TRUMPAI

Liejimo į formas simuliacija yra inžinerijos projektavimo (CAE) simuliacija, naudojama automobilių detalių liejimo formose projektavimo etape. Ji virtualiai prognozuoja, kaip lydinys tekės, užpildys ir sukietės formoje. Pagrindinis šios analizės tikslas – nustatyti ir išvengti kritinių gamybos defektų, tokių kaip porėtumas, oro užtrapijai ir nepilnai užpildytos vietos, dar prieš pradedant apdirbti metalą, taip optimizuojant formos projektavimą, užtikrinant aukštos kokybės ir patikimų automobilių komponentų gamybą bei sutaupant daug laiko ir lėšų.

Kas yra liejimo į formas simuliacija ir kodėl ji yra svarbi automobilių liejimui?

Liejimo formažiūklė yra sudėtinga technika, kuri prieš sukurdami fizinę formą suteikia virtualų langą į liejimo procesą. Naudojant galingą CAE programinę įrangą inžinieriai gali modeliuoti ir vizualizuoti išlydyto metalo tekėjimą formos ertmėje. Šis skaitmeninis modeliavimas prognozuoja proceso tekėjimo, pildymo ir kristalizacijos etapus, suteikdamas duomenimis paremtus įžvalgas, kurios anksčiau buvo pasiekiamos tik brangiai ir ilgai trunkančio bandymų bei klaidų procedūra.

Šio analizės pagrindinė funkcija – pereiti nuo reaktyvaus prie proaktyvaus požiūrio formos projektavime. Istoriniu požiūriu, į liejimą formose buvo labai remiamasi inžinierių patirtimi, o pradiniai gamybos ciklai (vadinamieji T1 bandymai) dažnai atskleisdavo trūkumus, dėl kurių reikėdavo brangių ir ilgų formos modifikacijų. Liejimo formažiūklė esminiai pakeičia šią dinamiką, leisdamas dizaineriams išbandyti įvairius kanalų išdėstymus, užtvaros vietą ir proceso parametrus skaitmeninėje aplinkoje. Šis virtualus testavimas ankstyvoje projekto stadijoje nustato galimus trūkumus, leisdamas juos pašalinti dar nepereinant prie fizinio įrankio gamybos.

Reikalaujančiame automobilių sektoriuje, kuriame detalės dažnai yra sudėtingos ir turi atitikti griežtus saugos bei našumo standartus, toks proaktyvus patvirtinimas yra būtinas. Simuliavimas padeda užtikrinti, kad komponentai – nuo sudėtingų elektronikos korpusų iki didelių konstrukcinių dalių – būtų gaminami nuosekliai ir ekonomiškai. Skaitmeniškai optimizuojant procesą, gamintojai gali pasiekti žymiai aukštesnį sėkmės lygį pirmuoju bandymu, radikaliai sumažinant plėtros ciklus ir išlaidas.

Pagrindiniai die liavinimo simuliacijos integravimo į automobilių die liavinimo darbo eigą privalumai yra reikšmingi ir tiesiogiai veikia pelningumą bei produkto kokybę. Šie pranašumai apima:

• Defektų prevencija: Prognozuojant tokias problemas kaip porėtumas, suvirinimo linijos ir nepilnas užpildymas, analizė leidžia inžinieriams perkurti formą, kad iš karto būtų pašalintos šios klaidos.
• Išlaidų mažinimas: Tai sumažina brangaus formos perdarymo poreikį ir mažina medžiagų atliekų kiekį. Patvirtinus projektą iš anksto, išvengiama didelių sąnaudų, susijusių su gamybos linijos gedimų šalinimu.
• Pagreitintas plėtojimo ciklas: Modeliavimas ženkliai sumažina fizinių bandymų skaičių, reikalingą idealiam gaminio sukūrimui, sutrumpinant laiką nuo projekto iki rinkoje pasirodymo.
• Geroves gaminio kokybė ir našumas: Optimalus pripildymas ir aušinimas lemia detales su geresne konstrukcine vientisumu, puikesniu paviršiaus apdorojimu ir patobulintomis mechaninėmis savybėmis, kurios yra svarbios automobilių pramonės taikymuose.
• Pagerinta įrankio ilgaamžiškumas: Analizuojant šilumines apkrovas ant formos, modeliavimas gali padėti optimizuoti aušinimo sistemas, kad būtų išvengta ankstyvo įtrūkimo ar nusidėvėjimo, taip pailginant brangios matricos tarnavimo laiką.

