Optymalizacja technologii odlewniczej

Dostawa odlewu o wymaganej jakości w jak najkrótszym czasie. Skuteczne opracowanie układów zalewania i zasilania. Kontrolowanie procesu, poprzez odpowiednie zasilanie oraz zapewnienie wystarczającego okna procesowego. To niektóre wyzwania przed którymi staje technolog odlewnik. W niniejszej publikacji, popartej przykładem, przedstawię w jaki sposób odlewnia może sprawdzić proces przed uruchomieniem wykorzystując program ProCAST. 

Największą wadą odlewów wielkogabarytowych jest to, że muszą wyjść poprawnie za pierwszym razem. Bez prototypów. Bez wad dyskwalifikujących ich przez klienta. Zdarza się, że odlewnia jest limitowana przez wielkość kadzi. Powstają wtedy pytania – czy nadlewy będą wystarczające do odpowiedniego zasilenia odlewu? A może zmniejszyć liczbę wlewów doprowadzających? Symulacja komputerowa pozwala nie tylko zapewnić odpowiednia jakość produkowanego odlewu, ale również umożliwia terminową dostawę, eliminując niepotrzebne operacje związane z ewentualną ich naprawą.

Przykład – odlew staliwny

Poniższy przykład odlewu staliwnego poakzuje w jaki sposób symulacja pozwala wybrać odpowiednią technologię i zaoszczędzić 3 tony materiału na jednym procesie. Wykonany zostać miał 12 tonowy korpus, przedstawiony na tysunku poniżej:

Do symulacji komputerowej wczytany został plik CAD3D całej technologii wraz ze wszystkimi informacjami procesowymi, m.in.:

• składu chemicznego odlewu,
• temperatury zalewania,
• materiału i temperatury początkowej formy, rdzeni i ochładzalników,
• wymiarów skrzynki formierskiej,
• rodzaju materiałów izolacyjnych.

Pierwszy wariant technologii – koncepcja syfonowa, 4 wlewy doprowadzające

Pierwsza koncepcja zaproponowana przez technologa zakładała 2 wlewy główne rozdzielające się na 4 wlewy doprowadzające, 8 nadlewów (2 wewnątrz odlewu) oraz szereg ochładzalników.

Całkowita waga odlewu z układem wlewowym oraz nadlewami to aż 21,3 tony (przy 12 tonowym odlewie). Proces niewykonalny w przypadku dwóch 10 tonowych kadzi. Uzysk to 56,3%. Symulac

ja potwierdziła poprawność technologii niemniej odlewnia zaczęła się zastanawiać nad korzystniejszym, aczkolwiek bardziej ryzykownym procesem…

Drugi wariant technologii – koncepcja syfonowa, 2 wlewy doprowadzające

Kolejna koncepcja zakładała redukcję 2 wlewów doprowadzających oraz zmniejszenie wysokości nadlewów.

Całkowita waga odlewu z układem wlewowym oraz nadlewami w tym przypadku to 18,3 tony (aż 3 tony mniej). Dodatkowo dwie 10 tonowe kadzie wystarczą do zalania. Uzysk to 65,5%. Do zbadania pozostała jeszcze kwestia jakości odlewu, tak jak poprzednio wykorzystano w tym celu symulację w ProCAST.

Zalewanie

Na poniższej animacji przedstawiony został proces zalewania. Z lewej strony widać skalę temperatury w której wyświetlane są wyniki. W celu poprawnej przejrzystości, usunięte zostały elementy formy, rdzenie, oraz ochładzalniki. Przebieg zalewania scharakteryzować można jako bardzo stabilny i równomierny, widać poprawne działanie ochładzalników.

Krzepnięcie

Krzepnięcie zrealizowane zostało w trybie „wirtualnych promieni rentgenowskich”. Zakrzepnięty metal jest przezroczysty, co doskonale obrazuje poprawne wyprowadzenie węzłów cieplnych odlewu.

Porowatość skurczowa

Wyniki obrazujące rozkład porowatości skurczowej w jasny sposób informują, że stosując daną technologię uzyska się zdrowy odlew. Jedyne wady zlokalizowane są w nadlewach.

Podsumowanie

Analiza kosztów produkcji przed i po wprowadzeniu pakietu ProCAST wykazała oszczędności ponad 100 000 Euro w ciągu 18 miesięcy, poprzez poprawę wydajności oraz zmniejszenie kosztów remontów i napraw i reklamacji. Kwota przekracza wartość licencji bezterminowej. Dodatkowo system wspomaga odlewnie w kontaktach z klientami, dając konkretne i merytoryczne argumenty przemawiające za zmianami w konstrukcjach odlewów. Wysokie oszczędności oraz eliminacja ryzyka związanego z uruchomieniem nowej produkcji, jednoznacznie wskazują na zasadność stosowania symulacji komputerowej w nowoczesnej odlewni.