1.) Sterowaniem 2.)Projektowanie odlewu 3.)Optymalizacja technologii4.)Kryteria: 5.)Powiązania systemów: Klient 6.)CAD 7.)CAE 8.)CAM

9.)Ciepło reakcji egzotermicznej może być funkcją. 10.)Pokrycia zabezpieczające kokile. 11.)Eksperyment walidacyjny 12.) Walidacja 13.)Symulowanie 14.)FEM 15.)Konsekwencje błędów

16.)Cechy materiałów 17)Systemy symulacyjne są uproszczone 18.) Materiały egzotermiczne

21)Dane do symulacji TS 22)Wykres PVT

23.)Rozbieżności 24.)e-Learning:

21)Dane do symulacji TS: Krzywa płynięcia stopu w co najmniej 2 temp; ciepło właściwe; wykres PVT; temperatura zaniku płynięcia polimeru; przewodnictwo cieplne w temp. Wtrysku; współczynnik rozszerzalności cieplnej; gęstość w stanie stopionym(melt density); zmienność lepkości; entalpia;

22)Wykres PVT – na jej podstawie możemy określić, w których punktach będą piki lub wciągi. Amorficzna: właściwości – parametry termiczne: Tg( zeszklenia); maks. Temp. : <Tg; objętość właściwa a temperatura: ciągła ; lepkość topnienia a temperatura: silna zależność; krzepniecie: oziębienie poniżej Tg; ciśnienie docisku: słabsze przy docisku; przepływ przez przewężki: wstrzymany po dynamicznym napełnieniu; defekty przy złym przetwarzaniu: przeładowanie, pęknięcia naprężeniowe, ślady zagłębień. Krystaliczna- parametry tech: Tg, Tm (zeszklenie, topnienie); maks. Temp.: <Tg; objętość właściwa a temp.: brak ciągłości w Tm; lepkość topnienia a temp.: słaba zależność; krzepniecie: krystalizacja poniżej Tg; ciśnienie docisku: stale w czasie krystalizacji; przepływ przez przewężki: ciągły aż do końca krystalizacji; defekty przy złym przetwarzaniu: luki, deformacje, ślady zagłębień.

23.)Rozbieżności: -krzywa lepkości nie uwzględnia rozrzedzenia przy dużych szybkościach ścinania, -symulacja widzi zwykle tylko przepływ fontannowy- czoło ma kształt paraboliczny, nie płynie nigdy frontem -materiał na ścianach nie płynie, bo szybko zastyga -duże przechłodzenie rośnie lepkość, ciśnienie jest za małe żeby przepchnąć material

-obliczona temp. Zaniku krzepnięcia nie zawsze jest zgodna -na ścianach największe rozrzedzenie, ale też duże przechłodzenie; -stałe materiałowe dot. Przepływu przekazywania ciepła; -zwykle asymetria temp. Formy mimo kanałów chłodzących; - asymetria termo kinetyczna; - tam gdzie cieplej płynie szybciej; 24.)e-Learning: Możliwości i korzyści „wirtualna wtryskarka”: -zapoznanie ze wszystkimi ekranami dostępnymi w programie; -tryb pracy: ręczny, półautomatycznym, automat; -monitorowanie nastaw rzeczywistych; -możliwości sprawdzania poprawności nastaw i kolejności ruchów roboczych maszyny i formy, -rozpoznanie możliwości kolizji, awarii prawdopodobnych przy współpracy robota i wtryskarki; -arkusze kalkulacyjne wspomagające obliczenia wydajności godzinowej, zużycia materiały itp.; -instrukcja wyjaśniająca możliwe przyczyny awarii lub odchyleń procesu; Programy komputerowe do składania form z katalogów danej firmy:-kompletne zestawy (uzupełnione o elementy prowadzenia płyty); -instrukcje prowadzenia w procesie budowania zestawu płyty; -elastyczny dobór materiałów; -dobór materiałów względem właściwości i ceny płyty „surowej”; -złożenie płyty oszacowanie wysokości formy; -napędy płyty wypychaczy; -uproszczenie i automatyczne generowanie kompletnego zamówienia; Wirtualne środowisko pracy „sztucznej wtryskarki” Program odtwarza ekran sterowania wtryskarka można zaprogramować wszystkie nastawy pracy wtryskarki i robota, różne tryby pracy.

