BUDOWA MODELU DYNAMICZNEGO WYTĘŻENIA MATERIAŁU FORMY CIŚNIENIOWEJ KOMPUTEROWA SYMULACJA PROCESU ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

Podobne dokumenty
WSPOMAGANIE PROCESU ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

ROZKŁAD NAPRĘŻEŃ RZECZYWISTYCH NA POWIERZCHNI ELEMENTÓW FORMUJĄCYCH WYZNACZONY PRZY POMOCY KOMPUTEROWEJ SYMULACJI PROCESU ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

PRZESTRZENNY MODEL PRZENOŚNIKA TAŚMOWEGO MASY FORMIERSKIEJ

SYMULACJA NUMERYCZNA KRZEPNIĘCIA KIEROWANEGO OCHŁADZALNIKAMI ZEWNĘTRZNYMI I WEWNĘTRZNYMI

FILTRACJA STALIWA SYMULACJA PROCESU NA PRZYKŁADZIE ODLEWU O MASIE 700 KG. S. PYSZ 1, J. STACHAŃCZYK 2 Instytut Odlewnictwa w Krakowie

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

ANALIZA DYNAMIKI PRZENOŚNIKA FORM ODLEWNICZYCH. T. SOCHACKI 1, J. GRABSKI 2 Katedra Systemów Produkcji, Politechnika Łódzka, Stefanowskiego 1/15, Łódź

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

Proces wykonywania modeli z nowej generacji mas modelowych stosowanych w metodzie wytapianych modeli analiza symulacyjna

FOTOELEKTRYCZNA REJESTRACJA ENERGII PROMIENIOWANIA KRZEPNĄCEGO STOPU

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

EKSPERYMENTALNE MODELOWANIE STYGNIĘCIA ODLEWU W FORMIE

BADANIA NAPRĘŻEŃ SKURCZOWYCH W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

POLE TEMPERA TUR W TECHNOLOGII WYKONANIA ODLEWÓW WARSTWOWYCH

OCENA PŁYNIĘCIA CIEKŁEGO STOPU AlMg10 W SPIRALNEJ PRÓBIE LEJNOŚCI

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

ANALIZA PROCESU ZAPEŁNIENIA WNĘKI CIEKŁYM STOPEM W METODZIE PEŁNEJ FORMY.

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA PARAMETRY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

BADANIE WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY CIŚNIENIOWEJ SUSPENSJĄ KOMPOZYTOWĄ

ŻELIWNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

PROJEKT - ODLEWNICTWO

MODELOWANIE ODLEWANIA CIĄGŁEGO WLEWKÓW ZE STOPU AL

EMPIRYCZNE WYZNACZENIE PRAWDOPODOBIEŃSTW POWSTAWANIA WARSTWY KOMPOZYTOWEJ

WYKORZYSTANIE SYSTEMU Mathematica DO ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA

OBLICZANIE PRĘDKOŚCI KRYTYCZNEJ PRZEMIESZCZANIA FALI CZOŁOWEJ STOPU W KOMORZE PRASOWANIA MASZYNY CIŚNIENIOWEJ

DROGA ROZWOJU OD PROJEKTOWANIA 2D DO 3D Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMÓW CAD NA POTRZEBY PRZEMYSŁU SAMOCHODOWEGO

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.5

MODYFIKACJA STOPU AK64

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

OCENA KRYSTALIZACJI STALIWA METODĄ ATD

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

CECHY PRZEPŁYWU SILUMINÓW JEDNOFAZOWYCH W KANAŁACH METALOWYCH FORM ODLEWNICZYCH

KRZEPNIĘCIE STRUGI SILUMINU AK7 W PIASKOWYCH I METALOWYCH KANAŁACH FORM ODLEWNICZYCH

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

ODLEWNICTWO CIŚNIENIOWE METALI I FORMOWANIE WTRYSKOWE TWORZYW SZTUCZNYCH

WYZNACZANIE PARAMETRÓW PRZEPŁYWU CIECZY W PŁASZCZU CHŁODZĄCYM ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO

Dane potrzebne do wykonania projektu z przedmiotu technologia odlewów precyzyjnych.

