СКМ ЛП «ПолигонСофт»
Система компьютерного моделирования литейных процессов (СКМ ЛП) «ПолигонСофт» — это профессиональный инструмент для создания и оптимизации литейной технологии. «ПолигонСофт» работает на базе метода конечных элементов и выполняет анализ заполнения, кристаллизации и напряжений для большинства литейных технологий и любых сплавов.
Скачать брошюруПрофессиональное решение для моделирования литейных процессов
Система компьютерного моделирования литейных процессов (СКМ ЛП) «ПолигонСофт» – это профессиональный инструмент технолога-литейщика, предназначенный для прогноза и анализа причин возникновения дефектов на стадии проектирования литейной формы и литниково-питающей системы. «ПолигонСофт» – это виртуальный литейный цех, где можно в короткие сроки и без дополнительных затрат разработать, проанализировать и отладить основные этапы литейной технологии. Выполняя всю работу на компьютере еще до начала изготовления оснастки, технолог получает больше информации о процессе, чем может получить в литейном цехе.
Универсальный инструмент
Вычислительное ядро «ПолигонСофт» состоит из трех решателей: гидродинамического, теплового и напряжений. Вместе с набором дополнительных опций они моделируют все традиционные литейные технологии и многие специальные процессы:
- литье в песчаную форму с любым связующим;
- литье в кокиль (в том числе охлаждаемый или подогреваемый);
- литье по выплавляемым моделям;
- литье в вакууме (в том числе все виды направленной кристаллизации);
- литье по процессу вакуумно-пленочной формовки;
- литье под высоким и низким давлением;
- центробежное литье;
- непрерывное литье и др.
Сквозное моделирование
Качество и достоверность расчета напрямую связаны с возможностью сквозного моделирования технологии. В «ПолигонСофт» могут быть последовательно смоделированы все этапы технологического процесса получения отливки: нагрев формы, заполнение формы расплавом, затвердевание на плацу или в термостате, извлечение отливки из формы, обрубка литниковой системы и прибылей и т.д.
Быстрый запуск расчетов на основе шаблонов
В процессе создания технологии часто приходится просчитывать много вариантов литниково-питающей системы или технологических режимов. При этом обычно меняется только геометрия литейного блока или температура заливки, а все материалы и условия теплообмена остаются неизменными. Чтобы избежать рутинных операций при запуске расчета, «ПолигонСофт» использует шаблоны технологических процессов, предоставляющие пользователю готовые отлаженные наборы данных, характерные для каждой технологии. Разумеется, все шаблоны и данные могут быть отредактированы в соответствии с требованиями конкретного производства.
Кроме того, в «ПолигонСофт» встроен механизм наследования всех параметров от любого предыдущего расчета на текущую задачу. Все это позволяет технологу запустить расчет всего несколькими щелчками мыши и сосредоточиться на творческом процессе.
Работа с геометрией любой сложности
Модель отливки «Корпус» с холодильникамии кокилем, подготовленная к расчету (ОАО «ААК “Прогресс” им. Н.И. Сазыкина»)
Сеточная модель литейного блока лопаток турбокомпрессора, построенная в SALOME (ООО «СКБТ»)
Керамическая форма, автоматически созданная в препроцессоре «ПолигонСофт» (ООО «СКБТ»)
Проверка качества сетки по заданным параметрам выявит элементы с критическими углами или неправильной формой и исправит либо удалит их.
Специальные инструменты анализируют геометрию на наличие тонких стенок и локально измельчают сетку, чтобы повысить точность расчета.
а)
б)
Локальное измельчение сетки в препроцессоре «Мастер»:
а) исходная сетка;
б) после локального измельчения
Заполнение формы расплавом
Современный и мощный решатель течения «Эйлер» моделирует заполнение формы расплавом так, как это происходит в литейном цехе:
- из поворотного или стопорного ковша;
- в один или несколько стояков;
- с доливом в стояк или прибыли;
- с постоянной или переменной скоростью течения (падение напора).
Рассчитывается падение температуры расплава при контакте со стенками формы и теплоотдаче в среду, а также выделение твердой фазы, которое может привести к остановке течения и непроливу. Специальный алгоритм позволяет исследовать работу литниковой системы, выявить ее
узкие места и найти оптимальные размеры, расположение и число питателей.
Литье в песчаную форму (ООО «КЗЭ “ДимАл”»)
Затвердевание отливки
На этом этапе технолог узнаёт:
- как меняется температура в отливке и форме;
- как происходит затвердевание отливки;
- где и почему формируются тепловые узлы;
- величину и распределение остаточных напряжений в отливке;
- величину и распределение деформаций напряжений в отливке;
- коробление отливки в целом и по осям координат;
- зоны вероятных горячих и холодных трещин.
Температура форм в опоке перед заливкой (Уссурийский ЛРЗ АО «Желдорреммаш»)
Теплообмен излучением
В этих случаях расположение отливок на кусте или литейных блоков относительно друг друга может существенно влиять на картину пористости.
Моделирование ЛВМ в вакууме
(АО «ОДК» – «Салют»)
Раковины и пористость
Специальные алгоритмы, учитывающие капиллярный эффект и падение давления при затвердевании замкнутых тепловых узлов, позволяют более точно рассчитать картину дефектов при использовании закрытых прибылей.
На этом этапе технолог узнаёт:
- форму, размеры и расположение усадочных раковин;
- размеры и расположение зон макропористости;
- размеры и расположение зон микропористости.
Центробежное литье
В сочетании с возможностями моделирования литья по выплавляемым моделям в вакууме «ПолигонСофт» становится незаменимым инструментом при производстве отливок из титановых сплавов.
Центробежное литье титановых отливок в керамическую форму в вакууме
Коробление и трещины
Специальные алгоритмы рассчитают окончательное состояние отливки после извлечения из формы и удаления литниковой системы.
