Symulacja procesu odlewania w programie NovaFlow

Celem ćwiczenia jest symulacja procesu odlewania w formie piaskowej z zastosowaniem otulin otwartych i zamkniętych na nadlewy, stosując różne materiały: piasek, izolator i materiał egzotermiczny, o tej samej temperaturze początkowej T_p=20ºC.

Zadanie do opracowania: zestaw 7

Plik: Ball_valve_50_layout.dem

Siatka: ok. 835 000 elementów

Symulacja 1

Odlew	Ductile cast irons SS0727	Tp=1350ºC
Rdzeń	coldbox	Tp=20ºC
Forma	Furane Sand	Tp=20ºC
Otulina otwarta	Furane Sand	Tp=20ºC
Otuliny zamknięte	Furane Sand	Tp=20ºC

Fot. 1. Układ wlewowy.

Fot. 2. Ułamek fazy ciekłej.

Fot. 3. Odczyt temperatury z sensora.

Fot.4. Porowatości.

Symulacja 2

Odlew	Ductile cast irons SS0727	Tp=1350ºC
Rdzeń	coldbox	Tp=20ºC
Forma	Furane Sand	Tp=20ºC
Otulina otwarta	Insulating	Tp=20ºC
Otuliny zamknięte	Insulating	Tp=20ºC

Fot. 5. Układ wlewowy.

Fot. 6. Ułamek fazy ciekłej.

Fot. 7. Odczyt temperatury z sensora.

Fot. 8. Porowatości.

Symulacja 3

Odlew	Ductile cast irons SS0727	Tp=1350ºC
Rdzeń	coldbox	Tp=20ºC
Forma	Furane Sand	Tp=20ºC
Otulina otwarta	Exothermic	Tp=20ºC
Otuliny zamknięte	Exothermic	Tp=20ºC

Fot. 9. Układ wlewowy.

Fot. 10. Ułamek fazy ciekłej.

Fot. 11. Odczyt temperatury z sensora.

Fot. 12. Porowatości.

Wnioski

Symulacja 1 pierwszego sposobu odlewania, w którym nie zastosowano jakichkolwiek osłon poza piaskiem z formy, pokazała bardzo znaczące wady procesu. W odlewie wystąpiły duże nieciągłości w kilku miejscach (fot. 4), co wyniknęło z zastygnięcia nadlewów, kiedy wnętrze odlewu było jeszcze w stanie ciekłym (fot. 2). Odlew stygnął ok. 8 minut (fot. 3).

Drugi proces, jak pokazuje Symulacja 2, osiągnął znacznie lepsze wyniki dzięki izolacji nadlewów. Porowatość wystąpiła w jednym miejscu (fot. 8) i była niewielka. Stało się tak, ponieważ izolacja nadlewów spowodowała, że utrzymały się w stanie ciekłym dłużej niż sam odlew (fot. 6). Czas stygnięcia odlewu wyniósł ok. 11 minut (fot. 7).

Pomimo wady wyrobu w postaci porowatości wewnątrz wyrobu podczas Symulacji 3 ostatniego procesu, faza ciekła najdłużej utrzymywała się w nadlewach (fot. 10), otoczonych osłoną egzotermiczną (czyli dogrzewaną), dlatego wada ta nieznacznie wpłynie na właściwości wytrzymałościowe detalu (fot. 12). Czas stygnięcia odlewu wyniósł ok. 12 minut (fot. 11).

Porównując powyższe metody, można stwierdzić, że najlepsza pod względem porowatości okazała się metoda 3, jednak właściwości wytrzymałościowe wyrobu będą nieznacznie korzystniejsze. Ponadto, w tej metodzie odlew stygnie nieco dłużej i potrzebne jest dostarczenie ciepła do nadlewów, dlatego najlepszą metodą pod względem ekonomicznym jest metoda 2.

---