Kritinių defektų prevencija: liejimo forma simuliacijos pagrindinis tikslas

Liejimo forma simuliacijos pagrindinis tikslas – būti galingu diagnostikos įrankiu, kuris nustato ir sumažina galimus gamybos defektus dar iki jų atsiradimo. Šie trūkumai gali pažeisti detalės konstrukcinį vientisumą, išvaizdą ir veikimą, dėl ko gali prireikti brangios medžiagos šalinimo ar, dar blogiau, kilti gedimų eksploatacijos metu. Simuliacija suteikia išsamią apžvalgą, kaip elgsis lydytas metalas, leisdama inžinieriams nustatyti dažniausių liejimo formos defektų priežastis.

Vienas svarbiausių nagrinėjamų defektų yra porozingumas , kuris reiškia tuštymas ar skylius atlievoje. Kaip išsamiai aprašo ekspertai kompanijoje Dura Mold, Inc. , porėtumas paprastai skirstomas į du tipus. Dujų susijęs porėtumas atsiranda tada, kai oras ar dujos iš tepalų užsitraps metalo kristizuojantis, dažniausiai atsirandant sklandžios, apvalios ertmės. Susitraukimo porėtumas, kita vertus, yra sukeltas tūrio mažėjimo kristizuojantis ir dažnai atrodo grubiai ir nelygiai. Abudu tipai gali smarkiai pažeisti detalę, o modeliavimas padeda nustatyti užstrigusių dujų ar nepakankamo užpildymo zonas, kurios sukelia šias problemas.

Kitas dažnas reiškinys yra orų spąstai . Jie atsiranda, kai lydytas metalas tekėdamas susilieja ir užfiksuoja oro kišenę formos ertmėje. Jei tinkamai nebus išvėdinta, šis užstrigęs oras gali sukelti paviršiaus defektus ar vidines ertmes. Panašiai, ## Sujungimo linijos formos vieta, kur susitinka du atskiri srauto frontai, tačiau visiškai nesulieja, sukuriant galimą silpną tašką galutiniame komponente. Simuliacija aiškiai vizualizuoja šias susitikimo vietas, leisdama koreguoti užtvarų vietas ar srauto kryptis, kad užtikrintų, jog frontai būtų pakankamai karšti ir tinkamai susilietų.

Kiti svarbūs defektai, kurių pagalba galima išvengti naudojant simuliaciją, apima nevisišką užpildymą (trūkstamą užpildymą) , kai metalas sukietėja prieš visiškai užpildant formos ertmę, ir šalti Siūliai , susijusią problemą, kai pernelyg ankstyvas aušinimas trukdo tinkamai sulieti metalinį srautą. Analizuodami srauto fronto temperatūrą ir slėgį viso užpildymo procesų metu, inžinieriai gali užtikrinti, kad metalas pasiektų kiekvieną formos kampą reikiamoje temperatūroje ir slėgyje, kad susidarytų pilnas, vientisas detalės elementas.

Norėdami efektyviai naudoti simuliacijos rezultatus, inžinieriai programinės įrangos vizualinius indikatorius sieja su specifiniais galimais defektais, leidžiantys taikyti tikslinius konstrukcijos pakeitimus.

Liejimo forma modeliavimo procesas: žingsnis po žingsnio vadovas

Atlikdami liejimo formavimo modeliavimą, sekate sisteminga procedūra, kuri iš 3D skaitmeninio modelio sukuria pritaikomus gamybos įžvalgas. Šis darbo procesas suskirstytas į tris pagrindines stadijas: paruošimą, skaitmeninį sprendimą ir apdorojimą po to. Kiekvienas žingsnis yra svarbus užtikrinant galutinio modeliavimo ataskaitos tikslumą ir naudingumą.

