POLIGONSOFT

Современный и мощный решатель течения «Эй-лер» моделирует заполнение формы расплавом так, как это происходит в литейном цехе: 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.

• Из поворотного или стопорного ковша.
• В один или несколько стояков.
• С доливом в стояк или прибыли.
• С постоянной или переменной скоростью течения (падение напора).

Тепловой решатель «Фурье» выполняет расчет температурных и фазовых полей с учетом переноса тепла (теплопроводностью, конвекцией, излучением) и выделения тепла при затвердевании.

На этом этапе технолог узнаёт:

• Как меняется температура в отливке и форме.
• Как происходит затвердевание отливки.
• Где и почему формируются тепловые узлы.
• Какова эффективность прибылей, холодильников, экзотермических вставок и т.д.

Благодаря использованию метода конечных элементов POLIGONSOFT может решать задачи сложного радиационного теплообмена с уче-том переизлучения и затенения. Это необходимо при литье в вакууме и при заливке литейных блоков-«кустов» по технологии литья по выплавляемым моделям (ЛВМ) без применения опорного наполнителя.

В этих случаях расположение отливок на кусте или литейных блоков относительно друг друга может существенно влиять на картину пористости.

Одно из преимуществ POLIGONSOFT – модели усадочной макро- и микропористости, которые позволяют точно прогнозировать образование дефектов, что особенно важно при изготовлении ответственных отливок (рабочие и сопловые лопатки ГТД, моноколеса, крыльчатки насосов и т.п.).

Специальные алгоритмы, учитывающие капиллярный эффект и падение давления в двухфазной зоне при затвердевании замкнутых тепловых уз-лов, 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.

POLIGONSOFT имеет специальные модели для анализа заполнения формы и усадочной пористости при получении отливок методом центробежного литья. Пользователь задает ось, направление и частоту вращения литейной формы. В сочетании с возможностями моделирования литья по выплавляемым моделям в вакууме POLIGONSOFT становится незаменимым инстру-меном при производстве отливок из титановых сплавов.

Решатель «Гук» предназначен для расчета остаточных напряжений и деформаций, возникающих в отливке в процессе остывания и взаимодействия с формой. Встроенный критерий образования трещин показывает области возможного разрушения. Специальные алгоритмы рассчитают окончательное состояние отливки после извлечения из формы и удаления литниковой системы при заданных температурах.

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.
• Зоны вероятных горячих и холодных трещин.

Макроструктура отливок – важный параметр контроля условий литейной технологии и оптимизации эксплуатационных характеристик изделий. Решатель «Макроструктура» моделирует структуру зерен во время затвердевания, включая переход от столбчатой формы зерен к равноосной. Моделирование макроструктуры отливки происходит с использованием температурных полей, рассчитанных в тепловом решателе «Фурье». Для моделирования роста зародыша твердой фазы с кубической решеткой используется метод клеточного автомата.

При некоторых способах литья (например, при литье под давлением) важно установить момент, когда форма выходит на тот температурный режим, который будет определять качество продукции. POLIGONSOFT позволяет производить циклические расчеты и учитывать разогрев формы на предыдущих циклах, охлаждение формы при ее разъеме, установку стержней и т.д.

Модель непрерывного литья POLIGONSOFT позволяет рассчитать поля температур, доли твердой фазы, напряжений, деформаций и др. в заготовке произвольного сечения во время ее движения через элементы установки (кристаллизатор, зоны вторичного охлаждения и т.д.). Пользователь может варьировать разные параметры технологического процесса и изучать их влияние на процесс затвердевания заготовки, уровень напряжений и риск возникновения горячих и холодных трещин. Модель может быть также использована для анализа полунепрерывного литья слитков.

Интерфейс позволяет задать любую траекторию движения заготовки, использовать прямолинейный или криволинейный кристаллизатор, управлять параметрами зон вторичного охлаждения, чтобы максимально приблизиться к реальному технологическому процессу.

POLIGONSOFT поставляется с собственной базой отечественных материалов и сплавов, в которую входят свойства сталей, чугунов, алюминиевых, никелевых, титановых, медных, цинковых и драгоценных сплавов. Кроме того, она содержит данные по материалам формы (песчаные смеси, керамики, шамоты, теплоизоляционные и другие материалы), граничным и другим условиям технологического процесса (параметры телепередачи, температурные режимы и т.д.).

На основе этих баз данных созданы шаблоны наиболее популярных литейных процессов, для простого и эффективного назначения всех необходимых параметров и условий моделируемой технологии на выбранную модель отливки и формы.

Все базы данных и шаблоны могут быть отредактированы и пополнены пользователем.

Решатель «Термообработка» предназначен для моделирования процессов термообработки сталей, сопровождающихся распадом аустенита (нормализации, отжига, закалки и др.), а также операций отпуска. Результат моделирования представляет собой прогноз распределения микроструктуры и механических свойств (твердость, предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение) в теле заготовки. Тепловой решатель также позволяет получить данные о распределении температуры в объеме заготовки в ходе нагрева и охлаждения, а при подключении задачи анализа напряженно-деформированного состояния становится доступен прогноз геометрических отклонений и локальных разрушений, включая образование трещин. Для информационного обеспечения расчетов предусмотрен инструмент, позволяющий на основе химического состава стали и условий аустенитизации получать данные о прокаливаемости и формировать термокинетические диаграммы распада аустенита. Доступность такого генератора является дополнительным преимуществом для технолога-термиста.

Комплексный результат расчетного анализа качества вала из стали марки 40Х после закалки с отпуском (3б).

Параллельно с расчетом теплообмена при затвердевании в POLIGONSOFT можно выполнять анализ газового режима литейной форм, чтобы оценить риск образования соответствующих дефектов отливки. Расчет транспорта газов в капиллярно-пористом теле литейной формы возможен как для сухой негазотворной формы, в которой конвекция обусловлена расширением газа в порах, так и для газотворной формы, содержащей термически нестойкое смоляное связующее, выгорающие добавки и другие компоненты. В основе анализа лежит сопряженная модель фильтрации и газовыделения, обусловленного действием источника химической природы.

Основные задачи разработки и отладки литейной технологии, решаемые с помощью моделирования газового режима формы в POLIGONSOFT:

• идентификация зон избыточного давления газов в форме для оценки риска возникновения газовых дефектов в прилегающих участках отливки;
• расчетная оценка эффективности мер по улучшению вентиляции проблемных зон - создания вентиляционных каналов, снижения плотности смеси и др.;
• оценка риска возникновения дефектов отливок, обусловленных избыточным накоплением продуктов термодеструкции и выделением блестящего углерода, а также риска преждевременного разрушения связующего и возникновения проблем при выбивке.

а)	б)
Распределение избыточного давления (кПа) в объеме песчано-смоляной газотворной формы (a) и доля превращенного связующего (б) на 100 сек. от начала формирования отливки