WPL YW SPOSOBU DOPROW ADZENIA CIEKLEGO MET ALU DO FORMY MET AL OWEJ NA ELIMINACJĘ POROWATOŚCI TESTOWYCH ODLEWÓW

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

WPŁYW SZYBKOŚCI WYPEŁNIANIA WNĘKI FORMY NA STRUKTURĘ ŻELIWA CHROMOWEGO

MONITOROWANIE PRODUKCJI I KONTROLA JAKOŚCI STALIWA ZA POMOCĄ PROGRAMU KOMPUTEROWEGO

ADAPTACJA METODY QFD DLA POTRZEB ODLEWNI ŻELIWA

BADANIE DOKŁADNOŚCI WYMIAROWEJ W METODZIE ZGAZOWYWANYCH MODELI

CHARAKTERYSTYKA I ZASTOSOWANIA ALGORYTMÓW OPTYMALIZACJI ROZMYTEJ. E. ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, ul. Reymonta 23, Kraków

WPŁYW PARAMETRÓW ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO NA STRUKTURĘ i WŁAŚCIWOŚCI STOPU MAGNEZU AM50

Ruch granulatu w rozdrabniaczu wielotarczowym

WYZNACZANIE MINIMALNEJ GRUBOŚCI WLEWU DOPROWADZAJĄCEGO

KONTROLA STALIWA NIESTOPOWEGO METODĄ ATD

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Rola modelowania fizycznego i numerycznego

SKURCZ TERMICZNY ŻELIWA CHROMOWEGO

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

Komputerowe wspomaganie projektowania- CAT-01

ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII WIRTUALNEJ RZECZYWISTOŚCI W PROJEKTOWANIU MASZYN

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

NUMERYCZNA SYMULACJA NAPRĘŻEŃ I DEFORMACJI W ODLEWACH MOŻLIWOŚCI I KOSZTY ANALIZY

ANALIZA NUMERYCZNA ZMIANY GRUBOŚCI BLACHY WYTŁOCZKI PODCZAS PROCESU TŁOCZENIA

SYSTEM INFORMATYCZNEGO WSPOMAGANIA ZARZĄDZANIA GOSPODARKĄ MATERIAŁAMI WSADOWYMI W ODLEWNI PRIMA-ŁÓDŹ

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

OPTYMALIZACJA PROCESU ZALEWANIA DUŻEGO WLEWKA Fe-Si-Mg W CELU UJEDNORODNIENIA JEGO SKŁADU CHEMICZNEGO

Wspomaganie prototypowania nasadki polimerowej

Projektowanie elementów z tworzyw sztucznych

ANALIZA NUMERYCZNA DEFORMACJI WALCOWEJ PRÓBKI W ZDERZENIOWYM TEŚCIE TAYLORA

DOBÓR NADLEWÓW W ODLEWACH BIMETALOWYCH BLACHA STALOWA ŻELIWO CHROMOWE

Techniki wytwarzania - odlewnictwo

STRUKTURA ŻELIWA EN-GJS W ZALEŻNOŚCI OD MATERIAŁÓW WSADOWYCH

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

THE MODELLING OF CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OF HARMONIC DRIVE

PROCEDURA PRZYJMOWANIA NOWYCH ZAMÓWIEŃ NA PRODUKCJĘ ODLEWÓW

ZARZĄDZANIE PRODUKCJĄ ODLEWÓW W OPARCIU O TECHNIKĘ MODELOWANIA I SYMULACJI PRACY LINII ODLEWNICZYCH

SYLABUS. Studia Kierunek studiów Poziom kształcenia Forma studiów Inżynieria materiałowa studia pierwszego studia stacjonarne

MODYFIKACJA BRĄZU SPIŻOWEGO CuSn4Zn7Pb6

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

MICHAŁ SUSFAŁ Uniwersytet Rzeszowski, Polska

TEMPERATURY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO W FUNKCJI SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA ODLEWU

Analiza obciążeń baneru reklamowego za pomocą oprogramowania ADINA-AUI 8.9 (900 węzłów)