1. Paruošimas: skaitmeninio modelio paruošimas
   Ši pradinė etapa skirta pasiruošimui. Ji prasideda importuojant automobilio detalės 3D CAD modelį į CAE programinę įrangą. Tada modelis supaprastinamas, pašalinant savybes, kurios nėra svarbios srauto analizei, pvz., mažas logotipas ar sriegius, kurie gali nereikalingai sudėtinginti skaičiavimus. Kita svarbi žingsnis – tinklelio generavimas, kai programinė įranga detalės geometriją padalija į mažų, tarpusavyje susijusių elementų tinklą (tinklelį). Šio tinklelio kokybė yra labai svarbi; jis turi būti pakankamai smulkus, kad atspindėtų svarbias detales, bet ne tokio tankio, kad skaičiavimų trukmė taptų pernelyg ilga.
2. Medžiagos ir proceso parametrų nustatymas
   Kai tinklelis paruoštas, inžinierius nustato lydinio liejimo proceso konkrečias sąlygas. Tai apima tikslaus metalo lydinio (pvz., A380 aliuminį) pasirinkimą iš programinės įrangos išsamių medžiagų duomenų bazės. Kiekviena medžiaga turi unikalias savybes, tokias kaip klampumas ir šiluminis laidumas, kurias programinė įranga naudoja savo skaičiavimuose. Toliau nustatomi proceso parametrai, kad būtų imituota tikroviška gamybos aplinka. Tai apima lydymo temperatūros, formos temperatūros, pildymo trukmės bei slėgio, kuriuo įrenginys pereis nuo greičio valdymo prie slėgio valdymo, nustatymą.
3. Skaitinis sprendimas: Skaičiavimo fazė
   Čia kompiuteris atlieka sunkų darbą. CAE programinė įranga naudoja paruoštą modelį ir parametrus, kad išspręstų sudėtingas matematikos lygtis, reglamentuojančias skysčių dinamiką ir šilumos perdavimą. Jis apskaičiuoja, kaip ištirpęs metalas tekės, kaip slėgis ir temperatūra bus paskirstytos visoje formos dalyje, ir kaip dalis atvės ir ištverstų. Tai yra daug skaičiavimo, o tai gali užtrukti kelias valandas, priklausomai nuo detalės sudėtingumo ir tinklinio audinio tankio.
4. Po apdorojimo: rezultatų aiškinimas
   Kai sprendėjas baigia skaičiavimus, jis generuoja didžiulį kiekį žaliųjų duomenų. Po apdorojimo stadija yra ta, kai šie duomenys verčiami į vizualius, aiškinamus formatus, tokius kaip spalvų koduoti diagramai, grafai ir animacijos. Inžinierius analizuoja šiuos rezultatus, kad nustatytų galimas problemas. Pavyzdžiui, užpildymo modelio animacija gali atskleisti oro spąstus arba temperatūros grafikas gali išryškinti karštą tašką, kuris gali sukelti mažėjimo porumą. Galutinis rezultatas paprastai yra išsami ataskaita, kurioje apibendrinami šie rezultatai ir pateikiamos aiškios rekomendacijos, kaip optimizuoti pelėsių dizainą.

Rezultatų interpretacija: pagrindiniai rodikliai modeliavimo ataskaitoje

Skiminimo ir statybos sistemos, įskaitant ir jų komponentus, ir jų komponentai Suprantama, kaip interpretuoti šiuos pagrindinius rodiklius, simulacija iš teorinio pratybų tampa praktine priemone, kuri padeda sukurti sėkmingą pelėsius pirmą kartą. Ataskaitoje paprastai vaizduojami keli kritiniai parametrai, kuriuos inžinieriai ištyrinėja, kad tobulintų projektą.

Vienas iš pagrindinių rezultatų yra Užpildomojo laiko analizę. Dažnai tai rodoma kaip animacija arba konturinis grafikas, kuris iliustruoja, kaip lydimasis metalas palaipsniui užpildo ertmę. Idealiu atveju metalas turi būti užpildytas iš viso iš viso. Šis diagramas iš karto nurodo galimus klausimus, tokius kaip trumpai nušauti (kai srautas sustabdomas anksčiau) arba abejonės (kai srauto frontas žymiai sulėtėja), kuriuos galima matyti kaip tankias kontūrines linijas mažoje teritorijoje.

The Šilumos srauto temperatūra yra dar vienas svarbus rodiklis. Jis rodo lydinio metalo temperatūrą, kai jis užpildo formą. Jei temperatūra sumažėja per žemai, kol ertmė neužpildoma, gali atsirasti defektų, tokių kaip šalto uždarymo arba prastos kokybės suvirinimo linijos. Inžinieriai tai analizuoja, kad būtų užtikrinta, jog lydinys išliks pakankamai karštas, kad tinkamai susilieja ten, kur susitinka srauto frontai. Taip pat Sunkis perjungimo į V/P momentą metu grafikas rodo slėgio pasiskirstymą ertmėje tuo metu, kai mašina pereina nuo užpildymo (greitis) iki pakavimo (spaudimas) etapo. Tai padeda nustatyti didelį atsparumą turinčias sritis ir užtikrinti, kad įpurškimo slėgis būtų pakankamas, kad dalis būtų visiškai užpildyta, nesukeldama blizgio.