Надежность и устойчивость алгоритмов позволяют использовать решатель даже для моделирования процессов термообработки (закалки в различные среды, отжиг, отпуск и т.п.) с целью определения остаточных напряжений, деформаций, коробления и возможного разрушения.
На этом этапе технолог узнаёт:
- величину и распределение остаточных напряжений в отливке;
- величину и распределение деформаций напряжений в отливке;
- коробление отливки в целом и по осям координат;
- зоны вероятных горячих и холодных трещин.
Трещины в отливке
(АО «ОДК» – «Салют»)
Циклические процессы
Контроль изменения температуры формы по циклам при ЛПД
База материалов
«ПолигонСофт» поставляется с собственной базой отечественных материалов и сплавов, в которую входят свойства многих сталей, чугунов, алюминиевых, никелевых, титановых, медных, цинковых и драгоценных сплавов. Кроме того, она содержит данные по материалам формы (песчано-глинистые, жидко-стекольные и холодно-твердеющие смеси, керамики, шамоты, асбест, дробь, теплоизоляционные и многие другие материалы, применяемые в литейном производстве).
База данных может быть отредактирована и пополнена пользователем.
Редакторы свойств материалов и граничных условий
Крупногабаритное литье
Благодаря использованию метода конечных элементов «ПолигонСофт» с успехом применяется для моделирования очень больших и при этом сравнительно тонкостенных отливок. В сочетании с возможностью использовать симметрию и многопоточные вычисления процесс моделирования занимает вполне приемлемое время. При этом задействуются вычислительные ресурсы (в первую очередь объем оперативной памяти), которые не выходят за рамки обычных офисных ПК.
- Габариты: 8700х2000х2080 мм
- Средняя толщина стенки: 30 мм
- Расчетная модель содержит 677 700 узлов и 3 170 621 элемент
Отливка «Рама»
(ООО Литейный завод «Петрозаводскмаш»)
Моделирование непрерывного литья
Промежуточный момент технологического процесса. Визуализация зон динамической среды, характеризующих тепловой режим разных частей системы:
- белые слои сверху – содержание металла в условной ванне;
- синие слои снизу – зоны вторичного охлаждения
Температура в системе на момент завершения предпусковой выдержки Детализация тепловой картины в зоне кристаллизатора Детализация тепловой картины в сформированной части литой заготовки
Изготовление крупных слитков
Компания CSoft Development приняла участие в научно-исследовательской работе, организованной компанией Siemens совместно с АО «НПО “ЦНИИТМАШ”». В ходе этой работы было проведено моделирование технологии производства двух слитков и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Сравнение кривых охлаждения, полученных в СКМ ЛП «ПолигонСофт», Изложница должна выдерживать как можно большее количество наливов, однако длительные термические напряжения способны вызвать ее растрескивание. Поэтому исследование ее стойкости представляется весьма актуальной задачей. Анализ напряженно-деформированного состояния изложницы по критерию склонности к образованию трещин позволяет выявить расположение опасных Конечно-элементная модель слитка массой 142 т, представленная в препроцессоре «Мастер-3D» Моделирование в модуле «Гук-3D» склонности к возникновению трещин (опасные зоны выделены красным цветом)
с замерами, сделанными с помощью термопар, установленных на глубине нескольких миллиметров под поверхностью различных частей оснастки, показало хорошее согласование результатов расчета с данными эксперимента.
зон и по возможности принять меры для снижения температурных напряжений в ее теле.
Изменение во времени температур в различных точках на поверхностях оснастки слитка массой 142 т в соответствии с результатами моделирования в СКМ ЛП «ПолигонСофт»
(сплошные линии) и экспериментальными данными (пунктир)
Внутренние холодильники
Внутренние холодильники обычно изготавливают из того же сплава, что и отливку, и устанавливают внутрь полости формы, образующей тело отливки. При заполнении формы расплавом внутренние холодильники частично или полностью расплавляются и свариваются с основным металлом. Технологов интересует, как спроектированный холодильник влияет на тепловую картину отливки, ее кристаллизацию и насколько эффективно предотвращает возникновение усадочной пористости.
Возможность моделирования этого процесса – особенность, отличающая СКМ ЛП «ПолигонСофт» от многих подобных систем. Моделирование плавления холодильника с учетом поглощения тепла при фазовом переходе позволяет корректно спрогнозировать возникновение пористости и температурных напряжений в местах их установки.
Места установки внутренних холодильников
Плавление внутренних холодильников в отливке «Рама боковая» (ЧАО «АзовЭлектроСталь»)
Дополнительные возможности СКМ ЛП «ПолигонСофт»
Расчет прочности (ОАО «Звезда»)
стями критериального анализа полученных результатов. С помощью модуля «Критерий-3D» можно рассчитывать и анализировать такие свойства и параметры, как структура, твердость, пригар, размыв формы, скорость охлаждения и т.п. Модуль содержит широкий набор встроенных функций, позволяющих пользователю создавать собственные критерии анализа, отвечающие конкретному производству: степени, логарифмы тригонометрические, градиенты, скорости изменения величин, поиск минимального и максимального значений и многое другое.
Критерий Ниямы
производства по всему миру до сих пор используют его для прогнозирования пористости в отливках. Литейщики, применяющие моделирование, анализируют карты значений критерия Ниямы и предполагают, что усадочная пористость будет образовываться в тех областях, где критерий
Ниямы ниже некоторой критической величины.
Прогноз усадочных дефектов в отливке: стандартная модель усадочной пористости СКМ ЛП «ПолигонСофт» (слева); критерий Ниямы, полученный с помощью модуля «Критерий-3D» (справа) (ЗАО «ПОЛЕТ-ЭЛИТА»)