Spis treści Przedmowa

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

SZACOWANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK9 NA PODSTAWIE METODY ATND

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

Opisy efektów kształcenia dla modułu

WPŁYW NIEJEDNORODNOŚCI STĘŻENIA ZAWIESINY NA WIELKOŚCI PROCESU CIĄGŁEJ SEDYMENTACJI WIELOSTRUMIENIOWEJ

WYKORZYSTANIE METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W MODELOWANIU WYMIANY CIEPŁA W PRZEGRODZIE BUDOWLANEJ WYKONANEJ Z PUSTAKÓW STYROPIANOWYCH

Połączenie wciskowe do naprawy uszkodzonego gwintu wewnętrznego w elementach silnika

Transkrypt:

13/19 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 19 Archives of Foundry Year 2006, Volume 6, Book 19 PAN - Katowice PL ISSN 1642-5308 BUDOWA MODELU DYNAMICZNEGO WYTĘŻENIA MATERIAŁU FORMY CIŚNIENIOWEJ KOMPUTEROWA SYMULACJA PROCESU ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO Z. GAWROŃSKI 1, R. ŁUKASIEWICZ 2, M. GÓRECKI 3, Z. NIEDŹWIEDZKI 4, Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 1 STRESZCZENIE W pracy omówiono metodę wyznaczania dynamicznego obciążenia roboczej powierzchni formy ciśnieniowej w czasie zalewania jej ciekłym stopem aluminium oraz wynikającego stąd wytężenie materiału formy. Przedstawiono wyniki i analizę wielkości procesu zapełniania wnęki formy oraz sposoby zwiększenia użytkowych właściwości formy ciśnieniowej. Key words: pressure mould, pressure die casting 1. WSTĘP Stosowanie technik komputerowych w projektowaniu odlewniczych form ciśnieniowych jest coraz bardziej rozpowszechnione, a w USA jest już standardem opracowanie nowej konstrukcji formy w układzie 3D [2]. Dla odlewu, którego zadaniem jest również spełnienie funkcji dekoracyjnej, sporządzenie nowego projektu w systemie 3D pozwala nie tylko lepiej i plastyczniej zaprezentować jego kształt, kolorystykę i zastosowanie, ale jednocześnie opracować najbardziej optymalną technologię produkcji. 1 Dr hab. inż. Zbigniew Gawroński prof. PŁ 2 Dr inż. Rafał Łukasiewicz Wifama-Prexer Sp. z o. o. 3 Dr inż. Marek Górecki Instytut Inżynierii Materiałowej PŁ 4 Dr hab. inż. Zenon Niedźwiedzki prof. PŁ, zn @ p.lodz.pl 113