1.) Sterowaniem w odlewnictwie nazywamy dobór parametrów wejściowych w układzie rzeczywistym odlew-forma. W przypadku metalu są to parametry materialu i warunki wprowadzenia do formy, w przypadku formy – konstrukcja, właściwości technologiczne. Należy uwzględnić otoczenie systemu, które możemy nazwać zakłoceniami. Otrzymanymi wielkościami są główne wielkości wyjściowe oraz pomocnicze wielkości wyjściowe.

2.)Projektowanie odlewu jest procesem, w którym powstaje nasz zamysł konstrukcji i rozwiązań technologicznych, którego efektem jest otrzymany element. Tradycyjne projektowanie polegało na: stworzeniu projektu odlewu i formy, wykonaniu formy, odlaniu prototypu, skontrolowaniu jakości i produkcji. Jeśli prototyp nie spełnia wymagań dokonujemy zmian w odlewie lub/i w formie. Droga tradycyjna jest kosztowna, dlugotrwała. Cena odlewu jest ustalana z klientem na początku, każda zmiana projektu kosztuje. Komputerowe wspomaganie polega na dodaniu symulacji pomiędzy projektami form, a ich wykonaniem. Do tego kroku potrzebujemy systemów CAD/CAM/CAE. 3.)Optymalizacja technologii: - ze względu na materiały np. chłodzenie formy, stosowanie otulin na nadlewy; - optymalizacja koncepcji technologii – zmiana modelu bryłowego (nadlewów, układu wlewowego, nie zmieniamy konstrukcji przedmiotu); Technolog i konstruktor powinni razem wykonywać i zmieniać konstrukcję.

4.)Kryteria: twarde np. % fazy ciekłej; miękkie np. gradientowe, porowatość itp. 5.)Powiązania systemów: Klient dostarcza dane 2D/3D i rysunki, negocuje metody kontroli jakości, precyzuje specyfikację warunków odbioru. 6.)CAD – rysunki, geometria numeryczna 3D, obliczenia technologiczne, obliczenia ciężaru, definiowanie parametrów użytkowych. 7.)CAE – symulacja wypełniania, krzepnięcia, powstawania naprężeń, obróbki cieplnej, obliczenia symulacyjne i wytrzymałościowe. 8.)CAM – wykonanie modelu, kontrola wymiarowa, skanowanie, obróbka mechaniczna, spawanie, obróbka wykańczająca.

Schemat: 1. Konstrukcja główna – wybór technologii; 2. Wstępne obliczenia konstrukcyjne, symulacja wytężenia eksploatacyjnego, analiza wyników, opracowanie końcowe – optymalizacja konstrukcji (może spowodować zmiany w „1”); 3. Geometria konstrukcyjna (siatka powłokowa); 4. Studium technologiczne – opracowanie geometrii technologii; 5. Modyfikacja siatki powłokowej, konstrukcja siatki objętościowej; 6. Bazy danych do symulacji, procesy termofizyczne i mechaniczne; 7. Preprocessing – dane termofiz. i mech. materiałów, warunki brzegowe, warunki początkowe, kryteria formalne przebiegu i zatrzymania symulacji; 8. Symulacja – main processing: wypełnianie, krzepnięcie, stygnięcie, podgląd procesu, prezentacja graficzna; 9. Postprocessing – wizualizacja, klasyczne i gradientowe kryteria jakości odlewu, interpretacja wyników, analiza i decyzja odnośnie optymalizacji technologii; 10. Po spełnieniu wymagań od punktu „3” i wykonujemy rysunek i dokumentację numeryczną; 11. Wykonanie oprzyrządowania modelowego (rapid prototyping); 12. Przygotowanie ciekłego stopu i formy; 13. Proces odlewania; 14. Surowy odlew; 15. Obróbka mech.; 16. Kontrola ostateczna; 17. Akceptowalny odlew. Schemat: 1. Geometria numeryczna i konstrukcyjna 3D- korekty konstrukcji; 2. Numeryczna geometria technologiczna 3D- korekty technologii; 3. Transfer geometrii technologicznej do systemu symulacyjnego; 4. Definiowanie bazy danych materiałowych i warunków brzegowych – korekty materiałowe; 5. Symulacja, analiza wirtualnej jakości wg kryteriow optymalizacji postprocessingu; 6. Akceptacja Virtual prototyping (I etap); 7. Przejęcie geometrii dla OSN; 8. Wykonanie i kontrola modelu; 9. Wykonanie odlewu; 10. Kontrola wymiarowa i jakościowa; 11. Akceptacja prototypu (II etap); 12. Przejęcie geometrii do systemu CAM; 13. Obróbka odlewu; 14. Odlew po obróbce - kontrola ostateczna; 15. Sprzedaż odlewu

