығарғыш сияқты компоненттерде көбінесе 1 мм-ден аз қалыңдықтағы қабырғалар мен күрделі ребро және бобышка құрылымдары болады. Мұндай бөлшектер үшін балқытылған металл ұзақ қашықтыққа тар, тар каналдар арқылы жылжуы керек, бұл уақытынан бұрын қату қаупін арттырады және нәтижесінде толық емес толтыру немесе суық тұйықталулар пайда болуы мүмкін. Бұл жерде Sunrise Metal , құю жүйесін және құйғыш жүйені оптимизациялау үшін қалыптағы ағынды модельдеу маңызды рөл атқарады, сұйық металдың салқындай бастамас бұрын бүкіл қуысты тез және толық толтыруына кепілдік береді.

Екінші маңызды қолданыс үлкен, интеграцияланған конструкциялық бөлшектер үшін . Автокөлік саласындағы 'гигақұю' — көлік кузовының немесе шассисінің үлкен бөліктерін жеке бөлшек ретінде өндіру — өте үлкен қиыншылықтар тудырады. Мұндай үлкен құймаларды толтыру үшін жиі бірнеше құю тесіктері қажет болады. Құю тесіктерінің барлығынан ағымның тепе-теңдігін қамтамасыз ету, конструкциялық тұрғыдан маңызды аймақтарда қосу сызықтарының пайда болуын болдырмау және матрица бойынша термиялық кернеуді басқару үшін тек құю ағымының талдауы ғана мүмкіндік береді. Симуляциясыз осындай бөлшектерге қажетті құрылымдық беріктікті қамтамасыз ету жуықтап алғанда мүмкін емес.

Соңында, талдау қатаң талаптар қойылатын жоғары өнімділікті бөлшектер үшін міндетті бұған ішкі қуыстары мүлдем болмауы керек гидравликалық клапан корпусы сияқты бөлшектер немесе жоғары механикалық жүктемеге ұшырайтын ілініс және басқару компоненттері жатады. Осындай бөлшектерде аздаған ішкі ақаулар да трагедиялық істен шығуға әкелуі мүмкін. Ішкі тартылу мен газ қуыстарын болдырмау, сонымен қатар соңғы бөлшектің тығыз, берік болуын және қатаң қауіпсіздік стандарттарына сай болуын қамтамасыз ету үшін толтыру мен қатайту процесін нақты түрде оптимизациялау мақсатында симуляция қолданылады.

Құйманы матрицамен құю күрделі геометриялық пішіндер үшін идеалды болса да, мысалы, іліністің немесе қозғалтқыш желісінің маңызды бөлшектері сияқты ең жоғары беріктік пен төзімділік талап ететін компоненттер жиі ыстық соққы сияқты процестерге сүйенеді. Мысалы, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology осындай берік автомобиль соққы бөлшектерін жасауға маманданған, әрбір нақты қолдану үшін дұрыс өндірістік процесті таңдаудың маңыздылығын көрсетеді.

Жиі қойылатын сұрақтар