Prace projektowe można prowadzić w wirtualnej rzeczywistości z wykorzyst a- niem odpowiednich programów począwszy od fazy projektu całego urządzenia, poprzez analizę konstrukcyjną i technologiczną poszczególnych jego podzespołów [2]. Całość zintegrowanego systemu projektowania obejmuje programy CAD (Computer Added Design), rozbudowane o systemy realistycznej wizualizacji, pozwalające na uzyskanie bardzo rzeczywistego obrazu projektowanego zespołu. Programy te umożliwiają powiązanie poszczególnych współpracujących zespołów i ocenę ich wzajemnej zależności w czasie pracy. Obecnie systemy CAD posiadają bardzo rozbudowaną strukturę, ukierunkowaną na potrzeby konkretnych prac projektowych. Jednym z przykładów zaawansowanego modułu jest Tool Design Option (Floating) w systemie Pro/ENGINEER. Moduł ten wspomaga zagadnienia związane z konstruowaniem oprzyrządowania technologicznego przez możliwość definicji podziału formy i kontroli geometrii odlewu pod kątem otwierania formy oraz możliwość uwzględnienia procesu skurczu materiału. Dalszym etapem projektowania jest ocena poprawności konstrukcji po d względem obciążeń mechanicznych i cieplnych w czasie pracy. Służą do tego programy wykorzystujące Metody Elementów Skończonych (MES), pozwalające na analizę stanu naprężeń w poszczególnych elementach. W przypadku tradycyjnego projektowania dochodzenie d o pozytywnych rezultatów procesu odlewniczego wymaga przeprowadzenia wielu prób (pociąga to za sobą np. przekazywanie formy na warsztat aby zmienić układ wlewowy lub odpowietrzający). Wyniki testów nie zawsze dają jednoznaczne odpowiedzi na powstające problemy natury konstrukcyjnej i technologicznej. Przesłanki zwiększające trwałość formy ciśnieniowej omówiono w pracach [1-2] oraz [4]. 2. WYZNACZENIE OBCIĄŻENIA POWIERZCHNI ELEMENTÓW FORMUJĄCYCH PRZY POMOCY MODELOWANIA 3D ORAZ SYMULACJI KOMPUTEROWEJ PROCESU ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO 2.1. Budowa modeli 3D próbnej odlewniczej formy ciśnieniowej Model dynamiczny wytężenia odlewniczej formy ciśnieniowej został opracowany na przykładowo zaprojektowanym prostym w kształcie detalu odlewniczym przy p o- mocy w/w pakietów oprogramowania. Pro/ENGINEER jako pakiet konstrukcyjny w budowie dynamicznego modelu wytężenia formy posłużył do wykonania: modelu 3D gotowego odlewu - rys. 1a, modelu technologicznego 3D zawierającego odlew ciśnieniowy z założonym skurczem, układem wlewowym wraz z przelewami i odpowietrzeniem - rys. 1b, modelu 3D odlewniczej formy ciśnieniowej - rys. 2a i b. a) b) 114

ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rys. 1. Modele 3D: a) gotowy odlew, b) model technologiczny odlewu. Fig. 1. 3D models: a) ready cast, b) technological model of the cast a) b) Rys. 2. Modele 3D: a) element formujący matryca, b) złożenie elementów formujących Fig. 2. 3D models: a)forming element- die, b) assembly drawing forming elements 115

Ze względu na ograniczoną moc obliczeniową dostępnych komputerów oraz bardzo dużą złożoność modelowania zjawisk towarzyszących odlewaniu ciśnieniowemu w obliczeniach numerycznych posłużono się wstępnie modelem uproszczonym 2D uzyskanym z przekroju formy ciśnieniowej o szerokości 1 mm (rys. 3a). Model ten został poddany dalszemu opracowaniu w programie ANSYS. Przy wykorzystaniu tego modelu stworzony został algorytm pozwalający analizować powstające naprężenia w wyniku oddziaływania strugi ciekłego stopu aluminium na powierzchnie formujące. Utworzony algorytm w późniejszym etapie analizy został zastosowany z powodzeniem dla rzeczywistego modelu 3D formy odlewniczej (rys. 3b). a) b) Rys.3. a) model uproszczony 2D przekroju formy ciśnieniowej, b) model 3D formy ciśnieniowej Fig.3. a) 2D simplified representation of pressure die, b) 3D model of pressure die 2.2. Budowa modelu dyskretnego elementów formujących Model dyskretny elementów formujących (rys. 4 i 5) stworzono przy wykorzystaniu programu ANSYS, przyjmując do ich budowy elementy płaskie o dwóch sto p- niach swobody w węźle. W programie tym opierając się na metodzie elementów skończonych MES model podzielono na szereg małych domen. Siatkę zbudowano w ten sposób, że p owierzchnia modelu formy stykająca się bezpośrednio z ciekłym aluminium podzielona została na domeny o wielkości 10 x 50 μm do głębokości 200 μm (rys. 4.b). Kolejne domeny wypełniające cały model utworzone zostały płynnie zaczynając od wielkości 50 x 50 μm, a ko ń- cząc na wielkościach rzędu 1500 x 1500 μm. W opracowanym modelu dyskretnym 3D (rys.5) wyselekcjonowano przy powierzchni styku forma ciekły stop aluminium, submodele o wielkości kilkudziesięciu mikrometrów celem przeprowadzenia subtelnej analizy naprężeń własnych w warstwie wierzchniej. 116