9.)Ciepło reakcji egzotermicznej może być funkcją:- stałą - zmienną z temperatura (power = f(T))- zmienną od czasu (power = f(t)) Piki na wykresie cρ - "okłamujemy system", żeby uzyskać dany efekt cieplny, którego nie uwzględnia model np. parowanie wody z masy. 10.)Pokrycia zabezpieczające kokile. Wybór warunków brzegowych - rodzaj warunku i wartość współczynnika można założyć, że woda w danym kanale ma zawsze stałą temperaturę. Im wyższy współczynnik α tym większy kontakt między materiałami. Można założyć warunek konwekcyjny. 11.)Eksperyment walidacyjny Parametry procesów odlewniczych i jak aktywizacja oraz wykorzystanie.12.) Walidacja decyduje o faktycznej przydatności kodu symulacyjnego, pozwala na zbliżenia właściwości materiałów w bazie danych do warunków rzeczywistych. Sposoby: - przez analizę efektów cieplnych procesów np. przez porównanie lokalnych wartości temperatur z symulacji z rzeczywistymi lub przez porównanie obliczonych i rzeczywistych czasów przemian (np. czas krzepnięcia) fazowych lub np. sieci krystalicznych; - przez porównanie stanu rzeczywistego z symulacją (np. rozmieszczenie wad skurczowych, stanu struktury, naprężeń (tak weryfikujemy dane dotyczące materiału odlewu); 13.)Symulowanie- udawanie (procesu rzeczywistego w środowisku komputer.) rzeczywisty proces bardzo złożony, stosujemy uproszczenia tak, by symulacja jak najlepiej odpowiadała rzecz. Podejście do niektórych termofizycznych danych materiałowych jest zbyt uproszczone. Błędy mogą wynosić nawet 1000% gdy formy są z materiałów specjalnych. 14.)FEM - współczynnik rozszerzenia modułu odlewu (moduł nadlewu musi być o 20% większy od modułu węzła cieplnego, FEM ≥1, 2). Najlepsze materiały izolacyjno egzotermiczne FEM ≈1, 5; 15.)Konsekwencje błędów: -błędne wnioski o przebiegu zasilania przez nadlew. Największe niepewności związane z: - współczynnikami zastępczej przewodności ciepła różnych materiałów form - współczynnikami opisującymi intensywność źródła redukcji egzotermicznej otulin - identyfikacja warunków wymiany ciepła na powierzchni kontaktu metal - forma metalowa (forma metalowa – także ochładzalnik)

16.)Cechy materiałów (każdy system ma swoją bazę a każdy materiał ma swoje cechy): - nazwa - rodzaj (materiał odlewu - forming) - miejsce występowania w formie - skład (niektóre właściwości fizyczne –właściwości termofizyczne (c,  ρ,  lambda) - parametry reakcji termofizycznej - inne; 17)Systemy symulacyjne są uproszczone - niektóre procesy są pomijane - można je uwzględnić podczas wprowadzania danych materiałowych. Uproszczenia dotyczą przede wszystkim porowatości. W systemach stosuje się zwykle podstawowe współczynniki termofizyczne. Dla stopów także wartości utajonego ciepła krzepnięcia, temperatury charakteryzującej zakres krzepnięcia. Podawane współczynniki przejmowania ciepła α. 1. Dane podstawowe: - gęstość (density) 2. Cieplne - pojemność cieplna (specific heat) - przewodność cieplna (thermal conductivity) - ułamek fazy stałej (fraction of solid) - wykres fazowy (phase diagram) - utajone ciepło krzepnięcia (latent heat) - enthalpia (enthalpy tabulation) Ułamek fazy stałej w likwidusie = 1, w solidusie = 0, podczas krzepnięcia ∈(0,1) Przy 70% cieczy przepływ ustaje - zasilanie międzydendrytyczne. Podczas krystalizacji wydziela się utajone ciepło krzepnięcia

