2. Моделирование литейных процессов

2.1. Характеристика сам лп

Литейное производство, являясь базовым в обеспечении качества машиностроительной продукции, полагается преимущественно на практический опыт технологов, которые, в свою очередь, добиваются положительных результатов при отработке сложных технологий методом проб, ошибок и значительных материальных затрат. Чтобы исключить появление дефектов в отливке, необходимо учитывать влияние многих факторов на процессы литья - таких, как геометрия отливки и ее расположение в форме, геометрия литниковой системы, температура расплава и скорость заполнения расплавом формы, материал формы и ее предварительный прогрев, управление скоростью теплопередачи через внутренние и внешние поверхности посредством холодильников, покрытий, утеплителей и т.д. Опытные специалисты-практики используют информацию об удачных и неудачных попытках получения отливок. Очевидно, что обучение высококвалифицированного инженера на собственных ошибках дорого обходится предприятию.

Компьютерное моделирование литейных технологий получило настолько мощное развитие, что сегодня уже можно говорить о реальной экономии времени и материальных ресурсов на этапе проектирования конструкции отливки с использованием виртуальных литейных имитаторов.

Современные программы компьютерного моделирования способны адекватно имитировать многие процессы литейного производства. Наиболее известные системы перечислены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики САМ ЛП

САМ ЛП	Производитель	Возможности программы	Тип сетки
WINCast	Германия	Г, Т, Н, С	КЭ
PROCast	США	Г, Т, Н, С	КЭ
MAGMA	Германия	Г, Т, Н, С	КР
SOLIDCast	США	Г, Т, О	КР
Полигон	Россия, С.-Петербург	Г, Т	КЭ
LVMFlow	Россия, Ижевск	Г, Т	КР
FLOW-3D	США	Г, Т	КР
PAM-CAST	Франция	Г, Т, Н, С	КР, КЭ
CASTCae	Финляндия	Г, Т, О	КР
POWERCast	США	Г, Т	КЭ
VulcaN	Испания	Г, Т, Н	КЭ

Возможности программ:

Г – гидродинамический расчет заполнения расплавом формы;

Т – анализ температурных полей и усадочных дефектов при кристаллизации;

Н – расчет напряжений и остаточной деформации в отливке;

О – параметрическая оптимизация литниково-питающей системы в автоматическом режиме;

С – моделирование структуры (зеренная структура, распределение феррита и перлита, размер графитных включений и т.п.).

В курсовой работе по ТФО рекомендуется использовать отечественные САМ ЛП «Полигон» или «LVM-Flow». Для выполнения курсовой работы допускается использование также демо-версий САМ ЛП «LVM-Flow».

«LVM-Flow»создан в НПО МКМ, г. Ижевск, Россия. Первые разработки пакета появились более 15 лет назад. Все это время постоянно совершенствуются модели и алгоритмы их реализации, улучшается пользовательский интерфейс, меняются платформы и названия (LVM, LVM3d, LVMFlow). Совместная работа с предприятиями городов Заволжья, Новокраматорска, Новосибирска, Красноярска, Ижевска, Нижнего Новгорода, Златоуста позволила создать систему, применимую к большому спектру литейных технологий. В результате сотрудничества со шведской фирмой NovaCast АВ система доведена до уровня требований мирового рынка.«LVM-Flow»за рубежом распространяется под торговыми марками NovaSolid и NovaFlow.

«LVM-Flow»- профессиональная система компьютерного 3D моделирования литейных процессов, позволяющая автоматизировать рабочее место технолога-литейщика и снизить затраты времени и средств на подготовку производства новых отливок. САМ ЛП «LVMFlow» работает на персональных IBM-совместимых компьютерах с операционными системами Windows 2000/NT/98/95 и Linux.

САМ ЛП «LVMFlow» позволяет моделировать следующие технологические процессы: литье по выплавляемым моделям; литье в песчано-глинистую форму; литье в кокиль; литье в изложницу; литье под давлением.

Программа учитывает: электронагреватели; каналы с теплоносителями; фильтры; противопригарные покрытия; многократное использование формы. Мощность тепловыделяющих элементов в процессе моделирования можно менять в произвольные моменты времени. Каналы с теплоносителями (газ, жидкость, плазма) могут использоваться как нагреватели и как холодильники.

Программа позволяет: проследить динамику процесса заполнения формы металлом и процесса кристаллизации отливки в форме; получить информацию о полях скорости, давления, температуры, жидкой фазы и дефектах усадочного происхождения; снять значения "термопар" в произвольной точке отливки и формы; снять термические и кинетические кривые.

«LVM-Flow»ориентирован на платформу РС с Windows 2000/NT/98/95. Существуют также вариант LVMFlow для Linux. Минимальные требования к компьютеру: Pentium II 500MHz,HDD5Gb, RAM 128, монитор 15". Рекомендуемый компьютер: Pentium III 500MHz,HDD10Gb, RAM 512, монитор 17", цветной принтер.

Используемые форматы данных: для обмена информацией с CAD системами используются форматы: STL и DXF; банк данных теплофизических свойств использует формат данных MS Access; для вывода графической информации используются форматы BMP, AVI.

Модули САМ ЛП «LVMFlow»:

Convertor - преобразование геометрии

Database - банк данных теплофизических свойств

Initial - формирование начальных условий

Solid - моделирование затвердевания

QuickFlow - заполнение без учета теплопередачи

Flow - заполнение с учетом теплопередачи

FlowSolid - заполнение формы и затвердевание

Browser - просмотр результатов моделирования.