ARCHIWUM ODLEWNICTWA a) b) Rys. 4. a) Model dyskretny przekroju formy podzielony na szereg elementów skończonych (siatka MES), b) siatka MES na styku formy i ciekłego aluminium Fig.4. a) Discrete model of the die divided into series of finite element (FEM mesh), b) FEM mesh at the contact point Rys. 5. Model dyskretny 3D formy podzielony na szereg elementów skończonych (siatka MES) Fig.5. Discrete 3D model divided into a series of finite elements (FEM mesh) 117

2.3. Budowa modelu dynamicznego do badania wytężenia formy ciśnieniowej komputerowa symulacja procesu odlewania ciśnieniowego W pierwszym etapie symulacji komputerowej w układzie uproszczonym został rozwiązany proces przepływu (rys. 6) oraz określono rozkład temperatury wewnątrz formy. Było to niezbędne dla zidentyfikowania miejsc, w których występują maksymalne ciśnienia i pola prędkości strugi ciekłego aluminium. Rys. 6. Symulacja komputerowa procesu odlewnia - wtrysk ciekłego stopu aluminium do wnętrza formy dla wybranych z symulacji kroków czasowych Fig. 6. Computer simulation of casting process- molten aluminium injection into a cavity for selected, from simulation, time steps Przedstawiony w symulacji komputerowej wtrysk ciekłego stopu aluminium do wnętrza formy cechuje wyraźne rozproszenie strugi ciekłego metalu. Jest to spowodowane użyciem modelu uproszczonego. Widoczny na rys. 6 pęcherz gazowy eliminuje założenia tego modelu dla rzeczywistego procesu odlewania. Należy jednak zauważyć, że zastosowane uproszczenie było konieczne dla wyznaczenia algorytmu pozwalającego analizować powstające w materiale formy naprężenia będące sutkiem oddziaływania strugi ciekłego stopu aluminium na powierzchnie formujące. Następnie wykorzystując opracowany algorytm i doświadczenia dla modelu upros z- czonego 2D, przystąpiono do symulacji wtrysku dla układu trójwymiarowego 3D. Zastosowany model 3D w pełni oddaje warunki jakie panują podczas wtrysku. 118

ARCHIWUM ODLEWNICTWA Symulacja ta została wykonana do momentu pełnego wypełnienia wnęki formy przez ciekły stop aluminium (rys. 7). Rys. 7. Symulacja komputerowa 3D procesu odlewnia ciekłego stopu aluminium do wnętrza formy Fig.7. 3D computer simulation of casting process of the molten aluminium injection into the cavity die Jak wynika z analizy proces wtrysku przedstawionego na rys. 7 jest on w pełni ustabilizowany i nie zakłócony powstawaniem pęcherzy gazowych co miało miejsce w układzie uproszczonym 2D. Z rysunku tego wynika też, że w pierwszej kolejności wypełniana jest dolna część wnęki formującej, następnie część górna, a w ostatniej fazie wtrysku wypełniane są przelewy. Świadczy to o dobrze usytuowanych miejscach położenia przelewów i prawidłowym odpowietrzeniu wnęki formującej. Przeprowadzona pomyślnie symulacja komputerowa 3D wtrysku ciekłego stopu aluminium do formy pozwoliła w dalszym etapie badań na analizę charakterystycznych dla procesu odlewania wielkości. Określono kolejno pole temperatury (rys. 8), pole ciśnienia na powierzchniach formujących (rys. 9) oraz pole prędkości strugi ciekłego aluminium (rys. 10). Analiza pola temperatury (rys. 8) wskazuje na miejsca, które będą szczególnie narażone na długotrwałe działanie wysokiej temperatury podczas wtrysku. Pozwala to między innymi na określenie miejsc, w których może wystąpić zjawisko lutowania, dając tym samym sygnał do zastosowania operacji technologicznych przeciwdziałających powstawaniu na tych powierzchniach związków intermetalicznych. 119