3. Przepływu:- temperaturowy współczynnik rozszerzalności liniowej (liquid thermal expansion) - temperatura odniesienia - lepkość (kinematyczna) - współczynnik oporu (drop fraction);18.) Materiały egzotermiczne - wprowadzanie:- temperaturę zapłonu mieszanki egzo (ignitation temperature) - czas reakcji (burn time) - ciepło utajone reakcji (heat generation) J/Kg lub W/m^3 ok 2000 kJ/kg

Zad 1. Walidacja decyduje o faktycznej przydatności kodu symulacyjnego, pozwala na zbliżenia właściwości materiałów w bazie danych do warunków rzeczywistych. Sposoby: - przez analizę efektów cieplnych procesów np. przez porównanie lokalnych wartości temperatur z symulacji z rzeczywistymi lub przez porównanie obliczonych i rzeczywistych czasów przemian (np. czas krzepnięcia) fazowych lub np. sieci krystalicznych; - przez porównanie stanu rzeczywistego z symulacją (np. rozmieszczenie wad skurczowych, stanu struktury, naprężeń (tak weryfikujemy dane dotyczące materiału odlewu). Schemat: 1. Konstrukcja główna – wybór technologii; 2. Wstępne obliczenia konstrukcyjne, symulacja wytężenia eksploatacyjnego, analiza wyników, opracowanie końcowe – optymalizacja konstrukcji (może spowodować zmiany w „1”); 3. Geometria konstrukcyjna (siatka powłokowa); 4. Studium technologiczne – opracowanie geometrii technologii; 5. Modyfikacja siatki powłokowej, konstrukcja siatki objętościowej; 6. Bazy danych do symulacji, procesy termofizyczne i mechaniczne; 7. Preprocessing – dane termofiz. i mech. materiałów, warunki brzegowe, warunki początkowe, kryteria formalne przebiegu i zatrzymania symulacji; 8. Symulacja – main processing: wypełnianie, krzepnięcie, stygnięcie, podgląd procesu, prezentacja graficzna; 9. Postprocessing – wizualizacja, klasyczne i gradientowe kryteria jakości odlewu, interpretacja wyników, analiza i decyzja odnośnie optymalizacji technologii; 10. Po spełnieniu wymagań od punktu „3” i wykonujemy rysunek i dokumentację numeryczną; 11. Wykonanie oprzyrządowania modelowego (rapid prototyping); 12. Przygotowanie ciekłego stopu i formy; 13. Proces odlewania; 14. Surowy odlew; 15. Obróbka mech.; 16. Kontrola ostateczna; 17. Akceptowalny odlew.

Zad. 2 .Pre-processing pozwala na wygenerowanie rozpatrywanego obszaru, w tym na wyróżnienie różnych podobszarów fizycznych, zadawane są również warunki brzegowe i początkowe. Jednakże wcześniej należy zdefiniować typ rozwiązywanego zadania. Obecnie może to być: - przepływ ciepła, -krzepnięcie, - naprężenia (w zakresach: sprężystym, termicznym i plastycznym),- naprężenia w krzepnących odlewach,- oddziaływania mechaniczne (np. między odlewem i formą odlewniczą),
- naprężenia w ciałach o strukturze ziarnowej, - pękanie ośrodków stało-ciekłych. Post processing-służy do graficznej prezentacji uzyskanych wyników obliczeń. Prezentacje obejmują: - mapy i izolinie wybranych wielkości w całym obszarze lub wybranych podobszarach fizycznych; mogą one być rysowane na podstawie wartości obliczonych w węzłach ES lub w środkach ciężkości ES, - mapy rozkładu wielkości obliczanych jedynie w ES, - pola wektorowe, - deformacje siatek ES,- animacje rozwoju kontaktu między różnymi podobszarami fizycznymi. Analiza: - poprawne nadlewy; - poprawne układy wlewowe; - poprawność formy; - rozkład temperatur; - obliczenia; - co krzepnie ostatnie; - dobór parametrów; - stopień wypełnienia formy; - czas procesu; - skurcz; - wady wyrobów; - linie łączenia; - zamykanie powietrza; - dobór elementów z katalogów;