Z PRAXE
M . L u ň á k – D. J e l í n e k
O p t i m a l i z a c e o d l é v á n í h l i n í ko v é h o o d l i t ku p r o a u to m o b i l o v ý p r ů m y s l p o m o c í s o f t w a r u M AG M A 5
Optimalizace odlévání hliníkového odlitku pro automobilový průmysl pomocí softwaru MAGMA5 Optimization of pouring of an Al casting for automotive industry using the MAGMA5 software 621.74.43.3 : 519.876.5 : 330.875 low-pressure die casting— computer simulation— optimization
The ar ticle highlight s the need of foundries to respond to the demand for price reduc tion by automotive industr y customers. This case study demonstrates the possibilit y of reducing produc tion cost s by cooling of metal moulds. A numerical simulation in MAGMA 5 was used as the ideal tool for achieving optimal produc tion parameters for cooling. Detailed simulated variant s including the most impor tant result s are described. Result s from the simulation sof t ware have been validated in prac tice and reduc tion of manufac turing time of the casting is considerable.
Ú vo d V posledních letech jsou slévárny vyrábějící díly pro automotive segment průmyslového trhu vystaveny stupňujícímu se tlaku ze strany odběratelů, kde se zpravidla jedná o nadnárodní korporace automobilového světa. Tlak spočívá nejen ve vysokých nárocích na kvalitu odlitku, ale především ve snižování ceny odlitku. Jelikož ihned po částce za použitý materiál následují výrobní režijní náklady v podobě času odlévání dílu, je na „pořadu dne“ věnovat se optimalizaci výrobního procesu právě z tohoto pohledu. V předložené případové studii jsme se ve slévárně BENEŠ a LÁT společně se zastoupením softwaru MAGMA v ČR vydali cestou zkracování času u výrobní operace odlévání. Jako již osvědčený praktický nástroj jsme si vybrali vodní chlazení kovové formy používané při nízkotlakém odlévání dílu. Samozřejmě se jako první nabízelo použití běžné metody tzv. pokusu a omylu, a tím provádění nekonečných experimentů s chlazením formy. My jsme však tentokrát zvolili sofistikovanější cestu. Pro hledání ideálního nastavení výrobních parametrů chlazení, kterými jsou čas chlazení a průtok chladicího média, jsme využili numerickou optimalizaci v softwaru MAGMA5. Bez softwarové podpory bychom jen velmi obtížně byli schopni vyzkoušet mnoho desítek variant nastavení chladicích parametrů. I v tomto směru je nutné stanovení okrajových podmínek pro numerickou optimalizaci – spojit zkušenosti z výroby s téměř nekonečnými možnostmi optimalizace v MAGMA5. Časové možnosti pro samotný výpočet jsou omezené tím, že slévárna potřebuje kladný výsledek co nejdříve a ihned po jeho dosažení vzniká požadavek na implementaci do výroby. Díky této optimalizaci lze snížit výrobní náklady i u odlitku, jehož výroba běží sériově, a nejsou u něj zaznamenány žádné výraznější problémy s vnitřní kvalitou. U optimalizace stabilního výrobního procesu existuje riziko, že zásah do tohoto fungujícího procesu přinese do výroby problémy a tento proces se stane nestabilním. Především v tomto případě je ideální volbou sáhnout po využití simulačního softwaru, který pomůže s návrhem takových technologických parametrů, s kterými je možno dosáhnout zkrácení výrobního cyklu, ale současně zachovat vnitřní kvalitu odlitku. Pro dokreslení jasné představy o odlitku, který byl předmětem optimalizace, poslouží obr. 1, který ukazuje reálný surový odlitek po vyhození z formy na vyjímací koš nízkotlakého licího stroje. Jelikož každého technika (nejen slevače) vždy zajímá finální použití odlitku, v tomto případě se jedná o důležitou komponentu ovládacího systému převodovky nákladního automobilu. Pr v n í k r o k k r e a l i z a c i – v ý b ě r Pro numerickou optimalizaci byl zcela záměrně zvolen odlitek, jehož sériová produkce uspokojivě běžela a nevyskytovaly se zde žádné větší problémy v podobě vnitřních vad. Zvýšení využití kovu zde nebylo možné, protože u tohoto odlitku nejsou
Ing. Milan Luňák B E N E Š a L ÁT, a . s ., P o ř í č a n y milan.lunak@benesalat.cz
Ing. David Jelínek MAGMA Giessereitechnologie GmbH, Pardubice d.jelinek@magmasoft.cz
226
S l é vá re ns t v í . L X V . č e r v e n e c– s r p e n 2017 . 7– 8
Obr. 1. Snímek reálného odlitku ve výrobě (stav po vyhození z formy)
Obr. 2. Pohled na chlazenou formu na licím stroji