Rys. 8. Pola temperatury w układzie 3D dla wybranych z symulacji kroków czasowych Fig. 8. The temperature distribution fields in 3D setup for selected, from simulation, time steps Rys. 9. Pola ciśnienia na powierzchni elementów formujących w układzie 3D dla wybranych z symulacji komputerowej kroków czasowych Fig. 9. The pressure distribution on the forming elements surfaces, for selected from computer simulation, time steps Analiza pola prędkości (rys. 10) i pola ciśnienia jakie występują wewnątrz formy (rys. 9) daje dodatkowo możliwość zidentyfikowania miejsc szczególnie narażonych na rozwój erozji i kawitacji. 120

ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rys.10. Pole prędkości strugi ciekłego stopu aluminium wewnątrz formy odlewniczej dla wybranego kroku czasowego Fig. 10. The distribution velocity of the molten aluminium flux inside the die for selected time step Dzięki przeprowadzonej analizie symulacji wtrysku - już na etapie projektowym możemy wprowadzić zmiany eliminujące występowanie niekorzystnych zjawisk erozji i kawitacji lub zmniejszyć obszar ich działania. Zmiany w tym obszarze mogą być związane z miejscem usytuowania wlewu, jego geometrią jak i zmianą samego kształtu powierzchni formującej. Zdarza się jednak, że ich wprowadzenie jest niemożliwe, wówczas otrzymane podczas symulacji wyniki mogą sugerować zastosowanie w takich miejscach zabiegów technologicznych związanych z uszlachetnieniem warstwy wierzchniej przeciwdziałających występowaniu niepożądanych wad związanych ze zjawiskiem erozji i kawitacji. Warstwa taka musi być odporna chemicznie w stosunku do aluminium i jego stopów oraz dostatecznie twarda, aby zapewnić odporność na zużycie na gorąco. Wierzchnią warstwę spełniającą te warunki można uzyskać w formach wykonanych z wysokostopowej stali narzędziowej do pracy na gorąco z dodatkowo wytworzoną technologiczną warstwą wierzchnią(tww) (azotowanie regulowane bądź warstwy typu DUPLEX). 121

3. PODSUMOWANIE Przeprowadzone badania i ich analiza upoważniają do wyciągnięcia następujących wniosków: 1. Wykorzystana w pracy symulacja komputerowa daje możliwość analizy charakterystycznych odlewniczych wielkości konstrukcyjnych, miejsc położenia dopływu oraz przelewów w formie, tak aby uzyskać optymalne parametry wtrysku w wyniku których otrzymamy dobry, pozbawiony pęcherzy gazowych, niedolań i nieciągłości odlew. 2. Zastosowanie symulacji komputerowej pozwala na identyfikację w formie miejsc narażonych na kawitację i erozję. 3. Wyznaczone za pomocą metod numerycznych naprężenia od obciążeń cieplnomechanicznych mogą być wykorzystywane jako kryterium doboru technologicznej warstwy wierzchniej (TWW) i traktowane jako wyznacznik w ich dalszych przemysłowych aplikacjach. LITERATURA [1] Gawroński Z., Łukasiewicz R.: "Metoda zwiększenia trwałości matryc form wtryskowych do ciśnieniowego odlewania stopów aluminium. Mechanik nr 12/2002, s. 786-789. [2] Bergstoröm J., Fredriksson D., Johansson M.: The use of tool steels: experience and th research. 6 International Tooling Conference, Karlstad University 2002 [3] Niedźwiedzki Z., Gawroński Z., Łukasiewicz R.: Zmiana ciśnienia wypełniania wnęki formy ciśnieniowej. Archiwum Odlewnictwa PAN. Rocznik 4. Nr 12, (2004) 81-86. [4] Kula P., Niedźwiedzki Z., Gawroński Z.: Analiza pól temperaturowych hartowanego materiału. Archiwum Odlewnictwa PAN. Rocznik 4. Nr 12, (2004) 203-208. SUMMARY COMPUTER SIMULATION OF PRESSURE DIE CASTING SIMULATION OF DYNAMIC EFFECT OF DIE MATERIAL The method of determining the dynamic effort of working surface of pressure die during filling it with liquid aluminium alloy and resulting from it the die material effort are discussed. The results and analysis of filling the cavity die process as well as ways of increasing of the service properties of pressure die, are presented in this paper. Recenzował: prof. zw. dr hab. inż. Andrzej Białobrzeski 122