Analizės ataskaitos taip pat tiesiogiai prognozuoja defektus. Pagrindiniai inžinierių rodikliai:

• Oro spąstus: Programinė įranga aiškiai nurodo vietas, kuriose oro srautas gali būti užfiksuotas susisiekusiomis srautų frontomis. Tai leidžia dizaineriai strategiškai pridėti vėdinimo angų arba perkrovos į pelėsius.
• Suvirinimo linijos formavimasis: Ataskaita tiksliai parodo, kur atsiras suvirinimo linijos. Nors kartais jų išvengti neįmanoma, jų vietą galima pakeisti į mažiau struktūriškai ar estetiškai svarbias vietas, keičiant įtekėjimo takų pozicijas.
• Tūrinis traukimas: Šis rodiklis prognozuoja, kiek medžiaga susitrauks, atvėstant ir sustangrėjant. Didelis traukimas storose dalyse gali sukelti įdubimus ar vidinius tuštumus (porą). Tokio traukimo analizė padeda optimizuoti pildymo slėgį ir aušinimo kanalų konstrukciją, kad būtų kompensuotas traukimas.
• Išlinkimas (deformacija): Detalėms, turinčioms siaurus toleransus, išlinkimo analizė prognozuoja, kaip detalė gali išsikreipti ar išsivesti po išstūmimo dėl nelygaus aušimo ar vidinių įtempių. Tai yra svarbu užtikrinant, kad galutinė detalė atitiktų numatytus matmenis.

Kruopščiai išnagrinėję šiuos tarpusavyje susijusius metrikus, inžinierius gali priimti informuotus sprendimus dėl formos konstrukcijos keitimo – pavyzdžiui, keisti užtvarų dydžius, perkelti kanalus arba tobulinti aušinimo išdėstymą – siekiant sumažinti riziką ir užtikrinti aukštos kokybės galutinį produktą.

Taikymo apžvalga: kada būtina lydinio liejimo modeliavimas?

Nors lydinio liejimo modeliavimas naudingas beveik kiekvienam lydinio liejimo projektui, jis tampa nepakeičiamu, privalomu žingsniu tam tikroms automobilių komponentų kategorijoms, kuriose gedimo kaina yra didelė, o gamybos sudėtingumas reikšmingas. Šiems detalėms modeliavimas yra būtinas rizikos mažinimo metodas.

Pirmoji kategorija apima plonasienes, sudėtingas dalis . Elementai, tokie kaip elektronikos korpusai, perdavimo dėžės ar šilumos skleidėjai, dažnai turi sienas, kurios yra storesnės nei 1 mm, kartu su sudėtingomis ribų ir atramų struktūromis. Šiems komponentams, lydinys turi ilgai tekėti siaurais kanalais, dėl ko padidėja pavojus, kad jis pernelyg anksti sutvirtės, kas gali sukelti nepilną užpildymą ar šaltus sujungimus. Kaip pastebėta Sunrise Metal , formos liejimo modeliavimas čia yra būtinas, siekiant optimizuoti įtekėjimo ir kanalų sistemą, užtikrinant, kad lydinys pilnai ir greitai užpildytų visą ertmę dar nespėjus jam atvėsti.

Antra svarbi sritis yra dideli, integruoti konstrukciniai komponentai . Automobilių pramonės perkėlimas prie „gigalievimų“ – vienu gabalu liejant didelius automobilio korpuso ar rėmo skyrius – kelia milžiniškus iššūkius. Šie milžiniški liejinių dažnai reikalauja kelių įtekėjimo taškų, sinchroniškai užpildomų vienu metu. Formos srauto analizė yra vienintelis būdas užtikrinti subalansuotą srautą iš visų įtekėjimo taškų, kad būtų išvengta suvirinimo linijų konstrukciškai svarbiose vietose ir kontroliuojami milžiniški šiluminiai įtempiai formoje. Be simuliacijos, pasiekti reikiamą šių detalių konstrukcinį vientisumą būtų beveik neįmanoma.

Galiausiai analizė yra privaloma aukštos kokybės detalėms, turinčioms griežtus reikalavimus . Tai apima tokias dalis kaip hidrauliniai vožtuvų korpusai, kurie turi būti visiškai be vidaus porėtumo, kad nebūtų nutekėjimų, arba pakabos ir valdymo komponentai, kuriems tenka didelės mechaninės apkrovos. Šioms detalėms net nedidelės vidaus defektai gali sukelti katastrofišką gedimą. Modeliavimas naudojamas kruopščiai optimizuoti užpildymo ir kristalizacijos procesą, siekiant pašalinti vidaus susitraukimą ir dujų porėtumą, užtikrinant, kad galutinė detalė būtų tanki, stipri ir atitiktų griežtus saugos standartus.

Nors presavimas į formą yra idealus sudėtingoms geometrijoms, komponentams, reikalaujantiems absoliučiai aukščiausios stiprybės ir ilgaamžiškumo, pvz., kritinėms pakabos ar variklio dėžės detalėms, dažnai naudojami tokie procesai kaip karštas kalimas. Pavyzdžiui, specialistai kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology specializuojasi gamindami šiuos patvirus automobilių kalinius, kas parodo, koks svarbus yra tinkamo gamybos proceso pasirinkimas kiekvienai konkretaus taikymo sričiai.

Dažniausiai užduodami klausimai